EP1347484A1 - Disjoncteur haute tension comprenant un clapet de décompression d'une chambre de soufflage thermique - Google Patents

Disjoncteur haute tension comprenant un clapet de décompression d'une chambre de soufflage thermique Download PDF

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EP1347484A1
EP1347484A1 EP03290612A EP03290612A EP1347484A1 EP 1347484 A1 EP1347484 A1 EP 1347484A1 EP 03290612 A EP03290612 A EP 03290612A EP 03290612 A EP03290612 A EP 03290612A EP 1347484 A1 EP1347484 A1 EP 1347484A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
circuit breaker
chamber
thermal
valve
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EP03290612A
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German (de)
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EP1347484B1 (fr
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Denis Dufournet
Michel Perret
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Alstom SA
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    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker comprising two contacts arranged in a breaking space containing a dielectric gas and between which an electric arc is established during a circuit breaker opening operation, said circuit breaker including a thermal blowing chamber communicating with the breaking space.
  • the invention applies to a high voltage circuit breaker intended to cut strong currents by limiting as much as possible the duration of appearance of an arc between its contacts during the opening operation.
  • a strong current here denotes a current of high intensity, or else a current which is established for a long time.
  • the invention applies in particular to breaking of low frequency alternating currents such as for example the currents flowing in the railway supply networks, for example in Germany and Switzerland, which are supplied at a frequency of 16.66 Hz or 25 Hz. With this type of frequency, the duration of the current is two or three times longer than for a frequency of 50 Hz, so that if an electric arc occurs, the heat produced can be two or three times greater than for a 50 Hz current.
  • conventional circuit breakers usually include a pneumatic self-blowing device producing a dielectric gas blowing in the direction of the arc during the opening in order to favor the cutting of this arc.
  • a device self-blowing conventionally includes a compression chamber including a piston linked in movement to a movable contact of the circuit breaker and allowing a constant volume of fresh gas to be blown towards the breaking space during each opening. The piston is moved in using the energy of the circuit breaker control which produces the displacement of the moving contact during opening.
  • the pneumatic blowing produced must be all the more important as the electric arc has a high intensity.
  • One way to increase the blowing for cutting strong arcs intensity consists in adding to the compression blowing chamber pneumatic a thermal blowing chamber.
  • the dielectric gas is heated by the electric arc and sees its pressure increase.
  • Room is shaped to promote the flow of the gas it contains towards the breaking space in the event of an increase in the pressure of this gas, so that it produces a blowing all the more important as the intensity of the arc is high.
  • the temperature can rise too much in the room thermal, which brings down the dielectric strength of the gas which is blown into the breaking space and makes it impossible to cut the current.
  • circuit breaker comprising a thermal blowing chamber which communicates part with a cut-off space through the neck of a nozzle and secondly with an expansion space through conduits closed by valves.
  • at least one valve is a discharge valve able to open when the pressure in the chamber thermal is above a certain threshold to evacuate the gas under pressure out of the chamber to the expansion space.
  • the breaking capacity is improved because if the pressure becomes too high in the thermal chamber, the valve opens to depressurize the room. This depressurization decreases the temperature, which ensures that the gas blown into the cutting space has satisfactory dielectric strength.
  • a circuit breaker with respectively pneumatic blowing chambers and is known from patent document EP 0296363.
  • the wall of separation between these two chambers is spring mounted, and includes a light which is arranged with another light arranged in the cylindrical envelope which delimits the periphery of the blowing chamber pneumatic, so that these two lights constitute a valve evacuation of overpressure gases from the blowing chamber thermal.
  • This partition wall is able to compress the spring if the pressure in the thermal blowing chamber is greater than that in the pneumatic blowing chamber, allowing to place the lights facing each other to let the overpressure gases escape to a space of expansion which surrounds the cylindrical envelope common to the chambers of pneumatic and thermal blowing.
  • a circuit breaker architecture in which permanent current contacts would be arranged around the blowing, i.e. in the hot gas expansion space overpressure.
  • the gas between the permanent current contacts at moment of separation of the arcing contacts would no longer have properties sufficient dielectrics to prevent arcing between these permanent current contacts, which are not intended to hold a bow.
