EP1571685A1 - Dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur électrique notamment un interrupteur à vide. - Google Patents

Dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur électrique notamment un interrupteur à vide. Download PDF

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EP1571685A1
EP1571685A1 EP05354004A EP05354004A EP1571685A1 EP 1571685 A1 EP1571685 A1 EP 1571685A1 EP 05354004 A EP05354004 A EP 05354004A EP 05354004 A EP05354004 A EP 05354004A EP 1571685 A1 EP1571685 A1 EP 1571685A1
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screen
ring
envelope
insulators
fixed
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Roland Schneider Electric Insustries SAS Masnada
Olivier Schneider Electric Industries S Cardoletti
Albin Schneider Electric Industries SAS Henon
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Schneider Electric Industries SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations

Definitions

  • the present invention relates to a device for fixing a screen in a switch, said switch having an envelope comprising a cylindrical portion closed by two end portions forming covers, said envelope enclosing two contacts extending axially inside the envelope of which at least one said moving contact, is connected to a control mechanism and is slidably mounted between a position of closing of the contacts and a position in which the contacts are separated and lead to cutting an electrical circuit, said cylindrical portion being mechanically connected by its two free ends respectively to the two end caps and having a or several parts forming cylindrical insulators mechanically and axially connected to one another, and at least one shield being supported by a cylindrical ring between two of the aforementioned parts of the casing connected mechanically, at the level of the mechanical connection between these two parts.
  • These metal screens located inside the ceramic insulator (s) have the role of main purpose of protecting the ceramic part (s) from condensation of vapors from the arc phase produced between the contacts during the cut-off Electric power.
  • the screen When the bulb has only one ceramic insulator, the screen has the potential float is connected to the isolator, either directly or through intermediate parts.
  • the US 5 077 883 and EP 0 406 944 describe a screen connected to the insulator directly, by deforming the screen around a generally asymmetrical protuberance of the insulator.
  • EP 1 172 834 discloses a screen connected to the isolator by an arrangement of intermediate parts, one of them being housed in a groove of the insulator provided for this effect. This method of attachment significantly increases the complexity of the shape and cost obtaining the insulator.
  • the screen thus mounted offers no connection point electrical outward to condition the voltage of the switch bulb.
  • the present invention provides a device for fixing a screen in a switch to empty, simple design, requiring no intermediate parts.
  • the present invention relates to a device for fixing a screen in a switch of the kind mentioned above, this device being characterized in that the aforementioned screen has on its outer surface, at least one localized embossing point of material, arranged to form at least one point of support of the screen on the ring, so as to ensure the translation stop of the screen parallel to the axis of the envelope.
  • the screen comprises three points of localized repelling equidistant.
  • a ring is fixed between one of the free ends of the said cylindrical portion and the hood to which this end is attached, said ring supporting a screen said upper or lower.
  • the bulb comprising two tubular insulators put end to end, a ring is fixed between the two insulators and supports a so-called central screen, attached to the floating potential between the two insulators.
  • the aforesaid ring has a cross section, a shape of the.
  • said ring is shaped and dimensioned so as to prevent the screen from moving perpendicular to the axis of the switch.
  • the screen thus positioned is brazed on the circular ring at means of a solder ring located between the two parts.
  • Another subject of the present invention is a switch comprising the characteristics previously mentioned alone or in combination.
  • a vacuum interrupter 1 intended to be integrated in a circuit breaker or a medium voltage electrical switch to cut a circuit in the event of a fault or during a voluntary opening of the circuit electric.
  • This bulb 1 comprises an envelope having a closed cylindrical portion 4.5 by two funds 6.7.
  • This cylindrical part is formed by two tubular insulators in ceramic 4.5 and the two bottoms by two metal hoods 6.7.
  • This envelope contains two contacts (not shown), one fixed, is integral with one of the 7 covers 6.7 and connected said hood by an electrode 16, while the other, mobile, is mounted on an electrode 17 able to move in the axis of the bulb 1 and through the other metal cover 6 to be connected to a control mechanism (not shown).
  • the mobile contact is mounted sliding axially inside the envelope between a closed position of the contacts corresponding to a rest position of the circuit breaker and a position in which the contacts are separated and cause the power circuit break. Watertightness level of the crossing is provided by means of a metal bellows 18 connecting the electrode mobile 17 to the hood 6.
