EP0332145A1 - Dispositif de commande d'un disjoncteur - Google Patents

Dispositif de commande d'un disjoncteur Download PDF

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EP0332145A1
EP0332145A1 EP89104014A EP89104014A EP0332145A1 EP 0332145 A1 EP0332145 A1 EP 0332145A1 EP 89104014 A EP89104014 A EP 89104014A EP 89104014 A EP89104014 A EP 89104014A EP 0332145 A1 EP0332145 A1 EP 0332145A1
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cylinder
spring
hand
frame
cylindrical body
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Michel Perret
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Alstom SA
GEC Alsthom SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H01H3/3026—Charging means in which the closing spring charges the opening spring or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H2003/3094—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor allowing an opening - closing - opening [OCO] sequence

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker control device, of the type comprising a tripping spring and a latching spring.
  • a motor supplies energy to a latching spring.
  • the interlocking spring then supplies part of its energy to a tripping spring; this energy transfer requires the presence of various mechanical organs and in particular a cam which at the end of energy transfer, must be erased to allow the subsequent operation of the trigger spring.
  • An object of the invention is to provide a control device in which all the parts have a common axis of symmetry, which provides advantages in terms of economy of construction and assembly.
  • a mechanical control device for a circuit breaker comprising a latching spring and a tripping spring, and hydraulic means for transmitting part of the energy from the latching spring to said tripping spring.
  • a mechanical control device for a circuit breaker comprising a latching spring and a tripping spring, and hydraulic means for transmitting part of the energy from the latching spring to said tripping spring.
  • it comprises a part, movable relative to a fixed frame, and comprising a rod connected to an operating rod of the circuit breaker and a first cylinder, said first cylinder being closed by a piston extended by a body of revolution being able to slide in leaktight fashion around a crown integral with said frame, the trigger spring surrounding said first cylinder and bearing on the one hand on said frame and on the other hand on a crown integral with said first cylinder, the engagement spring being placed inside the cylindrical body and bearing on the one hand on said piston and on the other hand on said crown integral with the frame, the volumes inside the first cylinder and said cylindrical body being filled with
  • FIG. 1 there is a movable part 1 comprising a rod 1A connected to the control rod not shown of the circuit breaker to be controlled.
  • the movable part further comprises a cylindrical portion 1B, of internal diameter D1, provided with an external crown 1C serving to support a first end of a spring 2 which constitutes the triggering spring.
  • the other end of the spring rests on a frame 3 serving also of guide piece for the cylinder 1B and the rod 1A.
  • a crown 1D on the rod 1A serves as an end-of-travel stop for the movable part during the tripping phase of the circuit breaker.
  • a part 4 which comprises a body of revolution made up of two coaxial cylinders 4A, 4′A and a piston 4B.
  • the piston 4B defines with the cylinder 1B a variable volume V1.
  • the piston is sealed using a sliding seal 5.
  • the cylinder 4A is guided by a fixed part 7 secured to the frame of the control and carrying a crown 7A sliding in the cylinder 4′A and serving on the one hand to support a first end of a second spring 8 and d 'other part of tight sealing volume V2 defined by the cylinder 4A and the piston 4B.
  • the diameter D2 of the crown 7A is equal to the internal diameter D1 of the cylinder 1B.
  • the diameter of the cylindrical portion 4′A is greater than that of the cylinder 4A.
  • the seal is ensured by a seal 9.
  • the spring 8 is the interlocking spring; its second end rests on the piston 4B.
  • the piston 4B has an opening 10 which can be closed by a valve 11 pushed by a spring 12 pressing on the fixed part 7 and guided by a rod 11A sliding in the part 7 in leaktight manner thanks to a seal 7B.
  • the piston 4B further comprises a valve 13 allowing passage from volume V2 to volume V1 and preventing passage in the opposite direction.
  • the volumes V1 and V2 are filled with a liquid 6 such as cylinder oil.
  • a motor 15 driving a cam 16 cooperating with a lug 4D of the cylinder 4 to reset the control member, - an electromagnet 18 to move a latching member cooperating with the crown 1C to release the trigger spring 2. - an electromagnet 20 for moving a fastening member cooperating with a lug 4C of the cylinder 4 to control the operation of the engagement spring 8.
  • control device The operation of the control device is described below.
  • the electromagnet 20 which releases the lug 4C is actuated, the spring 8 expands (FIG. 2) and pushes the piston 4B which, by relying on the liquid of the volume V1, drives the moving part 1 which causes the drive of the rod 1A (closing of the circuit breaker) and the compression of the trigger spring 2.
  • the spring 12 pressed the valve against its seat, thus ensuring the tightness of the volume V1.