  • An object of the invention is to remedy these drawbacks by proposing a circuit breaker capable of breaking high currents thanks to a system evacuation of hot gases under overpressure, without this requiring too significant modifications to the architecture of a conventional circuit breaker.
  • a device is sought which makes it possible not to have to modify that a very limited number of parts on a conventional circuit breaker not provided to support currents with wavelengths / periods too long (or such low frequencies).
  • the invention relates to a circuit breaker comprising two contacts arranged in a breaking space which is delimited by a nozzle which contains a dielectric gas, further including a thermal blowing chamber which communicates on the one hand with said cutting space through a neck of said nozzle and on the other hand with a expansion space through a discharge pipe closed by a valve, said valve opening when the pressure in the thermal chamber is greater than a certain threshold for discharging the pressurized gas out of the chamber, characterized in that said discharge duct is produced in said nozzle and defines a shape of revolution in the thickness of the nozzle according to the general shape thereof, to lead into said space expansion downstream of said cutting space with respect to said neck.
  • gas blowing through the channel contributes to the blowing of hot gases contained in the diverges from the nozzle and therefore improves the regeneration of the holding dielectric in the breaking space after extinction of the arc.
  • this nozzle may also incorporate the valve, so that it could be adapted to an existing circuit breaker in order to reduce the development and manufacturing costs.
  • the nozzle is consisting of two coaxial parts, an external part surrounding a part internal so as to leave a free space for revolution forming a conduit evacuation of gases from the thermal chamber, the valve being designed to close said exhaust duct.
  • the valve can be manufactured at lower cost.
  • the valve and an exhaust duct partner defining a form of revolution reduce losses dump.
  • the valve may have a shape annular while being mounted in abutment on one or more calibrated springs for open against the action of these springs. The valve opening threshold can thus be adjusted by simply changing the calibrated spring or springs.
  • the circuit breaker includes a piston compression chamber which communicates with the thermal compression chamber.
  • the gas blown into the breaking space is a mixture of the gas fresh from the piston compression chamber and gas more hot from the thermal chamber which lowers its temperature to maintain a high breaking capacity of the circuit breaker.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a circuit breaker according to the invention in axial section.
  • This circuit breaker includes a fixed contact 1 forming a rod and a movable contact 2 which is moved in a direction axial AX.
  • the movable contact 2 is hollow and is part of a movable assembly including a blowing nozzle 3 of revolution, coaxial with the axis AX, a thermal blowing chamber 4 and a compression chamber by piston 5.
  • the moving element also includes a permanent contact 6 which cooperates in closing the circuit breaker with another permanent contact 7 substantially cylindrical which is fixed.
  • the blowing nozzle 3 which is made with an insulating material such as Teflon includes a 3 'neck of small section which widens to form a divergent 3 "downstream of this neck.
  • contact 1 crosses the neck 3 'of the nozzle 3 and enters the hollow contact 2 located at upstream of the neck along the axis AX, as visible in Figures 1 and 2.
  • the neck and the divergence of the nozzle 3 define here the cutting space of an arc electric that stretches between contacts 1 and 2 during the opening of the circuit breaker visible in Figures 3 and 4.
  • This breaking space communicates with the thermal blowing chamber 4 via a 4 ′ revolution-shaped duct located between the blowing chamber thermal 4 and the breaking space.
  • the thermal blowing chamber 4 defines a coaxial annular space to the axis AX, delimited by the movable contact 2 and by a casing 8 surrounding the movable contact 2, the casing 8 being closed at one of its ends by the blowing nozzle 3.
  • the dielectric gas contained in the thermal blowing 4 is put under overpressure by heating on contact of the electric arc which is established between contacts 1 and 2 when the opening. As known from the state of the art, this overpressure produces the thermal blowing of the dielectric gas which moves from the chamber thermal 4 towards the breaking space.
  • This blowing chamber thermal 4 communicates with the piston compression chamber 5 at through a plurality of channels 9. When the circuit breaker opens, the gas dielectric contained in the chamber 5 is compressed to flow at through the thermal chamber 4 in the breaking space. Simultaneously with blowing produced by the compression chamber 5, the heating due to the arc electric increases the pressure in the thermal chamber to increase the flow of dielectric gas in the breaking space, as shown more high.
  • the thermal chamber 4 communicates through a discharge duct 10 'closed by a valve 10 to an expansion space 15.
