EP2270828A1 - Valve à clapet de décharge destinée à décharger un gaz diélectrique entre deux volumes d'une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension - Google Patents

Valve à clapet de décharge destinée à décharger un gaz diélectrique entre deux volumes d'une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension Download PDF

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EP2270828A1
EP2270828A1 EP20100167529 EP10167529A EP2270828A1 EP 2270828 A1 EP2270828 A1 EP 2270828A1 EP 20100167529 EP20100167529 EP 20100167529 EP 10167529 A EP10167529 A EP 10167529A EP 2270828 A1 EP2270828 A1 EP 2270828A1
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EP
European Patent Office
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valve
blade
metal
valve seat
discharge
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EP20100167529
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German (de)
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EP2270828B1 (fr
Inventor
Cyril Grégoire
Roger Ledru
Wolfgang Grieshaber
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General Electric Technology GmbH
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Areva T&D SAS
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Publication date
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]

Definitions

  • the invention relates to a relief valve valve.
  • the invention is particularly applicable to high or medium voltage circuit breaker interrupting chambers in which a dielectric gas must be discharged by a valve.
  • valve valves In the field of high or medium voltage circuit breakers, it is widely known to use valve valves to discharge the dielectric gas between different volumes of the same interrupting chamber during the breaking of currents.
  • valves 122 described is a unidirectional valve integrated in the operating tube 108 and has the function of opening only when the pressure in the second compression chamber 120 is greater than that in the first compression chamber 106 from which arc blowing is realised.
  • Another of the disclosed valves is a fill valve 126 which is used after the breaker opening operation, so that gas can enter the second compression chamber 120 when the interrupting chamber 100 returns to the closed position.
  • valves for the discharge valve of the insulating gas in a high or medium voltage circuit-breaker breaking chamber one in which the valve is made of elastomer and the other in which the valve is made of metallic material.
  • the elastomer valve is in the form of a washer mounted freely in a passage. Its main advantages are not to induce significant pressure drop during the filling operation, to be reactive to the opening and closing.
  • the valve made of metallic material can take many forms.
  • a metal valve may be in the form of a washer mounted freely in a passage. It has the advantage of essentially being able to perform its functions of opening and closing tight regardless of the extreme temperature conditions.
  • a metal valve may also be in the form of a washer or plate maintained against a channel opening by one or more platelet support setting springs against said channel.
  • This spring (s) can (e) be mounted around a pin or pin clearance of the valve.
  • the major disadvantages of a ball valve are the mass of the ball, the imperfection of the sealing performed, the size and difficulty of implementation.
  • the object of the invention is to provide a new discharge valve valve, which retains all the advantages of existing discharge valve valves for discharging a dielectric gas between two volumes of a break chamber of a high circuit breaker or medium voltage but which overcomes their disadvantages.
  • the subject of the invention is a discharge valve valve intended to discharge a dielectric gas between two volumes of a high or medium voltage circuit breaker interrupting chamber.
  • a discharge valve valve intended to discharge a dielectric gas between two volumes of a high or medium voltage circuit breaker interrupting chamber.
  • a body comprising at least one opening passage, one end of which defines a valve seat, at least one abutment element integral with the body and, as a valve, at least one flexible metal blade interposed between the valve seat and the element and one end of which is integral with the body, the metal material of the blade being adapted to withstand high temperatures up to T1 ⁇ 2500 ° C, the flexibility of the blade being adapted to allow it to deform when a gas from the opening passage is in excess pressure with respect to that present on the side of the stop element and in a temperature range from T0 to T1 where T0 ⁇ - 50 ° C, from its closed position in which it obstructs the seat in its extreme open position in which it marries the stop element while remaining in
  • a valve is used as a flexible metal blade, the opening being made by the elastic deformation of the blade.
  • the stop element allows the blade not to reach its breaking limit: this ensures a long life in operation compatible with the cycles of use of the circuit breaker that is equipped.
  • the flexibility conferred allows it to completely clear the channel through which the dielectric gas discharges, and thus not to induce a pressure drop for it.
  • valve closing calibration springs Because the reactivity to closure, of the order of a few microseconds, is naturally ensured by the intrinsic bending moment. at mounting with pinching of the base of the metal blade.
  • the valve according to the invention is perfectly suitable for use in a high-voltage circuit-breaker breaking chamber, since its operation is effective between -50 ° C. and 2500 ° C. under a pressure of up to 100 bars and has an endurance that can reach 10000 opening / closing cycles.
