EP2204828B1 - Mécanisme à accrochage d'une commande d'appareillage à haute ou moyenne tension à compacité et cout améliorés - Google Patents

Mécanisme à accrochage d'une commande d'appareillage à haute ou moyenne tension à compacité et cout améliorés Download PDF

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EP2204828B1
EP2204828B1 EP09180797.4A EP09180797A EP2204828B1 EP 2204828 B1 EP2204828 B1 EP 2204828B1 EP 09180797 A EP09180797 A EP 09180797A EP 2204828 B1 EP2204828 B1 EP 2204828B1
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EP
European Patent Office
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wheel
opening
closing
control
arming
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09180797.4A
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English (en)
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EP2204828A1 (fr
Inventor
Mathieu Marquet
Antoine Vicaigne
Romain Maladen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Energy France SAS
Original Assignee
Schneider Electric Energy France SAS
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Publication date
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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
    • H01H3/3031—Means for locking the spring in a charged state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01H2003/3063—Decoupling charging handle or motor at end of charging cycle or during charged condition
    • 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
    • H01H3/3042—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor using a torsion spring

Definitions

  • the invention relates to the field of control of electrical equipment with high or medium voltage provided with at least one switch.
  • the equipment covered by the invention may include up to three switches with different function: current switch, bar switch, earthing switch.
  • the invention relates more particularly to the controls which comprise a hooking mechanism whose disarming is capable of causing a closing / opening cycle of at least one operating switch of the electrical equipment.
  • the invention aims to propose a new structure of the snap mechanism.
  • a control of a high or medium voltage switchgear equipped with at least one switch comprises a mechanism usually called a double snap mechanism.
  • the double latching mechanisms can store energy to perform two operations of at least one switch of the electrical equipment which is provided with a closing maneuver and an opening maneuver.
  • a known type of double-hook mechanisms is that comprising two spiral springs, typically having a high stiffness for high or medium voltage application. They are compressed during a maneuver called “arming" that can be performed manually (with a lever) and / or motorized. The arming of this mechanism is obtained, for normative reasons, by rotation in the same direction of rotation.
  • the mechanisms comprising two coaxial coil springs are preferred over those comprising one (or two) compression spring (s) because they make it possible on the one hand to design a compact system and on the other hand to obtain a ideal energy distribution since the torque supplied by each of the spiral springs is maximum at the beginning maneuver (when the spring is compressed to the maximum) and that it is always ideally oriented (zero radial force).
  • FIG. figure 1 A double-hook mechanism already commercialized and using two coaxial coil springs to accumulate the energy necessary for closing and opening the switch is shown schematically in FIG. figure 1 .
  • the frame of said command, as well as the switch of high or medium voltage switchgear are not shown: the movements and rotational connections of the various elements are described below with reference to the fixed frame.
  • unrepresented rotational coupling means are arranged between the opening wheel 3 and the exit / closure wheel 4 such that beyond a rotation of the opening wheel 3 counterclockwise, the latter rotates in the same direction the closing output wheel 4.
  • the mechanism M is in an initial state corresponding to the open switch.
  • the springs 5, 6 are disarmed, the closing finger 8 hooks the wheel of exit / closure 4 while the opening finger 7 is free.
  • the mechanism M In this locking position, the mechanism M is in a state corresponding to the open switch, the springs 5, 6 compressed (or armed) and the gripping fingers 7, 8 respectively hooked on the opening wheel 3 and the exit / exit wheel 4.
  • the closing finger 8 is automatically attached to the output wheel 4.
  • the new state of the fully disarmed mechanism therefore corresponds to the initial state, that is to say with the open switch, the springs relaxed or 5, 6, the fastening gripping finger 8 in engagement with the closing wheel 4 and the opening gripping finger 7 free.
  • This mechanism M has the particular advantage of providing a maneuver cocking and closing in the same direction (clockwise).
  • the mechanism M thus provides for a disengagement or in other words a disengagement between the cocking axis 20 and the light 11 made in the opening wheel 1.
  • the mechanism M according to the state of the art is not completely satisfactory because, it is complex to achieve, includes a high number of parts with in particular a stack of parts too important detrimental to cost and space of the mechanism. This stack of parts is due to the presence of the rotary arming system 2, the arming pin 20 which serves thus uncoupling or disengagement between the manual operating lever (and the opening wheel 1 which is connected thereto by splines) and the rest of the mechanism.
  • the inventors have judiciously thought to reduce the number of layers of rotating parts to two (instead of four) by integrating the functions of opening, arming, and control on the same wheel and incorporating disengagement or disengagement means at the end of the arming stroke between the operating lever and the combined wheel on the thickness of the latter.
  • the mechanism constitutes a double-hooking mechanism and the attachment means consist of two separate fingers, one of which is a closing engagement finger pivotally mounted opposite the closing wheel and able to lock it in a compression position of the closing spring, the other said opening hooking finger pivotally mounted opposite the opening wheel and adapted to block it in a position of compression of the opening spring.
  • the opening finger and the closing finger are pivotally mounted on the same axis.
  • a double latching mechanism according to the invention can be particularly used in the so-called "normal / emergency" applications that are encountered when part of an electrical network must always be supplied permanently (for example hospitals).
  • the part of the electrical network comprises two separate power sources, one being active while the other remains inactive.
