EP0915489B1 - Mécanisme de commande à bielles pour un interrupteur à trois positions - Google Patents

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EP0915489B1
EP0915489B1 EP19980410128 EP98410128A EP0915489B1 EP 0915489 B1 EP0915489 B1 EP 0915489B1 EP 19980410128 EP19980410128 EP 19980410128 EP 98410128 A EP98410128 A EP 98410128A EP 0915489 B1 EP0915489 B1 EP 0915489B1
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EP
European Patent Office
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crank
drive crank
spring
switch
operating
Prior art date
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EP19980410128
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Nicolas Puget
Bernard Jacquemet
Claude Jay
Michel Perrone
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Schneider Electric Industries SAS
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Schneider Electric Industries SAS
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
    • H01H3/3047—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor adapted for operation of a three-position switch, e.g. on-off-earth
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an energy storage control mechanism for a electric switch or circuit breaker, having a rotary main shaft carrying or actuating the contacts, and capable of being brought selectively into three positions stable comprising a first central opening position, a second position of closing the switch, and a third earthing position, said shaft main being connected by transmission rods to a first device for DC1 command to close and open the switch, and to a second DC2 earthing control device.
  • a known control mechanism of the kind mentioned comprises two devices for independent controls, one for closing and opening the switch, and the other for closing and opening of the earthing.
  • Each of these devices of its kind Tumbler has a spring, and interlocking systems prohibit any wrong operation, in particular closing of the earthing when the switch is closed.
  • Document FR-A-2660109 showing a mechanism according to the preamble of claim 1, makes use of a single spring imposing maneuvers abruptness of the main tree by means of toggle levers transmitting to the tree main an increasing torque from said central position to the positions of closing the switch and earthing to come to these last positions in neutral, stable locking of the main shaft.
  • a locking device prevents any untimely rotation of the main shaft during the arming phase, and opposes any rebound during opening.
  • the mechanism includes a additional safety constituted by an interlocking preventing the operation of the earthing when the switch is closed, and vice versa. This interlocking cooperates with the control shafts for example by preventing the installation of the operating lever.
  • the object of the invention is to improve the performance of a control of a switch or circuit breaker with three working positions.
  • the opposite end of the main spring is attached to a third drive crank to which the other connecting rod is articulated transmission of the second control device.
  • the second drive crank cooperates in the armed position with a lock closure capable of maintaining the main spring and the transfer spring in the compressed state and prohibit any movement of the third crank for grounding.
  • the first drive crank has a snap rim and a supporting surface cooperating respectively with the opening latch, and with a stop in the armed position.
  • the energy storage mechanism comprises a shaft main 23 rotating integral with an operating crank 22, and coupled or constituted by the contact-carrying shaft of a switch or circuit breaker that can be brought selectively in one of three distinct stable positions.
  • Main tree 23 can thus occupy either a first central position for opening the switch (FIGS. 1 and 2), either a second position for closing the switch (FIGS. 3 to 4), or a third earthing position diametrically opposite to the second position.
  • the operating crank 22 carries an eccentric pin 21 on which are articulated two transmission rods 12, 14 respectively coupled to a first device for DC1 command to close and open the switch, and to a second DC2 control device for closing and opening the earthing.
  • the first control device DC1 has an actuation shaft 24 on which are mounted a first drive crank 7 cooperating with a lock opening 2, and a second drive crank 6 coupled by a crankpin 10 to the connecting rod 12, and capable of cooperating with a closing lock 5.
  • the second DC2 control device has a third crank drive 15 coupled by a crankpin 20 to the other connecting rod 14.
  • a main spring 9 is inserted between the third drive crank 15, and a crank pin 13 secured to a first control crank 11 fixed on the shaft actuation 24.
  • the pin 13 can move in a curvilinear light 33 formed in the first drive crank 7.
  • the main spring 9 is associated a transfer spring 1, which is interposed between a fixed hooking member 19 and a crank pin 31 located on a second control crank 4 pivotally mounted on an axis 3.