  • the body is of cylindrical revolution and comprises a plurality of through passages each defining a valve seat and distributed at the cylindrical periphery of the body, the valve comprising a plurality of abutment members integral with the body and as valve a single annular metal blade and one end of which is integral with the body and comprising flexible segments interposed individually between a valve seat and a stop element.
  • An alternative embodiment of this first mode is to provide the annular blade with an indexing pin allowing it to index angularly to the mounting each segment so as to be opposite one of the valve seats.
  • the body is of cylindrical revolution and comprises a plurality of through passages each defining a valve seat and distributed at the cylindrical periphery of the body, the valve comprising a plurality of abutment elements integral with the body and, as valves, a plurality of flexible metal blades, individually interposed between a valve seat and an abutment member and each with an integral end of the body.
  • the opening passages are identical to each other, the abutment elements are identical to each other and the metal blades are identical to each other.
  • the metal blade can advantageously constitute with a blade of elastomeric material a bi-flexible material assembly, the blade of Elastomeric material then obstructs with direct contact the valve seat in the closed position of the metal blade.
  • a seal of elastomeric material inserted into a groove in the body around the valve seat, the metal blade being in direct contact with the seal of elastomeric material in its closed position.
  • the elastomer used to form the bimaterial with the metal blade or the seal is of EPDM type (preferably of the methylene-propylene-diene class rubber), vulcanized with peroxides.
  • the invention also relates to a blow-off chamber of the self-inflating type comprising at least one valve (s) for discharge valve described above.
  • a self-inflating chamber is for example disclosed in the patent application. EP 1863054 .
  • the invention relates to a blow-off chamber of the self-blowing type comprising at least one discharge valve valve (s) described above.
  • a self-blowing chamber is for example described in the patent application FR 2821482 or in the patent application EP 2045827 described above.
  • the invention relates to a high-voltage circuit breaker greater than 52 kV and more particularly greater than 170 kV, comprising a breaking chamber provided with a valve valve (s) discharge described above.
  • the valve (s) discharge (s) comprises first of all a body 1 of cylindrical section which separates a first volume of gas V1 from a second volume of gas V2 in a high or medium voltage circuit breaker interrupting chamber.
  • the body 1 comprises a central bore 10 to fit and fix around a hollow actuating tube T fixed to the movable arc contact C1 of the interrupting chamber, as shown in FIG. figure 9 .
  • the discharge valve valve VC according to the invention is intended to discharge the dielectric gas of the volume V1 to the volume V2, when the pressure rises in the volume V1 under the action of the operating tube T via the blowing piston P fixed. In this breaking chamber represented in figure 9 the other contact C2 is fixed.
  • the valve of the valve is constituted by a flexible metal blade 2 which is interposed between the valve seat 11 and a stop element 3.
  • the valve seat 11 is defined at the end of the opening channel 12 formed in the valve body 1 and through which the gas from the volume V1 is intended to flow.
  • the choice can be made according to the conditions of use of the high or medium voltage circuit breaker. For example, if it turns out that at extreme low temperatures of use of the circuit breaker (typically up to T0 ⁇ - 50 ° C), direct metal / metal contact between the metal blade 2 and the valve body 1 is insufficient to ensure a dielectric gas seal, so the addition of a 5 or an elastomer blade 6, preferably EPDM type vulcanized with peroxides, can be realized.
  • a 5 or an elastomer blade 6, preferably EPDM type vulcanized with peroxides can be realized.
  • the metal strip 2 deforms from the position of closing in which it bears against the valve seat 11 to its extreme open position in which it marries the abutment element 3 while remaining in its elastic limit ( Figure 2, 2A ; Figure 5, 5A ).
  • the metal blade closes and constitutes a bulkhead between the two volumes V1 and V2.
  • the metal material of the blade 2 is adapted to withstand high temperatures up to T1 ⁇ 2500 ° C. It is advantageous to choose to make the blade 2 from a blued steel strip.
  • each blade is adapted to allow it to deform in a temperature range from T0 to T1 where T0 ⁇ -50 ° C and T1 ⁇ 2500 ° C.
  • the body is of cylindrical revolution and comprises a plurality of opening passages 12 each defining a valve seat and distributed at the cylindrical periphery 13 of the body 1.
  • the valve comprises a number of six abutment elements 3 integral with the body.
  • the valve is here constituted by a single annular metal blade 2 ( figure 3 ).
  • This blade 2 comprises a number of six identical flexible segments 21 between them. All the segments 21 are interposed individually between a valve seat 11 and an abutment element 3. All the segments 21 are deformed in the same manner and they each follow the profile of the corresponding abutment element 3 in the extreme open position. ( Figures 2 and 2A ) and the corresponding passage 12 is completely clear.