  • the main source active in normal conditions fails, its associated switch opens while the so-called emergency switch closes under the action of the release of the closing energy of the double latching mechanism which is dedicated.
  • the main source is restored, its switch is closed and the emergency switch is then automatically re-opened by releasing the opening energy of the dedicated double latching mechanism.
  • the closing fastening means can be released automatically at the end of the arming maneuver. This can be made possible for example by ejection of a closing finger. We do so somehow a simple snap mechanism by making the closing snap temporarily.
  • a simple snap mechanism according to the invention thus has, after a closing of the switch, immediately after the arming phase, enough energy to be able to open the switch by releasing an opening hooking means. .
  • the main application of this type of simple snap mechanism is the fuse-protected switches whose melting causes mechanical actuation of the mechanism, the latter opening the switch with the appropriate switch disconnector equipment equipment.
  • the means of coupling and uncoupling at the end of arming between the manual lever and the combined opening, arming and control wheel which are integrated on the thickness of the latter advantageously comprise a fixed mechanical stop and a finger said control finger pivotally mounted on the combined wheel between two positions one said control position in which it delimits a space with the combined wheel inside a portion of the manual lever can be inserted by being locked in rotation to achieve the coupling and the other said so-called ejection position in which the portion of the manual lever is free to perform the uncoupling at the end of arming, the passage from the control position to the ejection position being caused by the setting in support of the control finger or a member secured to the control finger on the mechanical stop after a lever rotation stroke manual that allowed the compression of the springs opening and closing and their attachment.
  • the bearing on the mechanical stop is preferably carried out by direct contact of a lever part which is fixed on the control finger, the lever arm between the fulcrum of the lever on the stop and the point of attachment. from the lever to the control finger being made so as to reduce to a predetermined value, the effort at the end of the manual cocking lever.
  • the use of a lever arm system adapted with the control finger significantly reduces the forces at the end of manual arming lever at a predetermined value typically of the order of 250N. This takes into account the fact that by technical specification, the effort at the end of the manual arming lever must not exceed a value of the order of 250N.
  • the length of the manual arming lever must not increase the size of the control functional unit which comprises the mechanism according to the invention, which means that it is not possible to increase this length to reduce efforts.
  • At least one wheel or both wheels may be made of thermoplastic material.
  • the invention also relates to high or medium voltage electrical equipment provided with at least one switch, comprising a control provided with a hook mechanism as described above.
  • the double latching mechanism (M) according to the state of the art has already been commented on above and will not be discussed below.
  • the mechanism according to the invention Mi is in an initial state corresponding to the open switch.
  • the springs 5, 6 are disarmed, the closing finger 8 catches the exit / closure wheel 4 while the opening finger 7 is free.
  • the closing finger 8 is automatically attached to the output wheel 4.
  • the mechanism according to the invention is in a state corresponding to the open switch, the two springs of opening 5 and closing 6 released or disarmed, the closing gripping finger 8 hooked on the closing wheel 4 and the gripping finger 7 of free opening ( Figure 5B ).
  • the pin portion 90 of the manual lever 9 is housed in a space S delimited between a control finger 11 pivotally mounted on the wheel 1, 2, 3 and the latter, the finger 11 being moreover in contact with the wheel 1, 2, 3 in this nearest command position.
  • This control finger 11 is integrated completely on the height E of the wheel 1, 2, 3.
  • a lever member 110 is attached to the finger 11.
  • Another abutment member 111 is attached to the frame not shown. This stop 111 is also completely integrated on the height E of the wheel 1, 2, 3.
  • the pallet 110 bears directly against the fixed stop 111 ( Figure 6B ).
  • the rotation stroke is of the order of 65 °.
  • the attachment of the wheel 1, 2, 3 is then achieved by the opening hooking finger 7.
  • the kinematics of the double latching mechanism (Mi) according to the invention has been successfully tested using a kinematic software.

Landscapes

  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne le domaine des commandes d'appareillages électriques à haute ou moyenne tension munis au moins d'un interrupteur.
  • Les appareillages visés par l'invention peuvent comporter jusqu'à trois interrupteurs à fonction différente : interrupteur de courant, sectionneur de barre, sectionneur de terre.
  • L'invention a trait plus particulièrement aux commandes qui comprennent un mécanisme à accrochage dont le désarmement est apte à provoquer un cycle de fermeture/ouverture d'au moins un interrupteur en exploitation de l'appareillage électrique.
  • L'invention vise à proposer une nouvelle structure du mécanisme à accrochage.
    • ART ANTÉRIEUR
  • Une commande d'un appareillage électrique haute ou moyenne tension muni d'au moins un interrupteur comprend un mécanisme appelé usuellement mécanisme à double accrochage.
  • Les mécanismes dits à double accrochage d'une commande d'appareillage haute ou moyenne tension comprenant au moins un interrupteur, présentent comme caractéristiques de fonctionnement, les phases suivantes :
    • on arme le mécanisme (on stocke de l'énergie pour effectuer les manoeuvres de fermeture et d'ouverture d'au moins un interrupteur de l'appareillage),
    • on ferme l'interrupteur en libérant une partie de l'énergie stockée dans le mécanisme (on libère un accrochage dit accrochage de fermeture),
    • on ouvre l'interrupteur en libérant le reste de l'énergie stockée (on libère l'accrochage dit accrochage d'ouverture).