  • This space expansion is located downstream of the cutting space with respect to the 3 'neck of nozzle, and is partly bounded by the 3 "divergent nozzle.
  • the valve opens when the pressure in the thermal chamber 4 is greater than one certain threshold, to evacuate the pressurized gas out of the chamber thermal 4 ..
  • the arc electric increases the pressure in the thermal chamber without this pressure does not exceed a predetermined threshold, so that the valve remains closed, as shown in figure 3.
  • valve 10 opens to drop the pressure in the thermal chamber, as shown in Figure 4. This drop in pressure is accompanied by a temperature drop, which ensures that the dielectric gas blown into the breaking space has a satisfactory insulating power.
  • This valve can for example be mounted at the casing 8 to directly evacuate the gas overpressure to the outside of the thermal blowing chamber 4.
  • the valve 10 can be integrated into the blowing nozzle 3 which covers the casing 8.
  • the valve 10 here has an annular shape so that it can be mounted in the nozzle 3 on the side of the thermal blowing chamber 4.
  • This valve which is made of a rigid material is mounted in a housing 11 of the nozzle defining an annular groove being compressed by one or more calibrated springs 12 which press on the bottom of the groove 11. The valve is thus able to move in translation along the axis AX to open against the action of the springs 12.
  • An annular seal 13 seals between the external surface of the valve and the groove.
  • This valve is powered by through a plurality of supply conduits 14 made in the nozzle area 3 leading directly to the thermal chamber for have a large opening surface.
  • the bottom of the groove 11 communicates with the divergent 3 "by through a discharge duct 10 'located in the thickness of the nozzle.
  • This exhaust duct 10 'communicating the housing 11 with the expansion space 15 defines a shape of revolution in the thickness of the nozzle 3 and according to the general shape thereof. It is located in the extension of the valve 10 downstream of its housing 11 so as to be open or closed by the valve.
  • the implementation of a valve and a conduit each defining a form of revolution in the nozzle makes it possible to form a flow circuit of large section, that is to say introducing low pressure drops.
  • a large flow of gas can be evacuated to drop pressure as quickly as possible and the temperature in the thermal blowing chamber during shutdown high intensity electric arcs.
  • This blowing nozzle can be produced by molding and include a cover covering the housing 11 on the side of the thermal blowing chamber while allowing the valve to communicate with this chamber to allow the evacuation of overpressure gas.
  • the evacuation duct 10 ′ opens into the divergent 3 "from the nozzle and thus contributes to the regeneration of the gas downstream from the neck nozzle 3 ', which improves the dielectric strength of the gas between the arcing contacts 1 and 2 during the dielectric phase of the breaking.
  • the nozzle 3 comprises an internal part 3B and an external part 3A which are coaxial. More specifically, the outer surface of one end of this internal part 3B has on the whole a flared shape. The part of larger diameter of this end is inserted into the casing 8, by example by screwing, and has substantially the shape of an annular flange in which are pierced with the supply conduits 14.
  • the external part 3A of the nozzle 3 has a shaped end cylindrical annular with the same external diameter as the annular flange of the internal part 3B, and is inserted into the casing 8 for example by screwing this annular end to bear against the flange ring of the internal part 3B.
  • part 3A surrounds all part 3B with the exception of the annular flange of the latter.
  • Nozzle 3 can be assembled by mounting the internal part 3B then the external part 3A in the casing 8 before screwing the permanent contact 6 which forms a ring around the casing 8 capable of holding the two nozzle parts 3A and 3B in position relative to the housing 8. After mounting these two nozzle parts, a part of complementary nozzle 3C located in the extension of the internal part 3B at the divergent 3 "can be screwed or even glued on the internal part 3B so as to extend the evacuation channel 10 'towards expansion space 15.
  • the compression by piston 5 communicates directly with the thermal blowing 4 through channels 9 provided with non-return valves 9 ′, so that the gases blown into the breaking space are a mixture fresh gas from the piston compression chamber 5 and gas hot from the thermal blowing chamber 4.
  • the temperature of the dielectric gas is lowered by the presence of fresh gas, which further increases the breaking capacity of the circuit breaker according to the invention.
  • the piston 5 'of the compression chamber 5 can be mounted on a spring.