  • the stroke of the valve 11 is less than the compression stroke of the spring 8; as soon as the stroke of the valve 11 is finished, by contacting an end-of-stroke stop 11A against the fixed part 7, the opening 10 and released and the liquid of the volume V1 passes entirely into the volume V2. The passage is accelerated thanks to the vacuum created under the piston 4B.
  • the oil has completely filled volume V2. Its surface 22 is surmounted by a vacuum height H equal to the stroke of the piston, itself equal to the stroke of the rod 1A.
  • the electromagnet 18 is actuated and releases the attachment of the stop 1C.
  • the spring 2 relaxes and drives the movable part 1 secured to the operating rod of the circuit breaker.
  • the cam 16 drives the stop 1C causing the part 4 to move with compression of the springs 8 to 12 until the part 4 is hooked by its stop 4C to the electromagnet 20.
  • valve 11 is again pressed against its seat, the liquid passing from the volume V2 to the volume V1 by the valve 13.
  • the circuit breaker In the position of FIG. 5, the circuit breaker is ready to carry out an open-close-open cycle (OFO), the first opening taking place as described with reference to FIG. 4, the closing being carried out as described with reference to the figures. 2 and 3, the second opening operating as described with reference to FIG. 4.
  • OFO open-close-open cycle
  • the device of the invention achieves the goals set and in particular a simple and reliable construction and high efficiency.
  • the device can be coupled to the mechanical energy storage device with zero latching force described in French patent application No. 87 03 037 filed March 17, 1987 in the name of the applicant.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande d'un disjoncteur. Elle a pour objet un dispositif de commande mécanique pour disjoncteur comprenant un ressort d'enclenchement (8) et un ressort de déclenchement (2) et des moyens hydrauliques pour transmettre une partie de l'énergie du ressort d'enclenchement audit ressort de déclenchement, en ce caractérisé qu'il présente une symétrie de révolution.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de commande de disjoncteur, du type comprenant un ressort de déclenchement et un ressort d'enclenchement.
  • Dans un dispositif de ce type, un moteur fournit de l'énergie à un ressort d'enclenchement. Le ressort d'enclenchement fournit ensuite une partie de son énergie à un ressort de déclenchement ; ce transfert d'énergie nécessite la présence de divers organes mécaniques et en particulier d'une came qui en fin de transfert d'énergie, doit s'effacer pour permettre le fonctionnement ultérieur du ressort de déclenchement.
  • Ces organes mécaniques sont sujets à des jeux et à usure nécessitant des réglages et un entretien et possèdent un mauvais rendement. Il est souhaitable de remplacer les organes mécaniques de transfert par des moyens exempts de jeu et d'usure.
  • Il a été proposé, en particulier par le document DT 2361972A1 de réaliser une commande dans laquelle le ressort d'enclenchement transmet une partie de son énergie au ressort de déclenchement par voie hydraulique. Mais la réalisation proposée est complexe et onéreuse.
  • Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande dans laquelle toutes les pièces ont un axe de symétrie commun, ce qui procure des avantages d'économie de réalisation et de montage.
  • Les buts de l'invention sont obtenus en réalisant un dispositif de commande mécanique pour disjoncteur comprenant un ressort d'enclenchement et un ressort de déclenchement, et des moyens hydrauliques pour transmettre une partie de l'énergie du ressort d'enclenchement audit ressort de déclenchement, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce, mobile par rapport à un bâti fixe, et comportant une tige reliée à une tringle de manoeuvre du disjonc­teur et un premier cylindre, ledit premier cylindre étant fermé par un piston prolongé par un corps de révolution pouvant coulisser de manière étanche autour d'une couronne solidaire dudit bâti, le ressort de déclenchement entourant ledit premier cylindre et venant en appui d'une part sur ledit bâti et d'autre part sur une couronne solidaire dudit premier cylindre, le ressort d'enclenchement étant placé à l'intérieur du corps cylindrique et s'appuyant d'une part sur ledit piston et d'autre part sur ladite couronne solidaire du bâti, les volumes intérieurs au premier cylindre et audit corps cylindriques étant rempli d'un liquide et pouvant être mis en communication d'une part par un orifice du piston obturable par une valve et d'autre part par un clapet n'autorisant le passage du liquide que dans le sens du corps cylindrique vers le premier cylindre.
  • L'invention sera bien comprise par la description ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel :
    • - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de commande selon l'invention, le ressort de déclenchement étant débandé et le ressort d'enclenchement bandé.
    • - la figure 2 est une vue schématique du même dispositif de commande, en cours d'enclenchement.
    • - la figure 3 est une vue schématique du même dispositif de commande en fin de phase d'enclenchement.
    • - la figure 4 est une vue schématique du même dispositif de commande en fin de phase d'ouverture du disjoncteur, le ressort d'enclenchement détendu.