  • a mechanical link 25 is arranged between the first drive crank 7 and the second control crank 4 so as to make the two springs 1, 9 dependent on each other.
  • the operation of the energy storage mechanism is as follows:
  • crank pin 13 To perform a switch closing sequence, it is necessary to perform first arming the mechanism following a rotational movement of the first drive crank 7 around the actuation shaft 24.
  • the action of the crank 7 on the crank pin 13 causes compression of the main spring 9, being given that the third drive crank 15 remains stationary.
  • the movement of rotation of the crankpin 13 clockwise allows the crossing of the top dead center formed by the alignment of the shaft 24, of the crank pin 13 and from the attachment point 32 of the main spring 9 to the third crank 16.
  • the crank pin is in abutment against the left end of the light 33 formed in the crank 7 so as to apply a torque to the second drive crank 6.
  • the rotation of the first drive crank 7 causes simultaneously by through the mechanical link 25, the pivoting of the second crank control 4 anticlockwise, so as to compress the transfer spring 1.
  • the opening lock 2 positively locks the first drive crank 7 in support against the stop 8, and maintains the two springs 9, 1 in the compressed state.
  • the arming is finished and the energy retained in the transfer spring 1 will allow make an opening operation after having previously closed a the switch.
  • the operating crank 22 and the transmission connecting rods 12, 14 remain stationary during the arming operation.
  • the second drive crank 6 is rotate the operating handle 22 anti-clockwise around the shaft 23 via the transmission rod 12.
  • the shaft 23 arrives in the closed position, and the movement of the connecting rod 14 and crank 15 assembly is without effect on the main spring 9 being in the relaxed state (FIG. 3).
  • This earthing phase occurs by means of the actuation of the third crank 15, the operating sequence of which is described in detail in the document FR-A-2 660 109.

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  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)

Description

L'invention est relative à un mécanisme de commande à accumulation d'énergie pour un interrupteur ou disjoncteur électrique, ayant un arbre principal rotatif portant ou actionnant les contacts, et susceptible d'être amené sélectivement en trois positions stables comprenant une première position centrale d'ouverture, une deuxième position de fermeture de l'interrupteur, et une troisième position de mise à la terre, ledit arbre principal étant connecté par des bielles de transmission à un premier dispositif de commande DC1 de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur, et à un deuxième dispositif de commande DC2 de mise à la terre.
Un mécanisme de commande connu du genre mentionné comporte deux dispositifs de commande indépendants, l'un de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur, et l'autre de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre. Chacun de ces dispositifs du genre Tumbler dispose d'un ressort, et des systèmes d'inter-verrouillage interdisent toute fausse manoeuvre, notamment une fermeture de la mise à terre lorsque l'interrupteur est fermé.
Le document FR-A-2660109, montrant un mécanisme selon le preambule de le revendication 1, fait usage d'un seul ressort imposant des manoeuvres brusques de l'arbre principal grâce à des leviers à genouillères transmettant à l'arbre principal un couple croissant à partir de ladite position centrale vers les positions de fermeture de l'interrupteur et de la mise à la terre pour venir en ces dernières positions au point mort de verrouillage stable de l'arbre principal. Un dispositif de verrouillage empêche toute rotation intempestive de l'arbre principal pendant la phase d'armement, et s'oppose à tout rebondissement lors de l'ouverture. Le mécanisme comporte une sécurité additionnelle constituée par un inter-verrouillage interdisant la manoeuvre de la mise à la terre lorsque l'interrupteur est fermé, et inversement. Cet inter-verrouillage coopère avec les arbres de commande par exemple en empêchant la mise en place du levier de manoeuvre.
L'objet de l'invention consiste à améliorer les performances d'un mécanisme de commande d'un interrupteur ou disjoncteur à trois positions de travail.