  • the spring is arranged to compress during the movement maneuver when opening the movable contact, so that it releases after displacement of the contact mobile.

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Le disjoncteur comprenant deux contacts (1, 2) disposés dans un espace de coupure qui est délimité par une buse (3) de soufflage et qui contient un gaz diélectrique. Il inclut une chambre de soufflage thermique (4) qui communique d'une part avec l'espace de coupure à travers un col (3') de la buse et d'autre part avec un espace d'expansion (15) à travers un conduit d'évacuation (10') fermé par un clapet (10), ce clapet s'ouvrant quand la pression dans la chambre thermique (4) est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre. Le conduit d'évacuation (10') est réalisé dans la buse (3) et définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse suivant la forme générale de celle-ci, pour déboucher dans l'espace d'expansion (15) en aval de l'espace de coupure par rapport au col (3').

Description

L'invention concerne un disjoncteur comprenant deux contacts disposés dans un espace de coupure contenant un gaz diélectrique et entre lesquels s'établit un arc électrique lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur, ledit disjoncteur incluant une chambre de soufflage thermique communiquant avec l'espace de coupure.
L'invention s'applique à un disjoncteur haute tension destiné à couper des forts courants en limitant le plus possible la durée d'apparition d'un arc électrique entre ses contacts durant l'opération d'ouverture. Un fort courant désigne ici un courant d'intensité élevée, ou bien un courant qui s'établit pendant une durée importante. A ce titre, l'invention s'applique notamment à la coupure de courants alternatifs de faible fréquence comme par exemple les courants circulant dans les réseaux d'alimentation des chemins de fer, par exemple en Allemagne et en Suisse, qui sont alimentés à une fréquence de 16,66 Hz ou 25 Hz. Avec ce type de fréquence, la durée de l'onde de courant est deux ou trois fois plus longue que pour une fréquence de 50 Hz, de sorte qu'en cas d'apparition d'un arc électrique, la chaleur produite peut être deux ou trois fois plus importante que pour un courant 50 Hz.
Pour améliorer leur pouvoir de coupure, les disjoncteurs classiques comprennent généralement un dispositif d'autosoufflage pneumatique produisant un soufflage de gaz diélectrique en direction de l'arc lors de l'ouverture en vue de favoriser la coupure de cet arc. Un tel dispositif d'autosoufflage comprend classiquement une chambre de compression incluant un piston lié en mouvement à un contact mobile du disjoncteur et permettant de souffler un volume constant de gaz frais en direction de l'espace de coupure durant chaque ouverture. Le piston est déplacé en utilisant l'énergie de la commande de disjoncteur qui produit le déplacement du contact mobile durant l'ouverture. Le soufflage pneumatique produit doit être d'autant plus important que l'arc électrique a une intensité élevée. Pour la coupure de forts courants, ceci nécessite de dimensionner en conséquence la chambre de compression par piston et par suite de surdimensionner également la commande de disjoncteur pour qu'elle soit capable de fournir une énergie suffisante pour le soufflage. La mise en oeuvre d'une commande surdimensionnée génère un surcoût élevé qui rend le prix d'un tel disjoncteur peu compétitif.
Une façon d'augmenter le soufflage pour la coupure d'arcs de forte intensité consiste à adjoindre à la chambre de soufflage à compression pneumatique une chambre de soufflage thermique. Dans cette chambre de soufflage thermique, qui est par exemple située entre la chambre de soufflage pneumatique et l'espace de coupure, le gaz diélectrique est chauffé par l'arc électrique et voit sa pression croítre. Une chambre thermique est conformée pour favoriser l'écoulement du gaz qu'elle contient vers l'espace de coupure en cas d'augmentation de la pression de ce gaz, de sorte qu'elle produit un soufflage d'autant plus important que l'intensité de l'arc est élevée. Néanmoins, en cas d'arc électrique de forte intensité, la température peut augmenter de façon trop importante dans la chambre thermique, ce qui fait chuter la tenue diélectrique du gaz qui est soufflé dans l'espace de coupure et rend impossible la coupure du courant.
Il est connu du document de brevet US 4517425 un disjoncteur comprenant une chambre de soufflage thermique qui communique d'une part avec un espace de coupure à travers le col d'une buse et d'autre part avec un espace d'expansion à travers des conduits fermé par des clapets. Dans une réalisation particulière du disjoncteur, au moins un clapet est un clapet d'évacuation apte à s'ouvrir quand la pression dans la chambre thermique est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre vers l'espace d'expansion.