  • Ainsi, les mécanismes à double accrochage permettent de stocker de l'énergie pour effectuer deux manoeuvres d'au moins un interrupteur de l'appareillage électrique qui en est muni: une manoeuvre de fermeture puis une manoeuvre d'ouverture.
  • Un type connu des mécanismes à double accrochage est celui comprenant deux ressorts en spirale, présentant typiquement une forte raideur pour l'application haute ou moyenne tension. Ils sont comprimés lors d'une manoeuvre dite « d'armement » qui peut être réalisée manuellement (avec un levier) et/ou motorisée. L'armement de ce mécanisme est obtenu, pour des raisons normatives, par rotation selon un même sens de rotation.
  • Les mécanismes comprenant deux ressorts à spirales coaxiaux sont privilégiés par rapport à ceux comprenant un (ou deux) ressort(s) de compression du fait qu'ils permettent d'une part de concevoir un système compact et d'autre part d'obtenir une distribution d'énergie idéale puisque le couple fourni par chacun des ressorts à spirales est maximal en début de manoeuvre (lorsque le ressort est comprimé au maximum) et qu'il est toujours idéalement orienté (effort radial nul).
  • Un mécanisme à double accrochage déjà commercialisé et utilisant deux ressorts à spirales coaxiaux pour accumuler l'énergie nécessaire pour la fermeture et l'ouverture de l'interrupteur est représenté schématiquement en figure 1. Le bâti de ladite commande, ainsi que l'interrupteur d'appareillage haute ou moyenne tension ne sont pas représentés : les mouvements et liaisons en rotation des différents éléments sont décrits ci-après en référence au bâti fixe.
  • Ce mécanisme connu M comprend, selon une direction d'empilement de pièces, les éléments principaux suivants:
    • un premier organe rotatif dit roue de commande 1 qui est solidaire d'un axe dit axe de commande 10,
    • un deuxième organe rotatif, dit système d'armement 2 qui est adapté pour être accouplé en rotation à la roue de commande 1 par l'intermédiaire d'un deuxième axe dit axe d'armement 20 susceptible de coulisser dans une lumière 11 pratiquée dans la roue de commande 1,
    • un troisième organe rotatif dit roue d'ouverture 3 solidaire du système d'armement 2 par un troisième axe dit d'ouverture 30 emboité dans un logement 21 pratiqué dans le système d'armement 2,
    • un quatrième organe rotatif dit roue de sortie / fermeture 4 comprenant un quatrième axe 40 dit axe de liaison permanente avec au moins un interrupteur de l'appareillage haute ou moyenne tension lorsque celui-ci est en configuration installée,
    • deux ressorts à spirale 5, 6 montés coaxiaux, l'un dit ressort d'ouverture 5 est apte à ouvrir l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé et dont l'autre dit ressort de fermeture 6 est apte à fermer l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé; les deux ressorts 5, 6 ont chacun une de leurs extrémités fixée à la roue d'ouverture 3 tandis que l'autre extrémité du ressort d'ouverture 5 est fixée au bâti du mécanisme et l'autre extrémité du ressort de fermeture 6 est fixée à la roue de fermeture 4,
    • deux doigts 7, 8 montés pivotants dans le bâti, l'un dit doigt d'accrochage d'ouverture 7 est apte à accrocher la roue d'ouverture 3 dans un état comprimé du ressort d'ouverture 5 et l'autre dit doigt d'accrochage de fermeture 8 est apte à accrocher la roue de fermeture 6 depuis un état comprimé du ressort de fermeture 6.
  • En outre, des moyens d'accouplement en rotation non représentés sont agencés entre la roue d'ouverture 3 et la roue de sortie/fermeture 4 tels que au-delà d'une rotation de la roue d'ouverture 3 dans le sens antihoraire, cette dernière entraîne en rotation dans le même sens la roue de sortie fermeture 4.
  • Tel que schématisé en figure 1, le mécanisme M est dans un état initial correspondant à l'interrupteur ouvert. Les ressorts 5, 6 sont désarmés, le doigt de fermeture 8 accroche la roue de sortie/fermeture 4 tandis que le doigt d'ouverture 7 est libre.
  • Le fonctionnement d'armement manuel du mécanisme M selon l'état de l'art est le suivant :
    • mise en place d'un levier manuel de manoeuvre sur l'axe de commande 10 (le levier et l'axe de commande sont liés en rotation par un système de cannelure non représenté),
    • rotation du levier manuel de manoeuvre dans le sens horaire afin de comprimer les deux ressorts 5, 6. Cette rotation du levier et donc de la roue de commande 1 liée en rotation conduit à une rotation du système d'armement 2 une fois l'axe de commande en butée dans la lumière 11 et à la rotation de la roue d'ouverture 3. La compression simultanée des deux ressorts 5, 6 a lieu jusqu'à ce qu'une partie de la roue d'ouverture 3 vient à être accrochée par le doigt d'ouverture 7 (le doigt de fermeture 8 étant initialement accroché). En effet, l'agencement de la partie accrochage (protubérance ou encoche) prévue sur la roue d'ouverture 3 est réalisé pour que dans une position donnée le doigt d'accrochage d'ouverture 7 vienne s'accrocher automatiquement sur ladite partie d'accrochage. Les roues 1, 2, 3 et 4 ainsi que le levier manuel de manoeuvre sont alors bloquées en rotation.