Le mécanisme de commande selon l'invention est caractérisé en ce que le premier dispositif de commande comporte :
  • une première manivelle d'entraínement coopérant avec un verrou d'ouverture, et calée sur un arbre d'actionnement avec une deuxième manivelle d'entraínement articulée à l'une des bielles,
  • une ouverture ménagée dans la première manivelle d'entraínement pour assurer le déplacement d'un maneton solidaire d'une première manivelle de commande pour la compression et la détente d'un ressort principal,
  • et un ressort de transfert assujetti à un maneton d'une deuxième manivelle de commande reliée à la première manivelle d'entraínement par une liaison mécanique, l'ensemble étant agencé pour armer simultanément le ressort principal et le ressort de transfert, et pour transférer l'énergie du ressort de transfert vers le ressort principal lors de la libération de la première manivelle d'entraínement suite au déblocage du verrou d'ouverture, provoquant d'abord la compression et le franchissement du point mort du ressort principal, et ensuite la détente dudit ressort principal pour le déplacement de la deuxième manivelle d'entraínement vers la position d'ouverture de l'interrupteur.
Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité opposée du ressort principal est attachée à une troisième manivelle d'entraínement à laquelle est articulée l'autre bielle de transmission du deuxième dispositif de commande.
La deuxième manivelle d'entraínement coopère en position armée avec un verrou de fermeture susceptible d'assurer le maintien du ressort principal et du ressort de transfert dans l'état comprimé et d'interdire tout déplacement de la troisième manivelle d'entraínement pour la mise à la terre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la première manivelle d'entraínement comporte un rebord d'encliquetage et une surface d'appui coopérant respectivement avec le verrou d'ouverture, et avec une butée en position armée.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels :
  • La figure 1 est une vue schématique en élévation du mécanisme de commande selon l'invention, ledit mécanisme étant représenté en position d'ouverture ;
  • les figures 2 à 4 sont des vues identiques du mécanisme de la figure 1 respectivement en position armée prêt pour fermer, en position de fermeture, et en position fermée prêt à ouvrir.
En référence aux figures, le mécanisme à accumulation d'énergie comprend un arbre principal 23 rotatif solidaire d'une manivelle de manoeuvre 22, et accouplé ou constitué par l'arbre porte contact d'un interrupteur ou disjoncteur pouvant être amené sélectivement dans l'une des trois positions distinctes stables. L'arbre principal 23 peut ainsi occuper soit une première position centrale d'ouverture de l'interrupteur (figures 1 et 2), soit une deuxième position de fermeture de l'interrupteur (figures 3 à 4), soit une troisième position de mise à la terre diamétralement opposée par rapport à la deuxième position.
La manivelle de manoeuvre 22 porte un axe 21 excentré sur lequel sont articulées deux bielles de transmission 12, 14 accouplées respectivement à un premier dispositif de commande DC1 de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur, et à un deuxième dispositif de commande DC2 de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre.
Le premier dispositif de commande DC1 comporte un arbre d'actionnement 24 sur lequel sont montées une première manivelle d'entraínement 7 coopérant avec un verrou d'ouverture 2, et une deuxième manivelle d'entraínement 6 accouplée par un maneton 10 à la bielle 12, et susceptible de coopérer avec un verrou de fermeture 5.
Le deuxième dispositif de commande DC2 est doté d'une troisième manivelle d'entraínement 15 accouplée par un maneton 20 à l'autre bielle 14.
Un ressort principal 9 est inséré entre la troisième manivelle d'entraínement 15, et un maneton 13 solidaire d'une première manivelle de commande 11 calée sur l'arbre d'actionnement 24. Le maneton 13 peut se déplacer dans une lumière 33 curviligne ménagée dans la première manivelle d'entraínement 7. Au ressort principal 9 est associé un ressort de transfert 1, lequel est intercalé entre un organe d'accrochage 19 fixe et un maneton 31 situé sur une deuxième manivelle de commande 4 montée à pivotement sur un axe 3.
Une liaison mécanique 25 est agencée entre la première manivelle d'entraínement 7 et la deuxième manivelle de commande 4 de manière à rendre les deux ressorts 1, 9 dépendants l'un de l'autre.