  • the blade 2 comprises a pin 22 which allows the angular indexing of each segment 21 facing a through passage 12.
  • the flexibility and thus the opening torque of the metal blade 2 can be adjusted by the section S of the blade at the hinge portion ( figure 3 ). It is thus possible to size the section S, in other words the aperture 23, as a function of an overpressure of the gas present in the volume V1 with respect to the volume V2.
  • the choice of material and the dimensions of the metal blade 2 must also be determined according to the deformation of the desired blade 2 on opening and closing.
  • the body 1 is of cylindrical revolution 13 and comprises a plurality of passages 12 opening each defining a valve seat 11 and distributed at the cylindrical periphery 13 of the body.
  • the valve comprises a number of six stop members integral with the body and, as valves, a plurality of flexible metal blades 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 interposed individually between a valve seat 11 and an abutment member 3. All the blades 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 are deformed in the same way and they each marry the profile of the corresponding stop element 3 in the extreme open position ( Figures 5 and 5A ) and the corresponding passage 12 is completely clear.
  • all the through passages 12 are identical to each other, the abutment elements 3 are identical to each other and the metal strips 2 are identical to each other.
  • the flexible bimaterial assembly As illustrated in Figures 8 and 8A in its intermediate opening position, the flexible bimaterial assembly according to the invention consists of a metal blade 2 and a blade 6 made of EPDM elastomer vulcanized with peroxides superimposed on one another.

Landscapes

  • Safety Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

L'invention concerne une nouvelle valve à clapet(s) de décharge destinée à décharger un gaz diélectrique entre deux volumes (V1, V2) d'une chambre de coupure d'un disjoncteur haute ou moyenne tension. Selon l'invention, on utilise en tant que clapet une lame métallique (2) flexible solidaire du corps, l'ouverture du clapet étant ainsi réalisée par déformation de la lame flexible depuis une position de fermeture ( Figure 1 ) dans laquelle elle est en appui contre un siège de clapet (11) formé dans le corps (1) jusqu'à une position extrême d'ouverture dans laquelle elle épouse un élément (3) de butée solidaire du corps de valve tout en restant dans sa limite élastique, le canal débouchant (12) de passage de gaz étant dégagé dans cette position extrême d'ouverture ( figure 1A ) et le retour de la lame de sa position extrême d'ouverture à sa position de fermeture étant assuré par sa flexibilité.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne une valve à clapet de décharge.
  • L'invention s'applique particulièrement aux chambres de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension dans lesquelles un gaz diélectrique doit être déchargé par une valve.
    • ART ANTÉRIEUR
  • Dans le domaine des disjoncteurs haute ou moyenne tension, il est largement connu d'utiliser des valves à clapets afin de décharger le gaz diélectrique entre des volumes différents d'une même chambre de coupure lors de la coupure de courants.
  • On peut citer de nombreuses demandes de brevet, telles que la demande EP 2045827 de la demanderesse, décrivant le fonctionnement de plusieurs valves à clapet pour une chambre de coupure à double volume de compression.
  • Une des valves 122 décrites est une valve unidirectionnelle, intégrée au tube de manoeuvre 108 et a pour fonction de s'ouvrir uniquement lorsque la pression dans la seconde chambre de compression 120 est supérieure à celle dans la première chambre de compression 106 à partir de laquelle le soufflage d'arc est réalisé. Une autre des valves décrites est une valve de remplissage 126 qui est utilisée après l'opération d'ouverture de disjoncteur, afin que du gaz puisse entrer dans la seconde chambre de compression 120 lorsque la chambre de coupure 100 revient en position de fermeture.
  • Quelle que soit la forme de réalisation (matériau constitutif du clapet, forme du clapet, agencement mécanique relatif entre clapet et son siège), une valve à clapet de décharge d'une chambre de coupure d'un disjoncteur haute ou moyenne tension doit remplir idéalement outre sa fonction première de décharge du gaz diélectrique d'un volume à un autre, les fonctions suivantes :
    • induire une perte de charge minimale lors de l'opération de remplissage au moins du volume de soufflage,
    • être efficace lorsque le disjoncteur qui en est muni est soumis à des conditions de faibles températures, typiquement jusqu'à T0= -50°C,
    • présenter une grande réactivité à l'ouverture et à la fermeture, c'est-à-dire une capacité à s'ouvrir et à se fermer instantanément lorsqu'une différence de pression de gaz diélectrique apparaît de part et d'autre.
  • A ce jour, on peut classer exclusivement en deux catégories les valves à clapet de décharge du gaz isolant dans une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension: l'une dans laquelle le clapet est en élastomère et l'autre dans laquelle le clapet est en matériau métallique.