  • This switch also comprises a first metal screen 11 having the role principal to protect the insulator or isolators 4,5 from the condensation of vapors from the arc phase produced between the contacts during the cut-off Electric power.
  • the apparatus also comprises a second screen 12 located at the junction between one 6 6.7 hoods and one of the 4.5 isolators, and a third screen at the junction between the second cover 7 and the other insulator 5.
  • Each of these screens 11,12,13 is supported by a circular section ring 8,9,10 inverted L-shaped cross section and having a portion 8a extending parallel to the axis of the bulb and a portion 8b extending perpendicularly to this axis.
  • the first screen 11, the latter part 8b of the ring 8, is fixed between the two insulators 4,5 by solder.
  • this part 8b is fixed between one 6 of the covers 6.7 and the corresponding end 4a of the isolator 4.
  • this part 8b is fixed between one of the 7 covers 6,7 and the corresponding end 5a of the insulator 5.
  • These insulators screens 11,12,13 have on their outer surface, three points localized repoussage 14 material able to bear on the circular ring 8,9,10 corresponding and thus ensure the translation stop of screens 11,12,13 inside the bulb 1.
  • the shape and dimensions of the circular ring 8,9,10 are such that the screens can not move in the other directions ie perpendicular to the axis of the bulb.
  • the screens thus positioned are fixed to the circular ring 8, 9, 10 by brazing under vacuum by means of a solder rod 15 located between the two parts.
  • a simplified fixing device screens protecting insulators without any intermediate piece between the screen and the circular ring fixed between the isolators or the isolator and one of the covers of a vacuum switch bulb.
  • the means for stopping in translation is realized in the form of at least one support made to lower industrial cost by localized repoussage of material on the outer surface of the screen. It can thus rely on a copper ring, which, by its shaping prevents other degrees of freedom from the screen inside the bulb.
  • the localized repoussage of the material is advantageously substituted for a shaping of revolution of the entire screen on the technical, technological and ecological levels, to achieve the same function.
  • the inner surface of the screen is not affected by the spinning method, thus preserving the dielectric qualities at the surface of the piece, which is a necessary condition to guarantee the electrical performance of a bulb of a vacuum switch.
  • connection between the screen and the ring does not require an intermediate piece, the latter is performed at the same time as the closing of the bulb, without a soldering cycle additional.
  • the present invention can be used for fixing the insulators screens in different places of the bulb. It also allows the fixing of the screen to the potential floating between two insulators that fixing screens between the insulator and one of the hoods constituting the envelope of the bulb.
  • the number of embossing points is at least one to block the movement in translation of the screen. Depending on the fit between the screen and the circular ring, it can be useful to increase the number of pushback points. According to the embodiment described, three localized embossing points are made, located 120 ° from each other, on the circumference of the shield insulator.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Chair Legs, Seat Parts, And Backrests (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un écran (11,12,13) dans un interrupteur, ledit interrupteur étant logé dans une enveloppe comprenant une partie cylindrique fermée par deux parties d'extrémité formant des capots, ladite partie cylindrique étant reliée à ses deux extrémités libres (4a,5a) respectivement aux deux capots d'extrémité (6,7) et comportant un ou plusieurs isolateurs cylindriques (4,5) reliés mécaniquement l'un à l'autre, au moins un écran (11,12,13) de protection des isolateurs (4,5) étant supporté par un anneau cylindrique (8,9,10) fixé entre deux des parties précitées de l'enveloppe reliées mécaniquement, au niveau de la liaison mécanique entre ces deux pièces. Ce dispositif est caractérisé en ce que l'écran précité (11,12,13) comporte sur sa surface extérieure, au moins un point de repoussage localisé de matière, agencé de manière à former au moins un point d'appui de l'écran (11,12,13) sur l'anneau (8,9,10), de manière à assurer l'arrêt en translation de l'écran parallèlement à l'axe de l'enveloppe. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur, ledit interrupteur comportant une enveloppe comprenant une partie cylindrique fermée par deux parties d'extrémité formant des capots, ladite enveloppe renfermant deux contacts s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe dont l'un au moins dit contact mobile, est relié à un mécanisme de commande et est monté coulissant entre une position de fermeture des contacts et une position dans laquelle les contacts sont séparés et entraínent la coupure d'un circuit électrique, ladite partie cylindrique étant reliée mécaniquement par ses deux extrémités libres respectivement aux deux capots d'extrémité et comportant une ou plusieurs parties formant des isolateurs cylindriques reliés mécaniquement et axialement l'un à l'autre, et au moins un écran de protection étant supporté par un anneau cylindrique fixé entre deux des parties précitées de l'enveloppe reliées mécaniquement, au niveau de la liaison mécanique entre ces deux parties.