Le fonctionnement du mécanisme à accumulation d'énergie est le suivant :
Dans la position d'ouverture de la figure 1, la première manivelle d'entraínement 7 est en appui sur la butée 8, et les deux ressorts 1, 9 sont en l'état détendu. La troisième manivelle d'entraínement 15 se trouve en engagement contre une butée 18, et la deuxième manivelle d'entraínement 6 est en appui contre le verrou de fermeture 5.
Phase d'armement du mécanisme :
Pour effectuer une séquence de fermeture de l'interrupteur, il est nécessaire d'effectuer au préalable un armement du mécanisme suite à un mouvement de rotation de la première manivelle d'entraínement 7 autour de l'arbre d'actionnement 24. L'action de la manivelle 7 sur le maneton 13 provoque la compression du ressort principal 9, étant donné que la troisième manivelle d'entraínement 15 reste immobile. Le mouvement de rotation du maneton 13 dans le sens des aiguilles d'une montre permet le franchissement du point mort haut formé par l'alignement de l'arbre 24, du maneton 13 et du point d'attache 32 du ressort principal 9 à la troisième manivelle 16. Le maneton se trouve en butée contre l'extrémité de gauche de la lumière 33 ménagée dans la manivelle 7 de manière à appliquer un couple sur la deuxième manivelle d'entraínement 6.
La rotation de la première manivelle d'entraínement 7 provoque simultanément par l'intermédiaire de la liaison mécanique 25, le pivotement de la deuxième manivelle de commande 4 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de manière à comprimer le ressort de transfert 1. Dans la position armée prêt à fermer illustrée à la figure 2, le verrou d'ouverture 2 verrouille positivement la première manivelle d'entraínement 7 en appui contre la butée 8, et maintient les deux ressorts 9, 1 dans l'état comprimé. L'armement est terminé et l'énergie retenue dans le ressort de transfert 1 permettra de faire une opération d'ouverture après avoir opéré préalablement une fermeture de l'interrupteur. La manivelle 22 de manoeuvre et les bielles de transmission 12, 14 restent immobiles, durant l'opération d'armement.
Phase de fermeture de l'interrupteur :
Dans le mode de fonctionnement CI2 correspondant à l'accrochage à l'ouverture et à la fermeture, le couple exercé par le maneton 13 sur la deuxième manivelle d'entraínement 6 suite à la compression du ressort principal 9, est bloqué par le verrou d'ouverture 5 se trouvant en position verrouillée. La fermeture intervient dès que le verrou de fermeture 5 est déplacé vers la position déverrouillée suite à une action manuelle de déverrouillage par un bouton poussoir, ou à l'émission d'un ordre électrique appliqué à une bobine de déclenchement. Le couple entraíne en rotation la deuxième manivelle d'entraínement 6 par l'intermédiaire du maneton 13, lequel se déplace le long de la lumière 33 de la première manivelle d'entraínement 7 jusqu'à la venue en butée contre l'extrémité de droite de la lumière 33.
Dans le mode de fonctionnement CI1 l'absence de verrou de fermeture 5 permet d'entraíner directement la deuxième manivelle d'entraínement 6 en rotation dès le passage de point mort du ressort principal 9.
Dans les deux modes de fonctionnement, la deuxième manivelle d'entraínement 6 fait pivoter la manivelle de manoeuvre 22 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'arbre 23 par l'intermédiaire de la bielle de transmission 12. L'arbre 23 arrive en position de fermeture, et le déplacement de l'ensemble bielle 14 et manivelle 15 est sans effet sur le ressort principal 9 se trouvant en l'état détendu (figure 3).
Transfert d'énergie et phase d'ouverture de l'interrupteur :
A partir de la position fermée de la figure 3, la séquence d'ouverture est opérée par la libération de la première manivelle d'entraínement 7 suite au déblocage du verrou d'ouverture 2 piloté par rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Le ressort de transfert 1 initialement comprimé dans la position fermée de la figure 3, va se détendre, et provoque la rotation de la deuxième manivelle de commande 4 dans le sens des aiguilles d'une montre. La liaison mécanique 25 entraíne simultanément la première manivelle d'entraínement 7 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de manière à comprimer le ressort principal 9.