  • Chacune de ces deux catégories présente ses avantages et inconvénients propres.
  • Le clapet en élastomère est sous la forme d'une rondelle montée libre dans un passage. Il a pour avantages essentiellement de ne pas induire de perte de charge importante lors de l'opération de remplissage, d'être réactif à l'ouverture et à la fermeture.
  • Son inconvénient majeur est de perdre de la flexibilité lorsque le disjoncteur qui en est muni est soumis à des basses températures.
  • L'étanchéité d'un tel clapet en élastomère n'est alors plus nécessairement assurée, ce qui implique des risques en exploitation.
  • Le clapet en matériau métallique peut prendre plusieurs formes.
  • Un clapet métallique peut être sous la forme d'une rondelle montée libre dans un passage. Il a pour avantage essentiellement de pouvoir réaliser ses fonctions d'ouverture et de fermeture étanches quelles que soient les conditions de température même extrêmes.
  • Ses inconvénients majeurs sont son poids relativement élevé et le fait que son agencement induit une perte de charge importante du fait qu'il obstrue en partie la section de passage du gaz isolant lors de son ouverture.
  • Or, une perte de charge importante n'est pas satisfaisante pour un remplissage efficace du volume de soufflage.
  • Un clapet métallique peut être également sous la forme d'une rondelle ou plaquette maintenue contre un canal débouchant par un ou plusieurs ressorts de tarage d'appui de plaquette contre ledit canal.
  • Ce (s) ressort (s) peu (ven) t être montés autour d'un pion ou pige de débattement du clapet.
  • L'avantage de ces ressorts de rappel est d'augmenter la réactivité du clapet à la fermeture ou autrement dit d'augmenter sa vitesse de fermeture. Ses inconvénients majeurs sont l'encombrement requis (pige et ressort(s)) dans la chambre de coupure en plus de la course nécessaire au clapet, la complexité et le coût augmentés du fait du nombre de pièces ajouté.
  • Bien que désormais peu utilisé un autre type de clapet métallique est le clapet à bille selon lequel une bille métallique est montée libre dans un canal débouchant.
  • Les inconvénients majeurs d'un clapet à bille sont la masse de la bille, l'imperfection de l'étanchéité réalisée, l'encombrement et la difficulté de mise en oeuvre.
  • Le but de l'invention est de proposer une nouvelle valve à clapet de décharge, qui conserve tous les avantages des valves à clapet de décharge existantes permettant de décharger un gaz diélectrique entre deux volumes d'une chambre de coupure d'un disjoncteur haute ou moyenne tension mais qui pallie leurs inconvénients.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Pour ce faire, l'invention a pour objet une valve à clapet de décharge, destinée à décharger un gaz diélectrique entre deux volumes d'une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension, comprenant un corps comprenant au moins un passage débouchant dont une extrémité définit un siège de clapet, au moins un élément de butée solidaire du corps et, en tant que clapet, au moins une lame métallique flexible intercalée entre le siège de clapet et l'élément de butée et dont une extrémité est solidaire du corps, le matériau métallique de la lame étant adapté pour résister à des températures élevées jusqu'à T1 ≃ 2500°C, la flexibilité de la lame étant adaptée pour lui permettre de se déformer lorsqu'un gaz provenant du passage débouchant est en surpression par rapport à celui présent du côté de l'élément de butée et dans une gamme de températures allant de T0 à T1 où T0 ≃ - 50°C, depuis sa position de fermeture dans laquelle elle obstrue le siège à sa position extrême d'ouverture dans laquelle elle épouse l'élément de butée en restant dans sa limite élastique, ledit passage débouchant étant dégagé dans la position extrême d'ouverture de la lame, le retour de la position extrême d'ouverture de la lame à sa position de fermeture étant assuré par sa flexibilité en l'absence de surpression.
  • En d'autres termes, selon l'invention, on utilise en tant que clapet une lame métallique flexible, l'ouverture étant réalisée par la déformation élastique de la lame.
  • L'élément de butée permet à la lame de ne pas atteindre sa limite de rupture: on s'assure ainsi d'une grande durée de vie en fonctionnement compatible avec les cycles d'utilisation du disjoncteur qui en est muni.
  • Le fait d'utiliser du métal pour le clapet empêche sa déformation élastique d'être perturbée par les variations de température et lui permet de conserver son étanchéité.
  • La flexibilité conférée lui permet de dégager complètement le canal débouchant par lequel le gaz diélectrique se décharge, et donc de ne pas induire de perte de charge pour celui-ci.