  • Dans cette position de blocage, le mécanisme M est dans un état correspondant à l'interrupteur ouvert, les ressorts 5, 6 comprimés (ou armés) et les doigts d'accrochage 7, 8 respectivement accrochés sur la roue d'ouverture 3 et la roue de sortie/fermeture 4.
  • Un cycle ou manoeuvre de fermeture/ouverture d'un interrupteur lié à une commande équipée d'un mécanisme M est le suivant :
    • décrochage du doigt de fermeture 8 par un dispositif approprié (manuel du type bouton-poussoir ou automatique par remontée mécanique de l'information de fusion d'un fusible), ce qui permet la détente du ressort de fermeture 6 et donc la rotation de la roue de sortie 4 dans le sens horaire. La roue de sortie 4 étant liée à l'interrupteur par l'axe de sortie 40, sa rotation dans le sens horaire va donc conduire à la fermeture de l'interrupteur,
    • décrochage du doigt d'ouverture 7 également par un dispositif approprié, ce qui permet la détente du ressort d'ouverture 5 et donc la rotation de la roue d'ouverture 3 dans le sens antihoraire qui par l'intermédiaire des moyens d'accouplement entraîne la roue de sortie/fermeture 4 dans ce même sens. L'interrupteur lié à la roue de sortie/fermeture 4 est également entraîné en rotation dans ce même sens.
  • En fin de course, le doigt de fermeture 8 vient se raccrocher automatiquement sur la roue de sortie 4. Le nouvel état du mécanisme complètement désarmé correspond donc à l'état initial, c'est-à-dire avec l'interrupteur ouvert, les ressorts détendus ou 5, 6, le doigt d'accrochage de fermeture 8 en prise avec la roue de fermeture 4 et le doigt d'accrochage d'ouverture 7 libre.
  • Ce mécanisme M selon l'art antérieur présente notamment l'avantage de proposer une manoeuvre d'armement et de fermeture dans le même sens (sens horaire).
  • Il présente par ailleurs l'avantage de répondre aux deux conditions normatives selon lesquelles :
    • l'armement à la fois du ressort d'ouverture 5 et du ressort de fermeture 6 est réalisé en en une seule manoeuvre manuelle,
    • en cas de fermeture de l'interrupteur sur court-circuit par exemple, le mécanisme doit être capable d'être ré ouvert immédiatement sans risque de blesser un opérateur présent à proximité de la commande sur laquelle le levier manuel serait toujours présent : en effet, lors d'une réouverture il y a alors le risque que le levier toujours présent soit ramené en arrière par le mouvement dans le même sens de la roue d'ouverture.
  • Pour répondre à cette dernière condition normative, le mécanisme M selon l'état de l'art prévoit donc un désaccouplement ou autrement dit un débrayage entre l'axe d'armement 20 et la lumière 11 pratiquée dans la roue d'ouverture 1.
  • Le mécanisme M selon l'état de l'art n'est pas complètement satisfaisant car, il s'avère complexe à réaliser, comprend un nombre élevé de pièces avec en particulier un empilement de pièces trop important nuisible au coût et à l'encombrement du mécanisme. Cet empilement de pièces est dû à la présence du système d'armement rotatif 2, de l'axe d'armement 20 qui sert donc au désaccouplement ou débrayage entre le levier de manoeuvre manuel (et de la roue d'ouverture 1 qui lui est liée par cannelures) et le reste du mécanisme.
  • Or, plus l'encombrement du mécanisme est important, plus il peut s'avérer délicat d'intégrer dans la commande complète des fonctions annexes (bobine de déclenchement, indication, verrouillages...).
  • Le but de l'invention est alors de proposer un nouveau mécanisme à accrochage de commande d'appareillage haute ou moyenne tension comprenant au moins un interrupteur qui réponde aux exigences suivantes:
    • accumuler l'énergie nécessaire aux manoeuvres de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur en une seule opération,
    • réaliser une manoeuvre d'armement de l'énergie nécessaire aux manoeuvres de fermeture et d'ouverture proprement dites selon le même sens,
    • délivrer un couple maximal en début de manoeuvre d'ouverture ou de fermeture,
    • réduire le coût,
    • être le plus compact possible afin de faciliter l'intégration des fonctions annexes (bobine de déclenchement, indication, verrouillages...).
    EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Pour ce faire, l'invention a pour objet un mécanisme dit à accrochage de commande d'appareillage électrique haute ou moyenne tension muni d'au moins un interrupteur comprenant :
    • un arbre de commande,
    • un premier organe rotatif dit roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture, solidaire de l'arbre de commande et adapté pour être mis en rotation par un levier manuel,
    • un deuxième organe rotatif dit roue de sortie/ouverture montée libre en rotation autour de l'arbre de commande et à laquelle est fixé un axe,
    • deux ressorts en spirale dont l'un dit ressort d'ouverture est apte à ouvrir l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé et dont l'autre dit ressort de fermeture est apte à fermer l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé, les extrémités intérieures du ressort d'ouverture et de fermeture étant chacune fixées à l'arbre de commande tandis que l'extrémité extérieure du ressort d'ouverture est fixée au bâti du mécanisme et l'extrémité extérieure du ressort de fermeture est fixée à la roue de fermeture,
    • des moyens d'accrochage de fermeture et d'ouverture, montés pivotants entre deux états, l'un des états permettant le blocage de la roue de sortie/fermeture puis de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture par les compressions simultanées du ressort de fermeture et du ressort d'ouverture par l'intermédiaire du levier manuel en rotation dans un sens, l'autre des états permettant successivement la rotation de la roue de sortie/fermeture puis de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture dans le sens opposé par les relâchements successifs du ressort de fermeture et d'ouverture,
    • des moyens d'accouplement entre le levier manuel et la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture, lesdits moyens d'accouplement étant intégrés sur l'épaisseur de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture et conçus pour réaliser un désaccouplement entre ladite roue et le levier manuel en fin de course d'armement.