Ces écrans métalliques situés à l'intérieur du ou des isolateurs en céramique ont pour rôle principal de protéger la ou les parties céramiques de la condensation de vapeurs métalliques issues de la phase d'arc produite entre les contacts pendant la coupure du courant électrique.
L'une des possibilités de montage de cet écran consiste à relier mécaniquement et électriquement celui-ci au capot métallique qui supporte aussi le contact fixe. Un autre montage usuel consiste à isoler électriquement l'écran des deux capots et à le mettre ainsi au potentiel flottant. Ceci permet d'améliorer sensiblement la tenue diélectrique de l'ampoule, en comparaison avec l'utilisation d'un écran au potentiel fixe.
Lorsque l'ampoule ne comporte qu'un seul isolateur en céramique, l'écran au potentiel flottant est relié à l'isolateur, soit directement, soit par le biais de pièces intermédiaires. Les documents US 5 077 883 et EP 0 406 944 décrivent un écran relié à l'isolateur directement, par déformation de l'écran autour d'une protubérance généralement asymétrique de l'isolateur. Le document EP 1 172 834 décrit un écran relié à l'isolateur par un agencement de pièces intermédiaires, l'une d'elles étant logée dans une rainure de l'isolateur prévue à cet effet. Ce mode de fixation accroít sensiblement la complexité de la forme et le coût d'obtention de l'isolateur. D'autre part, l'écran ainsi monté n'offre aucun point de connexion électrique vers l'extérieur permettant de conditionner en tension l'ampoule de l'interrupteur.
Pour toutes ces raisons, il est apparu intéressant de braser l'écran métallique à un anneau circulaire interposé et brasé entre deux parties en céramiques de forme cylindrique simple et de moindre coût. La liaison de cet anneau circulaire à l'écran est réalisée soit au moyen de pièces intermédiaires, tel que décrit dans le document EP 1 172 834, soit directement par appui de l'écran sur l'anneau, tel que décrit dans le document FR 2 819 093, ces deux dernières pièces ayant des formes complémentaires de révolution assurant d'une part, le guidage coaxial de l'écran et d'autre part, l'arrêt en translation de celui-ci. Dans le premier mode de fixation précité, il peut être nécessaire de réaliser un cycle de brasage spécifique des pièces intermédiaires sur l'écran. Dans le second cas, l'écran métallique doit comporter un épaulement de révolution réalisé par usinage ou emboutissage.
La présente invention propose un dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur à vide, de conception simple, ne nécessitant pas de pièces intermédiaires.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur du genre précédemment mentionné, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'écran précité comporte sur sa surface extérieure, au moins un point de repoussage localisé de matière, agencé de manière à former au moins un point d'appui de l'écran sur l'anneau, de manière à assurer l'arrêt en translation de l'écran parallèlement à l'axe de l'enveloppe.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'écran comporte trois points de repoussage localisés équidistants.
Selon une autre caractéristique, un anneau est fixé entre l'une des extrémités libres de la partie cylindrique précitée et le capot auquel cette extrémité est fixée, ledit anneau supportant un écran dit supérieur ou inférieur.
Selon une autre caractéristique, l'ampoule comportant deux isolateurs tubulaires mis bout à bout, un anneau est fixé entre les deux isolateurs et supporte un écran dit central, fixé au potentiel flottant entre les deux isolateurs.
Selon une autre caractéristique, l'anneau précité présente en coupe transversale, une forme de L.
Selon une autre caractéristique, ledit anneau est conformé et dimensionné de manière à empêcher le déplacement de l'écran perpendiculairement à l'axe de l'interrupteur.
Selon une autre caractéristique, l'écran ainsi positionné est brasé sur l'anneau circulaire au moyen d'un jonc de brasure situé entre les deux pièces.