  • Il n'y a plus lieu comme dans l'état de l'art d'utiliser des ressorts de tarage de fermeture de clapet car la réactivité à la fermeture, de l'ordre de quelques microsecondes est assurée naturellement par le couple de flexion intrinsèque au montage avec pincement de la base de la lame métallique.
  • La valve selon l'invention convient parfaitement à une utilisation dans une chambre de coupure d'un disjoncteur haute tension, car son fonctionnement est efficace entre -50°C et 2500°C sous une pression pouvant atteindre 100 bars et elle a une endurance pouvant atteindre 10000 cycles d'ouverture/fermeture.
  • Selon un premier mode de réalisation, le corps est de révolution cylindrique et comprend une pluralité de passages débouchant définissant chacun un siège de clapet et répartis à la périphérie cylindrique du corps, la valve comprenant une pluralité d'éléments de butée solidaires du corps et en tant que clapet une seule lame métallique annulaire et dont une extrémité est solidaire du corps et comprenant des segments flexibles intercalés individuellement entre un siège de clapet et un élément de butée.
  • Les avantages de ce premier mode de réalisation sont la facilité de mise en oeuvre avec un temps de montage réduit.
  • Une variante de réalisation de ce premier mode consiste à munir la lame annulaire d'un pion d'indexage lui permettant d'indexer angulairement au montage chaque segment de sorte à être en regard d'un des sièges de clapet.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, le corps est de révolution cylindrique et comprend une pluralité de passages débouchant définissant chacun un siège de clapet et répartis à la périphérie cylindrique du corps, la valve comprenant une pluralité d'éléments de butée solidaires du corps et, en tant que clapets, une pluralité de lames métalliques flexibles, intercalées individuellement entre un siège de clapet et un élément de butée et avec chacune une extrémité solidaire du corps.
  • Les avantages de ce deuxième mode de réalisation sont une meilleure efficacité en cas de soufflage asymétrique (répartition différente du débit de soufflage entre les différents passages), des coûts réduits car les pièces sont plus simples de conception et toutes identiques entre elles.
  • De préférence, les passages débouchant sont identiques entre eux, les éléments de butée sont identiques entre eux et les lames métalliques sont identiques entre elles.
  • Il est possible, pour obtenir la flexibilité de la lame, de réaliser un ajour aux dimensions ajustées dans la portion de lame métallique non en regard du siège de clapet.
  • Pour certaines configurations, par exemple lorsque le siège de clapet est métallique, et donc l'étanchéité imparfaite entre siège de clapet et la lame métallique, la lame métallique peut constituer avantageusement avec une lame de matériau élastomère un ensemble bi matériau flexible, la lame de matériau élastomère obstrue alors avec contact direct le siège de clapet dans la position de fermeture de la lame métallique.
  • Alternativement on peut prévoir un joint en matériau élastomère inséré dans une rainure pratiquée dans le corps autour du siège de clapet, la lame métallique étant en contact direct avec le joint en matériau élastomère dans sa position de fermeture.
  • Pour ces réalisations, l'homme de l'art veille à ce que l'élastomère ne perde pas ses caractéristiques à basses (voire très basses) températures. Avantageusement, l'élastomère utilisé pour constituer le bimatériau avec la lame métallique ou le joint est de type EPDM (caoutchouc de classe Méthylène-propylène-diène) de préférence, vulcanisé aux péroxydes.
  • L'invention concerne également une chambre de coupure, de type à soufflage auto pneumatique comprenant au moins une valve à clapet(s) de décharge décrite précédemment. Une chambre à soufflage auto pneumatique est par exemple divulguée dans la demande de brevet EP 1863054 .
  • L'invention concerne une chambre de coupure, de type à auto soufflage comprenant au moins une valve à clapet(s) de décharge décrite précédemment.
  • Une chambre à auto soufflage est par exemple décrite dans la demande de brevet FR 2821482 ou dans la demande de brevet EP 2045827 décrite ci-dessus.