  • Par rapport au mécanisme à double accrochage M selon l'état de l'art représenté en figure 1 et tel que mentionné ci-dessus, les inventeurs ont judicieusement pensé à réduire le nombre de couches de pièces en rotation à deux (au lieu de quatre) en intégrant les fonctions de d'ouverture, d'armement, et de commande sur un même roue et en intégrant des moyens de désaccouplement ou débrayage en fin de course d'armement entre le levier de manoeuvre et la roue combinée sur l'épaisseur de cette dernière.
  • Toutes choses égales par ailleurs, les gains économique et en volume sont donc indéniables puisque:
    • d'une part, il n'y a plus qu'à fabriquer une roue combinée d'armement, d'ouverture et de commande au lieu de trois différentes comme dans l'art antérieur,
    • d'autre part, l'épaisseur totale du mécanisme (encombrement selon l'axe de rotation des roues) est réduite.
  • Selon un mode avantageux de l'invention, le mécanisme constitue un mécanisme à double accrochage et les moyens d'accrochage consistent en deux doigts distincts, l'un dit doigt d'accrochage de fermeture monté pivotant en regard de la roue de fermeture et apte à bloquer celle-ci dans une position de compression du ressort de fermeture, l'autre dit doigt d'accrochage d'ouverture monté pivotant en regard de la roue d'ouverture et apte à bloquer celle-ci dans une position de compression du ressort d'ouverture.
  • De préférence, le doigt d'ouverture et le doigt de fermeture sont montés pivotants sur un même axe.
  • Un mécanisme à double accrochage selon l'invention peut être particulièrement utilisé dans les applications dites « normal/secours » qui se rencontrent lorsqu'une partie d'un réseau électrique doit impérativement être alimentée en permanence (cas des hôpitaux par exemple). Dans ce cas, la partie du réseau électrique comprend deux sources d'alimentation électriques distinctes, l'une étant active tandis que l'autre reste inactive. Ainsi, lorsque la source principale active en conditions normales tombe en panne, son interrupteur associé s'ouvre tandis que l'interrupteur dit de secours se ferme sous l'action de la libération de l'énergie de fermeture du mécanisme à double accrochage qui lui est dédié. Lorsque la source principale est rétablie, son interrupteur est refermé et l'interrupteur de secours est alors automatiquement ré-ouvert par la libération de l'énergie d'ouverture du mécanisme de double accrochage dédié.
  • Selon une alternative, le moyen d'accrochage de fermeture peut être libéré automatiquement en fin de manoeuvre d'armement. Cela peut être rendu possible par exemple par éjection d'un doigt de fermeture. On réalise ainsi en quelque sorte un mécanisme à simple accrochage en rendant l'accrochage de fermeture temporaire. Un mécanisme à simple accrochage selon l'invention possède ainsi, après une fermeture de l'interrupteur, immédiatement après la phase d'armement, suffisamment d'énergie pour pouvoir ouvrir l'interrupteur par libération d'un moyen d'accrochage d'ouverture. L'application principale de ce type de mécanisme à simple accrochage vise les interrupteurs protégés par fusible dont la fusion provoque un actionnement mécanique du mécanisme, ce dernier ouvrant l'interrupteur avec le cas échéant le sectionneur qui équipe l'appareillage.
  • Les moyens d'accouplement et de désaccouplement en fin d'armement entre le levier manuel et la roue combinée d'ouverture, d'armement et de commande qui sont intégrés sur l'épaisseur de cette dernière comprennent avantageusement une butée mécanique fixe et un doigt dit doigt de commande monté pivotant sur la roue combinée entre deux positions l'une dite position de commande dans laquelle il délimite un espace avec la roue combinée à l'intérieur une partie du levier manuel peut s'insérer en étant bloquée en rotation pour réaliser l'accouplement et l'autre dite position dite d'éjection dans laquelle la partie du levier manuel est libre pour réaliser le désaccouplement en fin d'armement, le passage de la position de commande à la position d'éjection étant provoqué par la mise en appui du doigt de commande ou d'un élément solidaire du doigt de commande sur la butée mécanique après une course de rotation du levier manuel ayant permis la compression des ressorts d'ouverture et de fermeture et leur accrochage.