Avec cette construction, le pouvoir de coupure est amélioré car si la pression devient trop élevée dans la chambre thermique, le clapet s'ouvre pour dépressuriser la chambre. Cette dépressurisation fait décroítre la température, ce qui garantit que le gaz soufflé dans l'espace de coupure a une tenue diélectrique satisfaisante.
Dans ce disjoncteur connu, le conduit fermé par le clapet d'évacuation est réalisé dans l'embase du contact fixe et débouche à une extrémité de la chambre de coupure. Il est donc nécessaire de prévoir un volume d'expansion spécifique adjacent à la chambre de coupure. Dans cette disposition l'évacuation des gaz ne contribue pas au soufflage des gaz chauds et/ou de l'arc dans le divergent de la buse. D'autre part, il est évident que ce type de disposition n'est pas adapté à une architecture où une chambre de soufflage pneumatique serait prévue adjacente à la chambre de soufflage thermique.
Un disjoncteur à chambres de soufflage respectivement pneumatique et thermique est connu du document de brevet EP 0296363. La paroi de séparation entre ces deux chambres est montée sur ressort, et comporte une lumière qui est agencée avec une autre lumière ménagée dans l'enveloppe cylindrique qui délimite le pourtour de la chambre de soufflage pneumatique, de façon à ce que ces deux lumières constituent un clapet d'évacuation des gaz en surpression provenant de la chambre de soufflage thermique.
Cette paroi de séparation est apte à comprimer le ressort si la pression dans la chambre de soufflage thermique est supérieure à celle dans la chambre de soufflage pneumatique, permettant ainsi de placer les lumières en vis à vis pour laisser les gaz en surpression s'échapper vers un espace d'expansion qui entoure l'enveloppe cylindrique commune aux chambres de soufflage pneumatique et thermique. Il faut toutefois noter qu'un tel dispositif n'est pas applicable à une architecture de disjoncteur dans laquelle des contacts de courant permanent seraient disposés autour des chambres de soufflage, c'est à dire dans l'espace d'expansion des gaz chauds en surpression. En effet, le gaz entre les contacts de courant permanent au moment de la séparation des contacts d'arc n'aurait plus des propriétés diélectriques suffisantes pour empêcher un amorçage d'arc entre ces contacts de courant permanent, lesquels ne sont pas prévus pour tenir un arc.
Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un disjoncteur capable de couper de forts courants grâce à un système d'évacuation des gaz chauds en surpression, sans que ceci nécessite des modifications trop importantes de l'architecture d'un disjoncteur classique. En particulier, il est recherché un dispositif permettant de n'avoir à modifier qu'un nombre très limité de pièces sur un disjoncteur classique non prévu pour supporter des courants avec des durées d'onde/périodes aussi longues (ou des fréquences aussi faibles).
A cet effet, l'invention a pour objet un disjoncteur comprenant deux contacts disposés dans un espace de coupure qui est délimité par une buse de soufflage et qui contient un gaz diélectrique, incluant de plus une chambre de soufflage thermique qui communique d'une part avec ledit espace de coupure à travers un col de ladite buse et d'autre part avec un espace d'expansion à travers un conduit d'évacuation fermé par un clapet, ledit clapet s'ouvrant quand la pression dans la chambre thermique est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre, caractérisé en ce que ledit conduit d'évacuation est réalisé dans ladite buse et définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse suivant la forme générale de celle-ci, pour déboucher dans ledit espace d'expansion en aval dudit espace de coupure par rapport audit col.
Avec cette construction, le soufflage de gaz effectué à travers le canal d'évacuation, contribue au soufflage des gaz chauds contenus dans le divergent de la buse et permet donc d'améliorer la régénération de la tenue diélectrique dans l'espace de coupure après extinction de l'arc.