    • - la figure 5 est une vue schématique du même dispositif de commande avec ressorts d'enclenchement et de déclenchement bandés.
  • Dans la figure 1, on distingue une partie mobile 1 comprenant une tige 1A reliée à la tige de commande non représentée du disjonc­teur à commander.
  • La partie mobile comprend en outre une portion cylindrique 1B, de diamètre intérieur D1, munie d'une couronne extérieure 1C servant d'appui à une première extrémité d'un ressort 2 qui constitue le ressort de déclenchement.
  • L'autre extrémité du ressort s'appui sur un bâti 3 servant également de pièce de guidage pour le cylindre 1B et la tige 1A. Une couronne 1D sur la tige 1A sert de butée de fin de course de la partie mobile lors de la phase de déclenchement du disjoncteur.
  • A l'intérieur du cylindre 1B peut coulisser une pièce 4 qui comprend un corps de révolution constitué de deux cylindres 4A, 4′A coaxiaux et un piston 4B. Le piston 4B délimite avec le cylindre 1B un volume variable V1. L'étanchéité du piston est obtenue grâce à un joint coulissant 5.
  • Le cylindre 4A, est guidé par une pièce fixe 7 solidaire du bâti de la commande et portant une couronne 7A coulissant dans le cylindre 4′A et servant d'une part d'appui à une première extrémité d'un second ressort 8 et d'autre part de fermeture étanche au volume V2 délimité par le cylindre 4A et le piston 4B. Le diamètre D2 de la couronne 7A est égal au diamètre intérieur D1 du cylindre 1B. Pour cela, le diamètre de la portion cylindrique 4′A est supérieur à celui du cylindre 4A. L'étanchéité est assurée par un joint 9. Le ressort 8 est le ressort d'enclenchement ; sa seconde extrémité s'appuie sur le piston 4B.
  • Le piston 4B comporte une ouverture 10 pouvant être fermée par une valve 11 poussée par un ressort 12 s'appuyant sur la pièce fixe 7 et guidée par une tige 11A coulissant dans la pièce 7 de manière étanche grâce à un joint 7B.
  • Le piston 4B comprend en outre un clapet 13 autorisant le passage du volume V2 au volume V1 et interdisant le passage en sens inverse.
  • Les volumes V1 et V2 sont remplis d'un liquide 6 tel que l'huile de vérin.
  • On a représenté schématiquement :
    - un moteur 15 entraînant une came 16 coopérant avec un ergot 4D du cylindre 4 pour assurer le réarmement de l'organe de commande,
    - un électro-aimant 18 pour déplacer un organe d'accrochage coopérant avec la couronne 1C pour libérer le ressort de déclenche­ment 2.
    - un électro-aimant 20 pour déplacer un organe d'accrochage coopérant avec un ergot 4C du cylindre 4 pour commander le fonction­nement du ressort d'enclenchement 8.
  • Le fonctionnement du dispositif de commande est décrit ci-après.
  • Dans la figure 1, le ressort de déclenchement est détendu (le disjoncteur est ouvert) la butée 1D est en appui sur le bâti ; les volumes V1 et V2 sont emplis de liquide, la valve 11 est fermée par appui du ressort 12 le ressort 8 d'enclenchement est bandé et le cylindre 4A est maintenu par l'accrochage de l'électro-­aimant 20.
  • Pour comprimer le ressort de déclenchement 2, (qui a une force inférieure à celle du ressort d'enclenchement 8), on actionne l'électro-aimant 20 qui libère l'ergot 4C, le ressort 8 se détend (figure 2) et pousse le piston 4B qui, en s'appuyant sur le liquide du volume V1, entraîne la pièce mobile 1 qui provoque l'entraînement de la tige 1A (fermeture du disjoncteur) et la compression du ressort de déclenchement 2. Pendant cette phase, le ressort 12 à plaqué la valve contre son siège, assurant ainsi l'étanchéité du volume V1.
  • La course de la valve 11 est inférieure à la course de compression du ressort 8 ; dès que la course de la valve 11 est terminée, par contact d'une butée de fin de course 11A contre la pièce fixe 7, l'ouverture 10 et libérée et le liquide du volume V1 passe entièrement dans le volume V2. Le passage est accéléré grâce au vide qui s'est créé sous le piston 4B.
  • En fin de compression du ressort de déclenchement 2, la butée 1C de la pièce mobile dépasse l'organe d'accrochage de l'électro-aimant 18 ; puis la pièce mobile 1, sous l'action du ressort 2 revient légèrement en arrière et s'arrête, par sa butée 1C, sur l'organe d'accrochage de l'électro-aimant 18 (figure 3).
  • L'huile a complètement rempli le volume V2. Sa surface 22 est surmontée d'une hauteur de vide H égale à la course du piston, elle-même égale à la course de la tige 1A.