  • La mise en appui sur la butée mécanique est réalisée de préférence par contact direct d'une pièce formant levier qui est fixée sur le doigt de commande, le bras de levier entre le point d'appui du levier sur la butée et le point de fixation du levier au doigt de commande étant réalisé de manière à réduire à une valeur prédéterminée, l'effort en bout de levier d'armement manuel. L'utilisation d'un système de bras de levier adapté avec le doigt de commande permet de réduire significativement les efforts en bout de levier manuel d'armement à une valeur prédéterminée typiquement de l'ordre de 250N. Cela tient compte du fait que par spécification technique, l'effort en bout de levier d'armement manuel ne doit pas excéder une valeur de l'ordre de 250N. Or, la longueur du levier manuel d'armement ne doit pas augmenter l'encombrement de l'unité fonctionnelle de commande qui comprend le mécanisme selon l'invention, ce qui signifie qu'il n'est pas possible d'augmenter cette longueur pour réduire les efforts.
  • Au moins une roue ou les deux roues (roue combinée d'armement, d'ouverture et de commande et roue de sortie/fermeture) selon l'invention peu (ven) t être réalisée(s) en matière thermoplastique.
  • L'invention concerne également un appareillage électrique haute ou moyenne tension muni d'au moins d'un interrupteur, comprenant une commande muni d'un mécanisme à accrochage tel que décrit précédemment.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention faite à titre illustratif en référence aux figures suivantes :
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un mécanisme à double accrochage (M) selon l'état de l'art,
    • la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un mécanisme à double accrochage (Mi) selon l'invention,
    • la figure 3 est une vue en perspective du mécanisme (Mi) selon la figure 2,
    • les figures 4A et 4B montrent en vue de dessus les étapes d'armement manuel du mécanisme (Mi) selon les figures 2 et 3,
    • les figures 5A et 5B montrent en vue de dessus les étapes d'un cycle de manoeuvre de fermeture/ouverture d'un interrupteur lié à une commande comprenant le mécanisme (Mi) selon les figures 2 et 3,
    • la figure 6 illustre en vue en perspective les moyens d'accouplement et de désaccouplement en fin d'armement entre le levier manuel d'armement et le mécanisme (Mi) selon l'invention,
    • Les figures 6A à 6E illustrent schématiquement en vue de dessus les différentes étapes d'armement et de désaccouplement au niveau les moyens d'accouplement et de désaccouplement en fin d'armement entre le levier manuel d'armement et le mécanisme (Mi) selon la figure 6.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • Le mécanisme à double accrochage (M) selon l'état de l'art a déjà été commenté plus haut et ne le sera pas ci-après.
  • Par souci de clarté, les éléments communs au mécanisme à double accrochage selon l'état de l'art (M) et au mécanisme à double accrochage selon l'invention (Mi) sont désignés par les mêmes références numériques.
  • Le mécanisme selon l'invention (Mi) comprend, selon une direction d'empilement de pièces, les éléments principaux suivants :
    • un premier organe rotatif dit roue de commande 1 qui est solidaire d'un axe dit axe de commande 10 adapté pour être mis en rotation par un levier manuel 9. Cette roue fait comme expliqué ci-après également fonction de roue d'ouverture 2 et intègre un système d'armement 3,
    • un arbre de commande 12 solidaire de la roue 1, 2, 3 combinée de commande d'ouverture et d'armement,
    • un deuxième organe rotatif dit roue de sortie / fermeture 4 comprenant un axe 40 dit axe de liaison permanente avec au moins un interrupteur de l'appareillage haute ou moyenne tension lorsque celui-ci est en configuration installée,
    • deux ressorts à spirale 5, 6 montés coaxiaux, l'un dit ressort d'ouverture 5 est apte à ouvrir l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé et dont l'autre dit ressort de fermeture 6 est apte à fermer au moins un interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé; les deux ressorts 5, 6 ont chacun une de leur extrémité intérieure fixée à l'arbre de commande 12 tandis que l'extrémité extérieure du ressort d'ouverture 5 est fixée au bâti du mécanisme et l'extrémité extérieure du ressort de fermeture 6 est fixée à la roue de fermeture 4,
    • deux doigts 7, 8 montés pivotants dans le bâti, l'un dit doigt d'accrochage d'ouverture 7 est apte à accrocher la roue d'ouverture 1, 2, 3 dans un état comprimé du ressort d'ouverture 5 et l'autre dit doigt d'accrochage de fermeture 8 est apte accrocher la roue de fermeture 4 depuis un état comprimé du ressort de fermeture 6,
    • des moyens 11, 110, 111 d'accouplement entre le levier manuel 9, 90 et la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture, 1, 2, 3 lesdits moyens d'accouplement étant intégrés sur l'épaisseur de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture et conçus pour réaliser un désaccouplement entre ladite roue et le levier manuel en fin de course d'armement (figure 6).
  • Tel que schématisé en figure 2, le mécanisme selon l'invention Mi est dans un état initial correspondant à l'interrupteur ouvert. Les ressorts 5, 6 sont désarmés, le doigt de fermeture 8 accroche la roue de sortie/fermeture 4 tandis que le doigt d'ouverture 7 est libre.
  • Le fonctionnement d'armement manuel du mécanisme Mi est le suivant :
    • mise en place du levier de manoeuvre 9 dans l'axe de commande 10 comme expliqué par la suite en référence aux figures 6 à 6E,
    • rotation du levier manuel 9 de manoeuvre dans le sens horaire. Cette rotation du levier 9 et donc de la roue combinée d'armement, d'ouverture et de commande 1, 2, 3 et de l'arbre de commande 12 conduit à une compression des deux ressorts spirale 5, 6 (figure 4A). La rotation du levier 9 s'interrompt lorsque le doigt d'ouverture est accroché et lorsque le levier est débrayé de la roue de commande. Dans cette position de blocage, le mécanisme Mi selon l'invention est dans un état correspondant à l'interrupteur ouvert, les ressorts 5, 6 comprimés (ou armés) et les doigts d'accrochage 7, 8 respectivement accrochés sur la roue combinée d'armement, de commande et d'ouverture 1 et sur la roue de sortie/fermeture 4.