La présente invention a encore pour objet un interrupteur comportant les caractéristiques précédemment mentionnées prises seules ou en combinaison.
Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaítront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
  • La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un interrupteur à vide comprenant un dispositif de fixation d'écran selon l'invention,
  • La figure 2 est une vue de détail agrandie de la figure 1,
  • La figure 3 est une autre vue de détail agrandie de la figure 1, illustrant une autre mise en oeuvre du dispositif de fixation de l'écran dans l'interrupteur à vide, et
  • La figure 4 est une vue éclatée représentant l'écran, un anneau circulaire et un joint selon l'invention.
Sur la figure 1, on voit une ampoule à vide 1 destinée à être intégrée dans un disjoncteur ou un interrupteur électrique moyenne tension afin de réaliser la coupure d'un circuit électrique en cas de défaut ou lors d'une commande d'ouverture volontaire du circuit électrique.
Cette ampoule 1 comprend une enveloppe comportant une partie cylindrique 4,5 fermée par deux fonds 6,7. Cette partie cylindrique est formée par deux isolateurs tubulaires en céramique 4,5 et les deux fonds par deux capots métalliques 6,7. Cette enveloppe renferme deux contacts (non représentés) dont l'un fixe, est solidaire de l'un 7 des capots 6,7 et relié audit capot par une électrode 16, tandis que l'autre, mobile, est monté sur une électrode 17 pouvant se mouvoir dans l'axe de l'ampoule 1 et traversant l'autre capot métallique 6 pour être relié à un mécanisme de commande (non représenté). Le contact mobile est monté coulissant axialement à l'intérieur de l'enveloppe entre une position de fermeture des contacts correspondant à une position de repos du disjoncteur et une position dans laquelle les contacts sont séparés et entraínent la coupure du circuit électrique. L'étanchéité au niveau de la traversée est assurée au moyen d'un soufflet métallique 18 reliant l'électrode mobile 17 au capot 6.
Cet interrupteur comprend également un premier écran métallique 11 ayant pour rôle principal de protéger l'isolateur ou les isolateurs 4,5 de la condensation de vapeurs métalliques issues de la phase d'arc produite entre les contacts pendant la coupure du courant électrique.
L'appareil comporte également un second écran 12 situé au niveau de la jonction entre l'un 6 des capots 6,7 et l'un 4 des isolateurs 4,5, et un troisième écran 13 situé au niveau de la jonction entre le second capot 7 et l'autre isolateur 5.
Chacun de ces écrans 11,12,13 est supporté par un anneau circulaire 8,9,10 de section transversale en forme de L inversé et comportant une partie 8a s'étendant parallèlement à l'axe de l'ampoule et une partie 8b s'étendant perpendiculairement à cet axe. Pour ce qui concerne le premier écran 11, cette dernière partie 8b de l'anneau 8, est fixée entre les deux isolateurs 4,5 par brasure.
Pour ce qui concerne le second écran 12, cette partie 8b est fixée entre l'un 6 des capots 6,7 et l'extrémité correspondante 4a de l'isolateur 4. Pour ce qui concerne le troisième écran 13, cette partie 8b est fixée entre l'un 7 des capots 6,7 et l'extrémité correspondante 5a de l'isolateur 5.
Ces écrans protège-isolateurs 11,12,13 comportent sur leur surface extérieure, trois points localisés de repoussage de matière 14 aptes à venir en appui sur l'anneau circulaire 8,9,10 correspondant et assurer ainsi l'arrêt en translation des écrans 11,12,13 à l'intérieur de l'ampoule 1. La forme et les dimensions de l'anneau circulaire 8,9,10 sont telles que les écrans ne peuvent pas se déplacer suivant les autres directions à savoir perpendiculairement à l'axe de l'ampoule. Les écrans ainsi positionnés sont fixés à l'anneau circulaire 8,9,10 par brasage sous vide au moyen d'un jonc de brasure 15 situé entre les deux pièces.
On a donc réalisé grâce à l'invention, un dispositif de fixation simplifié d'écrans protégeant les isolateurs, sans pièce intermédiaire entre l'écran et l'anneau circulaire fixé entre les isolateurs ou bien l'isolateur et l'un des capots d'une ampoule d'un interrupteur à vide. Le moyen d'arrêt en translation est réalisé sous la forme d'au moins un appui réalisé à moindre coût industriel par un repoussage localisé de matière sur la surface extérieure de l'écran. Celui-ci peut ainsi s'appuyer sur un anneau en cuivre, lequel, par sa mise en forme empêche les autres degrés de liberté de l'écran à l'intérieur de l'ampoule.