De préférence, cette buse pourra également incorporer le clapet, de sorte qu'elle pourra être adaptée à un disjoncteur existant en vue de réduire les coûts de développement et de fabrication.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la buse est constituée de deux parties coaxiales, une partie externe entourant une partie interne de manière à laisser un espace libre de révolution formant un conduit d'évacuation des gaz hors de la chambre thermique, le clapet étant conçu pour fermer ledit conduit d'évacuation. Avec cet agencement la buse pourra être fabriquée à moindre coût. Le clapet ainsi qu'un conduit d'évacuation associé définissant une forme de révolution permettent de réduire les pertes de charge. Ainsi un flux important peut s'écouler dans le canal d'évacuation en vue faire chuter la surpression dans la chambre thermique le plus rapidement possible. Avantageusement, le clapet pourra avoir une forme annulaire en étant monté en appui sur un ou plusieurs ressorts calibrés pour s'ouvrir contre l'action de ces ressorts. Le seuil d'ouverture du clapet peut ainsi être ajusté par simple changement du ou des ressorts calibrés.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le disjoncteur comprend une chambre de compression par piston qui communique avec la chambre de compression thermique. Avec cet agencement, le gaz soufflé dans l'espace de coupure est un mélange du gaz frais provenant de la chambre de compression par piston et de gaz plus chaud provenant de la chambre thermique ce qui abaisse sa température pour maintenir un pouvoir de coupure élevé du disjoncteur.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
  • La figure 1 est une première vue en coupe du disjoncteur selon l'invention dans un état fermé ;
  • La figure 2 est une seconde vue en coupe du disjoncteur selon l'invention dans un état fermé ;
  • La figure 3 est une vue en coupe du disjoncteur durant la coupure d'un faible courant pour lequel le clapet est fermé;
  • La figure 4 est une vue en coupe du disjoncteur durant la coupure d'un fort courant pour lequel le clapet est ouvert.
    • La figure 1 montre schématiquement un exemple de disjoncteur selon l'invention en coupe axiale. Ce disjoncteur comprend un contact fixe 1 formant une tige et un contact mobile 2 qui est déplacé selon une direction axiale AX. Le contact mobile 2 est creux et fait partie d'un équipage mobile incluant une buse de soufflage 3 de révolution, coaxiale à l'axe AX, une chambre de soufflage thermique 4 et une chambre de compression par piston 5. L'équipage mobile inclut également un contact permanent 6 qui coopère à la fermeture du disjoncteur avec un autre contact permanent 7 sensiblement cylindrique qui est fixe.
    La buse de soufflage 3 qui est réalisée avec un matériau isolant tel que du Téflon comprend un col 3' de faible section qui s'élargit pour former un divergent 3" en aval de ce col. Lorsque le disjoncteur est fermé, le contact 1 traverse le col 3' de la buse 3 et pénètre dans le contact creux 2 situé en amont du col le long de l'axe AX, comme visible dans les figures 1 et 2. Le col et le divergent de la buse 3 définissent ici l'espace de coupure d'un arc électrique qui s'étire entre les contacts 1 et 2 durant l'ouverture du disjoncteur visible dans les figures 3 et 4. Cet espace de coupure communique avec la chambre de soufflage thermique 4 par l'intermédiaire d'un conduit 4' de forme de révolution situé entre la chambre de soufflage thermique 4 et l'espace de coupure.
    La chambre de soufflage thermique 4 définit un espace annulaire coaxial à l'axe AX, délimitée par le contact mobile 2 et par un carter 8 entourant le contact mobile 2, le carter 8 étant fermé à l'une de ses extrémités par la buse de soufflage 3. Le gaz diélectrique contenu dans la chambre de soufflage thermique 4 est mis en surpression par échauffement au contact de l'arc électrique qui s'établit entre les contacts 1 et 2 au moment de l'ouverture. Comme connu de l'état de la technique, cette surpression produit le soufflage thermique du gaz diélectrique qui se déplace depuis la chambre thermique 4 vers l'espace de coupure. Cette chambre de soufflage thermique 4 communique avec la chambre de compression à piston 5 à travers une pluralité de canaux 9. Lors de l'ouverture du disjoncteur, le gaz diélectrique contenu dans la chambre 5 est comprimé pour s'écouler à travers la chambre thermique 4 dans l'espace de coupure. Simultanément au soufflage produit par le chambre de compression 5, l'échauffement dû à l'arc électrique fait croítre la pression dans la chambre thermique pour augmenter le débit de gaz diélectrique dans l'espace de coupure, comme indiqué plus haut.