  • Un cycle de manoeuvre de fermeture/ouverture d'un interrupteur haute ou moyenne tension lié à une commande comprenant le mécanisme Mi selon l'invention est le suivant :
    • décrochage ou déclenchement du doigt de fermeture 8 par pivotement et sortie du pion 80 d'accrochage de la roue de fermeture 4, ce qui permet la détente du ressort de fermeture 6 et donc la rotation de la roue de sortie 4 dans le sens horaire. La roue de sortie étant liée à l'interrupteur, sa rotation dans le sens horaire va donc conduire à la fermeture de l'interrupteur. Dans cette nouvelle position de blocage, le mécanisme selon l'invention est dans un état correspondant à l'interrupteur fermé, le ressort de fermeture 6 relâché ou désarmé, le ressort d'ouverture 5 comprimé ou armé, le doigt d'accrochage 8 de fermeture libéré et le doigt d'accrochage d'ouverture accroché sur la roue combinée d'armement, de commande et d'ouverture 1 (figure 5A),
    • décrochage ou déclenchement du doigt d'ouverture 7 de l'encoche 100 de la roue combinée d'ouverture, de commande et d'armement 1 ce qui conduit à sa rotation dans le sens antihoraire. Les moyens d'accouplement 13, 41 entre la roue 1 et la roue de sortie 4 sont agencés de sorte que, la rotation de la roue 1 dans le sens antihoraire entraîne également la rotation de la roue de sortie 4 (et donc de l'interrupteur qui lui est lié) dans ce même sens.
  • En fin de course, le doigt de fermeture 8 vient se raccrocher automatiquement sur la roue de sortie 4. Dans cette nouvelle position de blocage, le mécanisme selon l'invention est dans un état correspondant à l'interrupteur ouvert, les deux ressorts d'ouverture 5 et de fermeture 6 relâchés ou désarmés, le doigt d'accrochage 8 de fermeture accroché sur la roue de fermeture 4 et le doigt d'accrochage 7 d'ouverture libre (figure 5B).
  • Sur la figure 6, on a représenté la partie du mécanisme Mi relative aux moyens d'accouplement et de désaccouplement entre le levier d'armement manuel 9 et roue combinée d'ouverture, de commande et d'armement 1, 2, 3.
  • Sur cette figure, on voit que la partie pion 90 du levier manuel 9 est logée dans un espace S délimité entre un doigt de commande 11 monté pivotant sur la roue 1, 2, 3 et cette dernière, le doigt 11 étant par ailleurs en contact avec la roue 1, 2, 3 dans cette position la plus proche dite de commande.
  • Ce doigt de commande 11 est intégré complètement sur la hauteur E de la roue 1, 2, 3.
  • Un élément formant levier 110 est fixé sur le doigt 11.
  • Un autre élément formant butée 111 est fixé au bâti non représenté. Cette butée 111 est également complètement intégrée sur la hauteur E de la roue 1, 2, 3.
  • Lorsqu'un opérateur insère le levier d'armement manuel 9 dans la roue 1, 2, 3, le pion 90 vient se loger dans l'espace S.
  • L'opérateur fait tourner le levier manuel 9 dans le sens horaire comme expliqué ci-dessus (figure 6A).
  • Au bout d'une course de rotation donnée, la palette 110 vient en appui direct contre la butée fixe 111 (figure 6B). Dans le mode de réalisation illustré des figures 6A et 6B, la course de rotation est de l'ordre de 65°. Dans la position de rotation de la figure 6B, l'accrochage de la roue 1, 2, 3 est alors réalisé par le doigt d'accrochage d'ouverture 7.
  • Les actions conjuguées de la rotation de la roue 1, 2, 3 sous l'effet du couple transmis par l'opérateur au levier manuel 9 et donc à la roue 1, 2, 3 et de l'appui direct du levier 110 sur la butée mécanique 111 ont pour effets simultanés de continuer à mettre en rotation la roue 1, 2, 3 et de faire pivoter le levier 110 au niveau de la fixation 1100 du doigt de commande 11 sur la roue 1, 2, 3 (figures 6C et 6D).
  • Au bout d'une certaine course de rotation, le pivotement du levier 110 et donc du doigt de commande 11 met ce dernier dans une position dite d'éjection dans laquelle le pion 90 du levier 9 est libre car il n'est plus maintenu dans l'espace entre le doigt et la roue combinée 1, 2, 3 (figure 6 E). Dans le mode de réalisation illustré en figure 6E, la course de rotation effectuée est de l'ordre de 75 ° par rapport à la position initiale de la figure 6A.
  • La cinématique du mécanisme à double accrochage (Mi) selon l'invention a été testée avec succès à l'aide d'un logiciel de cinématique.
  • La tenue mécanique des principales pièces (roues 1 et 4, ressorts spirale 5, 6 et doigts d'ouverture 7 et de fermeture 8) a elle aussi été validée avec succès à l'aide du logiciel de simulation numérique commercialisé sous la dénomination « Ansys ».