  • L'invention concerne enfin un disjoncteur à haute tension supérieure à 52 kV et plus particulièrement supérieure à 170 kV, comprenant une chambre de coupure munie d'une valve à clapet(s) de décharge décrite précédemment.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite ci-après, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures parmi lesquelles :
    • les figures 1 et 1A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'une valve à clapet de décharge selon l'invention, le clapet étant en position de fermeture,
    • les figures 2 et 2A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale du premier mode de réalisation selon les figures 1 et 1A mais avec le clapet en position extrême d'ouverture,
    • la figure 3 montre en vue de face un clapet de valve selon l'invention,
    • les figures 4 et 4A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale d'un
  • deuxième mode de réalisation d'une valve à clapets de décharge selon l'invention, les clapets étant en position de fermeture,
    • les figures 5 et 5A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale du deuxième mode de réalisation selon les figures 4 et 4A, les clapets étant en position extrême d'ouverture,
    • les figures 6 et 6A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale d'une variante de la valve à clapet de décharge selon l'invention,
    • les figures 7 et 7A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale d'une variante du premier mode de la valve à clapet de décharge selon l'invention, le clapet étant en position de fermeture,
    • les figures 8 et 8A sont respectivement des vues de face et en coupe longitudinale de la variante du premier mode selon les figures 7 et 7A, mais avec le clapet en position intermédiaire d'ouverture,
    • la figure 9 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une chambre de coupure d'un disjoncteur haute tension HT dans laquelle une valve à clapet de décharge selon l'invention est implantée.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • La valve à clapet(s) de décharge selon l'invention comprend tout d'abord un corps 1 de section cylindrique qui sépare un premier volume de gaz V1 d'un deuxième volume de gaz V2 dans une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension.
  • Plus précisément, le corps 1 comprend un alésage central 10 à emmancher et à fixer autour d'un tube creux de manoeuvre T fixé au contact d'arc mobile C1 de la chambre de coupure, telle que représentée en figure 9. La valve à clapet de décharge V.C selon l'invention est destinée à décharger le gaz diélectrique du volume V1 au volume V2, lorsque la pression monte dans le volume V1 sous l'action du tube de manoeuvre T par l'intermédiaire du piston de soufflage P fixe. Dans cette chambre de coupure représentée en figure 9, l'autre contact C2 est fixe.
  • Le clapet de la valve est constitué par une lame métallique flexible 2 qui est intercalée entre le siège de clapet 11 et un élément de butée 3.
  • Le siège de clapet 11 est défini à l'extrémité du canal débouchant 12 pratiqué dans le corps 1 de valve et par lequel le gaz provenant du volume V1 est destiné à s'écouler.
  • Dans l'ensemble des réalisations illustrées, le montage de chaque lame métallique 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 est tel qu'elle est intercalée entre un élément de butée 3 et le corps 1 de valve et fixée par pincement. Ce pincement est assuré par un cylindre de blocage 4 fixé autour du corps 1 de valve, de préférence par vissage. Autrement dit, chaque lame 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 est montée avec sa base pincée à proximité du siège de valve 11. Lorsque aucune différence de pression n'est présente entre le premier volume V1 et le deuxième volume V2, la lame métallique 2 est en appui étanche contre le siège de clapet 11 (figures 1, 1A ; figures 4, 4A ; figure 6 ; figures 7, 7A). En fonction des conditions on peut réaliser l'appui étanche :
    • avec contact direct entre la lame métallique 2 et le corps de valve 1 (figures 1, 1A ; figures 4, 4A),
    • avec contact direct soit entre la lame métallique 2 et un joint en matériau élastomère 5 inséré dans une rainure 50 pratiquée dans le corps 1 autour du siège de clapet 11 (figures 6 et 6A, la lame métallique 2 étant alors en contact direct avec le joint 5 dans sa position de fermeture), soit entre une lame de matériau élastomère 6 qui constitue avec la lame métallique 2 un ensemble bi matériau flexible et le corps de valve (figures 7 et 7A, la lame élastomère 6 obstrue alors avec contact direct le siège de clapet 11 dans la position de fermeture). Dans la variante à bi matériau flexible, la lame métallique 2 agit toujours comme un ressort de rappel de fermeture et favorise ainsi le retour à la position de fermeture au contact avec le siège de clapet 11.
  • Le choix peut être fait en fonction des conditions d'utilisation du disjoncteur haute ou moyenne tension. Par exemple, s'il s'avère qu'aux températures basse extrêmes d'utilisation du disjoncteur (typiquement jusqu'à T0 ≃ - 50°C), un contact direct métal/métal entre la lame métallique 2 et le corps de valve 1 est insuffisant pour assurer une étanchéité au gaz diélectrique, alors l'ajout d'un joint 5 ou d'une lame 6 en élastomère, de préférence de type EPDM vulcanisé aux peroxydes, peut être réalisé.
  • Dès que le premier volume V1 est en surpression par rapport au deuxième volume V2, par exemple lors d'une compression de gaz isolant pour réaliser un soufflage durant une coupure d'arc par le disjoncteur, la lame métallique 2 se déforme depuis la position de fermeture dans laquelle elle est en appui contre le siège de clapet 11 jusqu'à sa position d'extrême ouverture dans laquelle elle épouse l'élément de butée 3 en restant dans sa limite élastique (figure 2, 2A ; figure 5, 5A ).