    La chambre thermique 4 communique à travers un conduit d'évacuation 10' fermé par un clapet 10 vers un espace d'expansion 15. Cet espace d'expansion se situe en aval de l'espace de coupure par rapport au col 3' de la buse, et est en partie délimité par le divergent 3" de la buse. Le clapet s'ouvre quand la pression dans la chambre thermique 4 est supérieure à un certain seuil, pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre thermique 4.. Pour la coupure des courants de faible intensité, l'arc électrique fait augmenter la pression dans la chambre thermique sans que cette pression ne dépasse un seuil prédéterminé, de sorte que le clapet reste fermé, comme représenté dans la figure 3. En cas de coupure de forts courants électriques tendant à faire croítre excessivement la température et donc la pression dans la chambre de soufflage thermique, le clapet 10 s'ouvre pour faire chuter la pression dans la chambre thermique, comme représenté dans la figure 4. Cette baisse de pression s'accompagne d'une baisse de température, ce qui garantit que le gaz diélectrique soufflé dans l'espace de coupure a un pouvoir d'isolation satisfaisant. Ce clapet pourra par exemple être monté au niveau du carter 8 pour évacuer directement le gaz en surpression vers l'extérieur de la chambre de soufflage thermique 4.
    Avantageusement, le clapet 10 pourra être intégré à la buse de soufflage 3 qui coiffe le carter 8. En se reportant à nouveau à la figure 1, il est visible que le clapet 10 a ici une forme annulaire de manière à pouvoir être monté dans la buse 3 du coté de la chambre de soufflage thermique 4. Ce clapet qui est réalisé en un matériau rigide est monté dans un logement 11 de la buse définissant une gorge annulaire en étant comprimé par un ou plusieurs ressorts calibrés 12 qui appuient sur le fond de la gorge 11. Le clapet est ainsi apte à se déplacer en translation le long de l'axe AX pour s'ouvrir contre l'action des ressorts 12. Un joint annulaire 13 assure l'étanchéité entre la surface externe du clapet et le gorge. Ce clapet est alimenté par l'intermédiaire d'une pluralité de conduits d'alimentation 14 réalisés dans la zone de la buse 3 donnant directement sur la chambre thermique pour présenter une surface d'ouverture importante.
    Le fond de la gorge 11 communique avec le divergent 3" par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation 10' situé dans l'épaisseur de la buse. Ce conduit d'évacuation 10' faisant communiquer le logement 11 avec l'espace d'expansion 15 définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse 3 et suivant la forme générale de celle-ci. Il est situé dans le prolongement du clapet 10 en aval de son logement 11 de manière à être ouvert ou fermé par le clapet. La mise en oeuvre d'un clapet et d'un conduit d'évacuation définissant chacun une forme de révolution dans la buse permet de former un circuit d'écoulement de forte section, c'est à dire introduisant de faibles pertes de charge. Ainsi, un débit important de gaz peut être évacué pour faire chuter le plus rapidement possible la pression et la température dans la chambre de soufflage thermique lors de la coupure d'arcs électriques de forte intensité. Concrètement, le choix d'une forme de conduit d'évacuation sans angles, la plus courbe possible comme celle représentée figure 1 permet d'atteindre des vitesses de circulation du gaz proches de la vitesse du son. Cette buse de soufflage pourra être réalisée par moulage et comprendre un couvercle coiffant le logement 11 du côté de la chambre de soufflage thermique tout en laissant communiquer le clapet avec cette chambre pour permettre l'évacuation de gaz en surpression.
    Avantageusement, le conduit d'évacuation 10' débouche dans le divergent 3" de la buse et contribue ainsi à la régénération du gaz en aval du col de buse 3', ce qui améliore la tenue diélectrique du gaz entre les contacts d'arc 1 et 2 pendant la phase diélectrique de la coupure.
    Dans un mode de réalisation préféré du disjoncteur selon l'invention, la buse 3 comprend une partie interne 3B et une partie externe 3A qui sont coaxiales. Plus particulièrement, la surface externe d'une extrémité de cette partie interne 3B présente dans l'ensemble une forme évasée. La partie de plus grand diamètre de cette extrémité est insérée dans le carter 8, par exemple par vissage, et a sensiblement la forme d'une bride annulaire dans laquelle sont percés les conduits d'alimentation 14.