Le repoussage localisé de la matière se substitue avantageusement à une mise en forme de révolution de l'ensemble de l'écran sur le plan technique, technologique et écologique, pour réaliser la même fonction. En outre, la surface intérieure de l'écran n'est pas affectée par la méthode de repoussage, préservant ainsi les qualités diélectriques en surface de la pièce, ce qui est une condition nécessaire pour garantir les performances électriques d'une ampoule d'un interrupteur à vide.
En outre, la liaison entre l'écran et l'anneau ne nécessitant pas de pièce intermédiaire, celle-ci est réalisée au même moment que la fermeture de l'ampoule, sans cycle de brasage supplémentaire.
La présente invention peut être utilisée pour la fixation des écrans protège-isolateurs en différents endroits de l'ampoule. Elle permet aussi bien la fixation de l'écran au potentiel flottant entre deux isolateurs que la fixation d'écrans entre l'isolateur et l'un des capots constituant l'enveloppe de l'ampoule.
Le nombre de points de repoussage est au minimum de un pour bloquer le mouvement en translation de l'écran. Selon l'ajustement entre l'écran et l'anneau circulaire, il peut être utile d'augmenter le nombre de points de repoussage. Selon l'exemple de réalisation décrit, trois points de repoussage localisés sont réalisés, situés à 120 ° les uns des autres, sur la circonférence de l'écran protège-isolateur.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Claims (8)

  1. Dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur, ledit interrupteur comportant une enveloppe comprenant une partie cylindrique fermée par deux parties d'extrémité formant des capots, ladite enveloppe renfermant deux contacts s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe dont l'un au moins dit contact mobile, est relié à un mécanisme de commande et est monté coulissant entre une position de fermeture des contacts et une position dans laquelle les contacts sont séparés et entraínent la coupure d'un circuit électrique, ladite partie cylindrique étant reliée mécaniquement par ses deux extrémités libres respectivement aux deux capots d'extrémité et comportant une ou plusieurs parties formant des isolateurs cylindriques reliés mécaniquement et axialement l'un à l'autre, et au moins un écran de protection étant supporté par un anneau cylindrique fixé entre deux des parties précitées de l'enveloppe reliées mécaniquement, au niveau de la liaison mécanique entre ces deux parties,
    caractérisé en ce que l'écran précité (11,12,13) comporte sur sa surface extérieure, au moins un point de repoussage localisé de matière (14), agencé de manière à former au moins un point d'appui pour l'écran (11,12,13) sur l'anneau (8,9,10), de manière à assurer l'arrêt en translation de l'écran (11,12,13) parallèlement à l'axe de l'enveloppe.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (11,12,13) comporte trois points de repoussage localisés équidistants (14).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un anneau (9,10) est fixé entre l'une (4a,5a) des extrémités libres de la partie cylindrique précitée (4,5) et le capot (6,7) auquel cette extrémité (4a,5a) est fixée, ledit anneau supportant un écran (12,13) dit supérieur ou inférieur.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ampoule (1) comportant deux isolateurs tubulaires (4,5) mis bout à bout, un anneau (8) est fixé entre les deux isolateurs (4,5) et supporte un écran (11) dit central, fixé au potentiel flottant entre les deux isolateurs (4,5).
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau précité (8,9,10) présente en coupe transversale une forme de L.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit anneau (8,9,10) est conformé et dimensionné de manière à empêcher le déplacement de l'écran (10,11,12) perpendiculairement à l'axe de l'interrupteur.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (11,12,13) ainsi positionné est brasé sur l'anneau circulaire (8,9,10) au moyen d'un jonc de brasure (15) situé entre les deux pièces.
  8. Interrupteur à vide comportant au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
EP05354004A 2004-03-02 2005-01-13 Dispositif de fixation d'un écran dans un interrupteur électrique notamment un interrupteur à vide. Not-in-force EP1571685B1 (fr)

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FR0402152 2004-03-02

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AU (1) AU2005200924B2 (fr)
DE (1) DE602005001955T2 (fr)
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