  • Dans cette position extrême d'ouverture, la courbure donnée à la lame métallique 2 déformée dégage complètement le canal débouchant 12. Autrement dit, la place prise par la lame métallique 2 n'induit pas de perte de charge à l'ouverture du clapet.
  • Lorsque la pression de gaz augmente dans le deuxième volume V2 et donc lorsqu'il n'y a plus de surpression du premier volume V1 par rapport au deuxième volume V2, la lame métallique se referme et constitue une cloison étanche entre les deux volumes V1 et V2.
  • Typiquement, le matériau métallique de la lame 2 est adapté pour résister à des températures élevées jusqu'à T1 ≃ 2500°C. On peut choisir avantageusement de réaliser la lame 2 à partir d'un feuillard d'acier bleui.
  • Typiquement, la flexibilité de chaque lame est adaptée pour lui permettre de se déformer dans une gamme de températures allant de T0 à T1 où T0 ≃ -50°C et T1 ≃ 2500°C.
  • Selon le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3 et aux figures 7 à 8A, le corps est de révolution cylindrique et comprend une pluralité de passages 12 débouchant définissant chacun un siège de clapet et répartis à la périphérie cylindrique 13 du corps 1. La valve comprend un nombre de six éléments 3 de butée solidaires du corps. Le clapet est ici constitué par une seule lame métallique annulaire 2 (figure 3). Cette lame 2 comprend un nombre de six segments 21 flexibles identiques entre eux. Tous les segments 21 sont intercalés individuellement entre un siège de clapet 11 et un élément de butée 3. Tous les segments 21 se déforment de la même manière et viennent chacun épouser le profil de l'élément de butée 3 correspondant en position extrême d'ouverture (figures 2 et 2A) et le passage correspondant 12 est complètement dégagé.
  • Tel qu'illustré en figure 3, la lame 2 comprend un pion 22 qui permet l'indexage angulaire de chaque segment 21 en regard d'un passage débouchant 12.
  • La flexibilité et donc le couple d'ouverture de la lame métallique 2 peuvent être ajustés par la section S de la lame au niveau de la partie charnière (figure 3). On peut ainsi dimensionner la section S, autrement dit l'ajour 23, en fonction d'une surpression du gaz présent dans le volume V1 par rapport au volume V2. Bien évidemment, le choix du matériau et les dimensions de la lame métallique 2 doivent être aussi déterminés en fonction de la déformation de la lame 2 souhaitée à l'ouverture et à la fermeture.
  • Selon le mode de réalisation illustré aux figures 4 à 5A, le corps 1 est de révolution cylindrique 13 et comprend une pluralité de passages 12 débouchant définissant chacun un siège de clapet 11 et répartis à la périphérie cylindrique 13 du corps. La valve comprend un nombre de six éléments de butée solidaires du corps et, en tant que clapets, une pluralité de lames métalliques flexibles 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 intercalées individuellement entre un siège de clapet 11 et un élément de butée 3. Toutes les lames 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 se déforment de la même manière et viennent chacune épouser le profil de l'élément de butée 3 correspondant en position extrême d'ouverture (figures 5 et 5A) et le passage correspondant 12 est complètement dégagé.
  • Ici, tous les passages débouchant 12 sont identiques entre eux, les éléments 3 de butée sont identiques entre eux et les lames métalliques 2 sont identiques entre elles.
  • Tel qu'illustré en figures 8 et 8A dans sa position intermédiaire d'ouverture, l'ensemble bimatériau flexible selon l'invention est constitué par une lame métallique 2 et une lame 6 en élastomère de type EPDM vulcanisé aux peroxydes superposées l'une sur l'autre.
  • Les avantages d'une valve à clapet de décharge selon l'invention qui vient d'être décrite sont nombreux :
    • compacité, ce qui est avantageux lorsqu'on implante une valve à clapet(s) de décharge dans une chambre de coupure d'un disjoncteur haute ou moyenne tension,
    • facilité d'assemblage (lame métallique, élément de butée, pièce de blocage sur le corps de valve),
    • moindre coût de fabrication et d'assemblage,
    • réduction de la chute de pression entre le volume V1 à V2 due à la moindre perte de charge,
    • moindre masse de la valve due à la moindre masse de la lame métallique,
    • tenue aux températures extrêmes auxquelles le disjoncteur haute ou moyenne tension peut être soumis,
    • grande réactivité du clapet à l'ouverture et à la fermeture, de l'ordre de quelques microsecondes due à la faible inertie de la lame métallique,
    • réduction des risques de dysfonctionnement en exploitation du disjoncteur haute ou moyenne tension.