Pendant le temps de transfert de l'énergie du ressort 1 vers le ressort principal 9, le couple menant exercé par le ressort de transfert 1, sur la première manivelle d'entraínement 7, restera supérieur au couple mené, dû à la réaction par le ressort principal 9 sur la même manivelle 7, jusqu'au franchissement du point mort principal 9 (figure 4). La première manivelle d'entraínement 7 se trouve alors en appui contre la butée 8, et le maneton 13 se déplace dans la lumière 33 de la manivelle 7 en autorisant la détente du ressort principal 9, et en déplaçant la deuxième manivelle d'entraínement 6 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. La manivelle de manoeuvre 22 de l'arbre principal 23 est simultanément actionné dans le sens des aiguilles d'une montre par l'intermédiaire de la position d'ouverture de l'interrupteur (figure 1).
Phase de mise à la terre des câbles :
Cette phase de mise à la terre intervient au moyen de l'actionnement de la troisième manivelle 15, dont la séquence de fonctionnement est décrite en détail dans le document FR-A-2 660 109.

Claims (4)

  1. Mécanisme de commande à accumulation d'énergie pour un interrupteur ou disjoncteur électrique, ayant un arbre principal (23) rotatif portant ou actionnant les contacts, et susceptible d'être amené sélectivement en trois positions stables comprenant une première position centrale d'ouverture, une deuxième position de fermeture de l'interrupteur, et une troisième position de mise à la terre, ledit arbre principal (23) étant connecté par des bielles de transmission (12, 14) à un premier dispositif de commande (DC1) de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur, et à un deuxième dispositif de commande (DC2) de mise à la terre,
    caractérisé en ce que le premier dispositif de commande (DC1) comporte :
    une première manivelle d'entraínement (7) coopérant avec un verrou d'ouverture (2), et calée sur un arbre d'actionnement (24) avec une deuxième manivelle d'entraínement (6) articulée à l'une des bielles (12),
    une ouverture (33) ménagée dans la première manivelle d'entraínement (7) pour assurer le déplacement d'un maneton (13) solidaire d'une première manivelle de commande (11) pour la compression et la détente d'un ressort principal (9),
    et un ressort de transfert (1) assujetti à un maneton (31) d'une deuxième manivelle de commande (4) reliée à la première manivelle d'entraínement (7) par une liaison mécanique (25), l'ensemble étant agencé pour armer simultanément le ressort principal (9) et le ressort de transfert (1), et pour transférer l'énergie du ressort de transfert (1) vers le ressort principal (9) lors de la libération de la première manivelle d'entraínement (7) suite au déblocage du verrou d'ouverture (2), provoquant d'abord la compression et le franchissement du point mort du ressort principal (9), et ensuite la détente dudit ressort principal pour le déplacement de la deuxième manivelle d'entraínement (6) vers la position d'ouverture de l'interrupteur.
  2. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité opposée du ressort principal (9) est attachée à une troisième manivelle d'entraínement (16) à laquelle est articulée l'autre bielle de transmission (14) du deuxième dispositif de commande (DC2), par l'intermédiaire de la manivelle (15) et le maneton (17).
  3. Mécanisme de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième manivelle d'entraínement (6) coopère en position armée avec un verrou de fermeture (5) susceptible d'assurer le maintien du ressort principal (9) et du ressort de transfert (1) dans l'état comprimé, et d'interdire tout déplacement de la troisième manivelle d'entraínement (15) pour la mise à la terre.
  4. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première manivelle d'entraínement (7) comporte un rebord d'encliquetage (35) et une surface d'appui (36) coopérant respectivement avec le verrou d'ouverture (2), et avec une butée (8) en position armée.
EP19980410128 1997-11-06 1998-11-04 Mécanisme de commande à bielles pour un interrupteur à trois positions Expired - Lifetime EP0915489B1 (fr)

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FR2770680A1 (fr) 1999-05-07
NO985162L (no) 1999-05-07
NO985162D0 (no) 1998-11-05
EP0915489A1 (fr) 1999-05-12
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