  • En outre, un prototype de mécanisme à double accrochage a lui aussi été testé avec succès.
  • Le mécanisme à double accrochage selon l'invention Mi qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages par rapport au mécanisme M selon l'état de l'art :
    • sa chaîne cinématique étant très simple de réalisation, son rendement est élevé,
    • le nombre d'empilement de pièces qui le constituent étant limité, sa compacité est accrue,
    • le nombre de pièces qui le constituent étant limité, son coût est réduit.

Claims (8)

  1. Mécanisme dit à accrochage de commande (Mi) d'appareillage électrique haute ou moyenne tension d'au moins un interrupteur, comprenant:
    - un arbre de commande (12),
    - un premier organe rotatif (1, 2, 3) dit roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture, solidaire de l'arbre de commande (12) et adapté pour être mis en rotation par un levier manuel,
    - un deuxième organe rotatif dit roue de sortie/fermeture (4) montée libre en rotation autour de l'arbre de commande (12) et à laquelle est fixé un axe,
    - deux ressorts en spirale (5, 6) dont l'un dit ressort d'ouverture (5) est apte à ouvrir l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé et dont l'autre dit ressort de fermeture (6) est apte à fermer l'interrupteur de l'appareillage en se relâchant depuis un état comprimé, les extrémités intérieures du ressort d'ouverture (5) et de fermeture (6) étant chacune fixées à l'arbre de commande (12) tandis que l'extrémité extérieure du ressort d'ouverture (5) est fixée au bâti du mécanisme et l'extrémité extérieure du ressort de fermeture (6) est fixée à la roue de fermeture (4),
    - des moyens d'accrochage de fermeture (8) et d'ouverture (7), montés pivotants entre deux états, l'un des états permettant le blocage de la roue de sortie/fermeture (4) et l'autre de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture (1, 2, 3) par les compressions simultanées du ressort de fermeture (6) et du ressort d'ouverture (5) par l'intermédiaire du levier manuel en rotation dans un sens, l'autre des états permettant successivement la rotation de la roue de sortie/fermeture puis de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture dans le sens opposé par les relâchements successifs du ressort de fermeture (6) et d'ouverture (5),
    - des moyens d'accouplement (11, 110, 111) entre le levier manuel (9) et la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture, lesdits moyens d'accouplement étant intégrés sur l'épaisseur (E) de la roue combinée de commande, d'armement et d'ouverture et conçus pour réaliser un désaccouplement entre ladite roue (1, 2, 3) et le levier manuel (9) en fin de course d'armement.
  2. Mécanisme de commande (Mi) selon la revendication 1, constituant un mécanisme à double accrochage, dans lequel les moyens d'accrochage consistent en deux doigts distincts, l'un dit doigt d'accrochage de fermeture (8) monté pivotant en regard de la roue de fermeture et apte à bloquer celle-ci dans une position de compression du ressort de fermeture, l'autre dit doigt d'accrochage d'ouverture (7) monté pivotant en regard de la roue d'ouverture et apte à bloquer celle-ci dans une position de compression du ressort d'ouverture.
  3. Mécanisme de commande à double accrochage (Mi) selon la revendication 2, dans lequel le doigt d'ouverture (7) et le doigt de fermeture (8) sont montés pivotants sur un même axe.
  4. Mécanisme de commande (Mi) selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'accrochage de fermeture est adapté pour être libéré automatiquement en fin de manoeuvre d'armement.
  5. Mécanisme de commande (Mi) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des roues (1, 2, 3 ou 4) est réalisée en matière thermoplastique.
  6. Mécanisme de commande (Mi) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'accouplement et de désaccouplement en fin d'armement entre le levier manuel (9) et la roue combinée d'ouverture, d'armement et de commande (1, 2, 3) qui sont intégrés sur l'épaisseur (E) de cette dernière comprennent une butée mécanique fixe (111) et un doigt dit doigt de commande (11) monté pivotant sur la roue combinée entre deux positions l'une dite position de commande dans laquelle il délimite un espace (S) avec la roue combinée (1, 2, 3) à l'intérieur duquel une partie (90) du levier manuel (9) peut s'insérer en étant bloquée en rotation pour réaliser l'accouplement et l'autre dite position dite d'éjection dans laquelle la partie (90) du levier manuel (9) est libre pour réaliser le désaccouplement en fin d'armement, le passage de la position de commande à la position d'éjection étant provoqué par la mise en appui du doigt de commande (11) ou d'un élément solidaire (110) du doigt de commande sur la butée mécanique (111) après une course de rotation du levier manuel ayant permis la compression des ressorts d'ouverture et de fermeture et leur accrochage.
  7. Mécanisme de commande (Mi) selon la revendication 6, dans lequel la mise en appui sur la butée mécanique (111) est réalisée par contact direct d'une pièce (110) formant levier qui est fixée sur le doigt de commande (11)), le bras de levier entre le point d'appui du levier (110) sur la butée (111) et le point de fixation du levier (110) au doigt de commande étant réalisé de manière à réduire à une valeur prédéterminée, l'effort en bout de levier d'armement manuel (9).
  8. Appareillage électrique haute ou moyenne tension muni d'au moins d'un interrupteur, comprenant une commande muni d'un mécanisme à accrochage selon l'une des revendications 1 à 7.
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