Claims (12)

  1. Valve à clapet de décharge, destinée à décharger un gaz diélectrique entre deux volumes (V1, V2) d'une chambre de coupure de disjoncteur haute ou moyenne tension, comprenant un corps (1) comprenant au moins un passage débouchant (12) dont une extrémité définit un siège de clapet (11), au moins un élément de butée (3) solidaire du corps et, en tant que clapet, au moins une lame (2) métallique flexible intercalée entre le siège de clapet (11) et l'élément de butée (3) et dont une extrémité (20) est solidaire du corps, le matériau métallique de la lame étant adapté pour résister à des températures élevées jusqu'à T1 ≃ 2500°C, la flexibilité de la lame étant adaptée pour lui permettre de se déformer lorsqu'un gaz provenant du passage débouchant (V1, 12) est en surpression par rapport à celui présent du côté (V2) de l'élément de butée (3) et dans une gamme de températures allant de T0 à T1 où T0 ≃ - 50°C, depuis sa position de fermeture dans laquelle elle obstrue le siège à sa position extrême d'ouverture dans laquelle elle épouse l'élément de butée en restant dans sa limite élastique, ledit passage débouchant (12) étant dégagé dans la position extrême d'ouverture de la lame, le retour de la position extrême d'ouverture de la lame à sa position de fermeture étant assuré par sa flexibilité en l'absence de surpression.
  2. Valve à clapet de décharge selon la revendication 1, dans lequel le corps (1) est de révolution cylindrique et comprend une pluralité de passages (12) débouchant définissant chacun un siège de clapet (11) et répartis à la périphérie cylindrique (13) du corps, la valve comprenant une pluralité d'éléments (3) de butée solidaires du corps et en tant que clapet une seule lame(2) métallique annulaire et dont une extrémité (20) est solidaire du corps et comprenant des segments (21) flexibles intercalés individuellement entre un siège de clapet (11) et un élément (3) de butée.
  3. Valve à clapet de décharge selon la revendication 2, dans lequel la lame annulaire (2) comprend un pion d'indexage (22) lui permettant d'indexer angulairement au montage chaque segment (21) de sorte à être en regard d'un des sièges de clapet (11).
  4. Valve à clapets de décharge selon la revendication 1, dans lequel le corps est de révolution cylindrique et comprend une pluralité de passages débouchant (12) définissant chacun un siège de clapet (11) et répartis à la périphérie cylindrique (13) du corps, la valve comprenant une pluralité d'éléments (3) de butée solidaires du corps et, en tant que clapets, une pluralité de lames (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6) métalliques flexibles, intercalées individuellement entre un siège de clapet (11) et un élément (3) de butée et avec chacune une extrémité (20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6) solidaire du corps.
  5. Valve à clapets de décharge selon la revendication 4, dans lequel les passages débouchant (12) sont identiques entre eux, les éléments (3) de butée sont identiques entre eux et les lames (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6) métalliques sont identiques entre elles.
  6. Valve à clapet(s) de décharge selon l'un des revendications précédentes, dans lequel la portion de lame métallique (2) non en regard du siège de clapet (11) est munie d'un ajour (23) aux dimensions ajustées pour obtenir la flexibilité de la lame.
  7. Valve à clapet(s) de décharge selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la lame métallique (2) constitue avec une lame de matériau élastomère (6) un ensemble bi matériau flexible, la lame de matériau élastomère (6) obstrue avec contact direct le siège de clapet (11) dans la position de fermeture de la lame métallique.
  8. Valve à clapet(s) de décharge selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel un joint (5) en matériau élastomère est inséré dans une rainure pratiquée dans le corps (1) autour du siège de clapet (11), la lame métallique (2) étant en contact direct avec le joint (5) en matériau élastomère dans sa position de fermeture.
  9. Valve à clapet(s) de décharge selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle le matériau élastomère de la lame (6) ou du joint (5) est un EPDM, de préférence vulcanisé aux péroxydes.
  10. Chambre de coupure, de type à soufflage auto pneumatique comprenant au moins une valve à clapet(s) de décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
  11. Chambre de coupure, de type à auto soufflage comprenant au moins une valve à clapet(s) de décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
  12. Disjoncteur à haute tension supérieure à 52 kV et plus particulièrement supérieure à 170 kV, comprenant une chambre de coupure munie d'une valve à clapet(s) de décharge selon l'une des revendications 1 à 9.
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