  • A partir de la position de la figure 3 (disjoncteur fermé, ressort de déclenchement bandé), il est possible soit d'opérer une manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, soit d'opérer une mise en route du dispositif de réarmement 15, 16 pour rebander le ressort d'enclenchement 8.
  • La manoeuvre d'ouverture est décrite en référence à la figure 4.
  • L'électro-aimant 18 est actionné et libère l'accrochage de la butée 1C. Le ressort 2 se détend et entraîne la pièce mobile 1 solidaire de la tige de manoeuvre du disjoncteur.
  • En fin de course de la pièce 1, la butée 1D vient en appui sur le bâti 3.
  • Tous les ressorts sont détendus ; le liquide occupe tout le volume délimité par les pièces 1B, 4A et 7A. C'est d'ailleurs dans cette position qu'on a procédé au remplissage grâce à une ouverture 1E dans le fond du cylindre 1B fermée par un bouchon 23.
  • A partir de l'état représenté dans la figure 3 on peut opérer une mise en route du dispositif de réarmement 15, 16 comme il est montré dans la figure 5.
  • La came 16 entraîne la butée 1C provoquant le déplacement de la pièce 4 avec compression des ressorts 8 à 12 jusqu'à accrochage de la pièce 4 par sa butée 4C à l'électro-aimant 20.
  • Pendant cette opération, la valve 11 est à nouveau plaquée sur son siège, le liquide passant du volume V2 au volume V1 par le clapet 13.
  • Le niveau d'huile dans le volume V1 reste inchangé en raison de l'égalité des diamètres D1 et D2.
  • Dans la position de la figure 5, le disjoncteur est prêt à effectuer un cycle ouverture-fermeture-ouverture (OFO), la première ouverture se déroulant comme décrit en référence à la figure 4, la fermeture s'effectuant comme décrit en référence aux figures 2 et 3, la seconde ouverture s'opérant comme décrit en référence à la figure 4.
  • Le dispositif de l'invention permet d'atteindre les buts fixés et notamment une construction simple et fiable et de rendement élevé.
  • En effet toutes les pièces sont de révolution et la pression de l'huile lors de l'enclenchement est faible (quelques bars).
  • Le dispositif peut être couplé au dispositif de stockage d'énergie mécanique à force d'accrochage nulle décrit dans la demande de brevet français n° 87 03 037 déposée le 17 mars 1987 au nom de la demanderesse.

Claims (4)

1/ Dispositif de commande mécanique pour disjoncteur comprenant un ressort d'enclenchement (8) et un ressort de déclenchement (2), et des moyens hydrauliques pour transmettre une partie de l'énergie du ressort d'enclenchement (8) audit ressort de déclenchement (2), caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (1), mobile par rapport à un bâti fixe (3), et comportant une tige (1A) reliée à une tringle de manoeuvre du disjoncteur et un premier cylindre (1B), ledit premier cylindre étant fermé par un piston (4B) prolongé par un corps de révolution (4A, 4′A) pouvant coulisser de manière étanche autour d'une couronne (7a) solidaire dudit bâti, le ressort de déclenchement (2) entourant ledit premier cylindre (1B) et venant en appui d'une part sur ledit bâti et d'autre part sur une couronne (1C) solidaire dudit premier cylindre, le ressort d'enclenchement (8) étant placé à l'intérieur du corps cylindri­que (4A) et s'appuyant d'une part sur ledit piston et d'autre part sur ladite couronne (7A) solidaire du bâti, les volumes (V1, V2) intérieurs au premier cylindre et audit corps cylindriques étant rempli d'un liquide (6) et pouvant être mis en communication d'une part par un orifice (10) du piston obturable par une valve (11) et d'autre part par un clapet (13) n'autorisant le passage du liquide que dans le sens du corps cylindrique vers le premier cylindre.
2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps cylindrique comprend une portion de cylindre (4′A) dans laquelle coulisse ladite couronne (7A) solidaire du bâti dont le diamètre intérieur (D2) est égal au diamètre intérieur dudit premier cylindre (1B).
3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la valve (11) est placée à l'intérieur du corps cylindrique et est plaquée contre son siège par un ressort (12) s'appuyant sur une partie fixe du bâti, la course du ressort (12) étant inférieure à la course du piston (4B) de manière à permettre l'ouverture de la valve en fin de phase de fermeture du disjoncteur.
4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le premier cylindre (1B) et le corps cylindrique (4A, 4′A) portent des moyens d'accrochage (1C, 4C, 4D) coopérant avec des organes de commande (18, 20) et de réarmement (5, 16).
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EP (1) EP0332145B1 (fr)
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CA (1) CA1307308C (fr)
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FR (1) FR2628566A1 (fr)

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