    La partie externe 3A de la buse 3 présente une extrémité de forme annulaire cylindrique de même diamètre externe que la bride annulaire de la partie interne 3B, et est insérée dans le carter 8 par exemple par vissage de cette extrémité de forme annulaire pour venir en appui contre la bride annulaire de la partie interne 3B. Après la mise en place de la partie 3A autour de la partie 3B, la partie 3A entoure toute la partie 3B à l'exception de la bride annulaire de cette dernière.
    Le canal d'évacuation 10' et le logement 11 du clapet 10 sont définis par un espace de révolution laissé libre entre ces deux parties. La buse 3 pourra être assemblée en montant la partie interne 3B puis la partie externe 3A dans le carter 8 avant de visser le contact permanent 6 qui forme une bague autour du carter 8 apte à maintenir les deux parties de buse 3A et 3B en position par rapport au carter 8. Après montage de ces deux parties de buse, une partie de buse complémentaire 3C située dans le prolongement de la partie interne 3B au niveau du divergent 3" pourra être vissée voire collée sur la partie interne 3B de manière à prolonger le canal d'évacuation 10' vers l'espace d'expansion 15.
    Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 4, la chambre de compression par piston 5 communique directement avec la chambre de soufflage thermique 4 par des canaux 9 munis de clapets antiretour 9', de telle sorte que les gaz soufflés dans l'espace de coupure sont un mélange de gaz frais provenant de la chambre de compression par piston 5 et de gaz chauds provenant de la chambre de soufflage thermique 4. Avec cet agencement, la température du gaz diélectrique est abaissée par la présence de gaz frais, ce qui accroít encore le pouvoir de coupure du disjoncteur selon l'invention.
    Avantageusement, et pour augmenter encore le pouvoir de coupure du disjoncteur selon l'invention, le piston 5' de la chambre de compression 5 pourra être monté sur un ressort. Dans cette variante, le ressort est agencé pour se comprimer durant la manoeuvre de déplacement en ouverture du contact mobile, de telle sorte qu'il se relâche après déplacement du contact mobile. Avec cet agencement le soufflage de gaz diélectrique produit par la chambre de compression par piston continue un certain temps après la fin du déplacement du contact mobile du disjoncteur, ce qui accroít encore le pouvoir de coupure du disjoncteur en prolongeant la durée de soufflage.

    Claims (6)

    1. Disjoncteur comprenant deux contacts (1, 2) disposés dans un espace de coupure qui est délimité par une buse (3) de soufflage et qui contient un gaz diélectrique, incluant une chambre de soufflage thermique (4) qui communique d'une part avec ledit espace de coupure à travers un col (3') de ladite buse et d'autre part avec un espace d'expansion (15) à travers un conduit d'évacuation (10') fermé par un clapet (10), ledit clapet s'ouvrant quand la pression dans la chambre thermique (4) est supérieure à un certain seuil pour évacuer le gaz sous pression hors de la chambre, caractérisé en ce que ledit conduit d'évacuation (10') est réalisé dans ladite buse (3) et définit une forme de révolution dans l'épaisseur de la buse suivant la forme générale de celle-ci, pour déboucher dans ledit espace d'expansion (15) en aval dudit espace de coupure par rapport audit col (3').
    2. Disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel la section de ladite buse (3) s'élargit pour former un divergent (3") qui délimite en partie ledit espace d'expansion (15) en aval dudit col (3'), ledit conduit d'évacuation (10') débouchant dans ce divergent (3").
    3. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite buse (3) est constituée de deux parties (3A, 3B) coaxiales, une partie externe (3A) entourant une partie interne (3B) de manière à laisser un espace libre de révolution formant le conduit d'évacuation (10') des gaz hors de la chambre de soufflage thermique (4).
    4. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit clapet (10) est incorporé dans ladite buse (3) et a une forme annulaire pour fermer le conduit d'évacuation (10'), ce clapet s'ouvrant contre l'action d'au moins un ressort (12) calibré.
    5. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une chambre de compression pneumatique par piston (5) qui communique avec ladite chambre de soufflage thermique (4).
    6. Réseau d'alimentation électrique haute tension de fréquence assignée inférieure ou égale à 25 Hz, incluant un disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5.
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