EP4465326A1 - Mécanisme de commande d'un dispositif de coupure du courant - Google Patents

Mécanisme de commande d'un dispositif de coupure du courant Download PDF

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EP4465326A1
EP4465326A1 EP24175538.8A EP24175538A EP4465326A1 EP 4465326 A1 EP4465326 A1 EP 4465326A1 EP 24175538 A EP24175538 A EP 24175538A EP 4465326 A1 EP4465326 A1 EP 4465326A1
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EP
European Patent Office
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cocking
lever
loading pawl
closing
disk
Prior art date
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Application number
EP24175538.8A
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German (de)
English (en)
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EP4465326B1 (fr
EP4465326C0 (fr
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Denis Perrin
Sindie MILLION
Qiyou Xu
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4465326A1 publication Critical patent/EP4465326A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4465326B1 publication Critical patent/EP4465326B1/fr
Publication of EP4465326C0 publication Critical patent/EP4465326C0/fr
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • H01H2003/3063—Decoupling charging handle or motor at end of charging cycle or during charged condition

Definitions

  • the present invention relates to the field of current cut-off devices for a medium voltage electrical distribution apparatus, i.e. a voltage between 1 kV and 52 kV.
  • the invention relates more particularly to a mechanism for controlling the closing and opening of such a current cut-off device.
  • the electrical apparatus may be, for example, a switch.
  • the electrical apparatus may also be a circuit breaker or a disconnector.
  • a medium-voltage electrical device such as a switch, comprises a moving contact for each phase of the network.
  • the moving contacts are moved away from fixed contacts placed opposite the moving contacts, so that the current is cut.
  • a control mechanism is used to trigger the movement of the moving contacts. This movement of the moving contacts must be carried out in a few milliseconds at most, in order to avoid the creation of an electric arc when closing the circuit, as well as when opening the circuit.
  • the opening and closing mechanism comprises springs which are stressed in an arming phase, then released in order to provide the energy necessary to move the moving elements.
  • the electrical circuit is thus closed and allows the flow of current into the electrical device.
  • the cocking disc is fixed and in contact with the holding stop when the closing of the current cut-off device is triggered, there are no mechanical shocks between the cocking disc and the holding stop during the closing phase.
  • the stresses on the moving parts are reduced, and this increases their longevity.
  • the durability of the control mechanism is improved.
  • the frame is a frame of the control mechanism of the power cut-off device.
  • the cocking disc and cocking shaft form a rigid assembly.
  • the assembly of the cocking disc and the cocking shaft is movable between a first position called the rest position and a second position called the cocking position.
  • the first elastic member further comprises an opening spiral spring comprising a central end secured to the cocking shaft and a peripheral end secured to the frame.
  • the opening spiral spring and the closing spiral spring are both elastically stressed when rotation of the cocking lever moves the cocking disc from the first position, called the rest position, to the second position, called the cocking position.
  • the holding stop is configured to hold the cocking disc once the cocking disc has reached the second position and the torque applied to the cocking disc by the cocking lever becomes less than the torque provided by the opening spiral spring and the closing spiral spring.
  • the closing lever can move from a first position called the rest position, in which the latching device holds the control crank, so that the electric current does not flow in the current cut-off device, to a second position called the closed position, in which the latching device releases the control crank, so that the current-cutting device is placed in a position in which electric current can flow through the current-cutting device.
  • the device for hooking the closing and opening control mechanism of a current cut-off device comprises a rocker pivotally connected to the frame, the rocker being movable between a position for holding the control crank and a position for releasing the control crank, and the rocker is connected to the closing lever by a connecting rod.
  • the control mechanism comprises a closing disc secured to the control crank and pivotally connected to the cocking shaft.
  • the closing spiral spring comprises a central end secured to the cocking shaft and a peripheral end secured to the control crank.
  • the closing disc includes a retaining roller.
  • the hooking device comprises an activation lever capable of performing a rotational movement around an axis.
  • the activation lever is configured to selectively hold the closing disc in position against the effect of the closing spiral spring or release the closing disc so as to allow its rotation under the effect of the closing spiral spring.
  • a first end of the activation lever is configured to be in contact with the closing disk and a second end of the activation lever is configured to be in contact with the rocker.
  • the loading pawl includes a first thrust zone configured to constrain the second resilient member when the cocking disk moves from the first position to the second position.
  • the second elastic member can thus exert sufficient force to pivot the loading pawl once the cocking disc is held by the holding stop.
  • the first thrust zone is distant from the second elastic member when the cocking disk is in the first position called the rest position.
  • the first thrust zone is distant from the second elastic member over a first part of the movement stroke of the cocking disk from the first position called the rest position to the second position called the cocking position.
  • the loading pawl includes a second thrust zone configured to drive the closing lever when the loading pawl moves from the drive position to the free position.
  • the first thrust zone is formed by a first portion of a hook projecting from a body of the loading pawl.
  • the second thrust zone is formed by a second portion of the hook protruding from the loading pawl body.
  • the first thrust zone and the second thrust zone are arranged on opposite edges of the protruding hook of the loading pawl body.
  • the closing lever comprises a support zone configured to receive a thrust from the second thrust zone of the loading pawl under the action of the second elastic member.
  • the support zone of the closing lever extends in a plane parallel to the pivot axis of the closing lever.
  • the pivot axis of the loading pawl relative to the cocking disc is parallel to the pivot axis of the cocking disc.
  • the distance between a distal end of the protruding hook of the loading pawl body and the pivot axis of the cocking disc is less than the distance between the distal end of the protruding hook of the loading pawl body and the pivot axis of the loading pawl relative to the cocking disc.
  • This arrangement allows the cocking disc to move from the rest position to the cocking position without the loading pawl contacting the closing lever, while still allowing the loading pawl to contact and pivot the closing lever as the loading pawl pivots from the drive position to the free position.
  • the loading pawl comprises a housing configured to receive a drive pin of a cocking lever, so as to drive the loading pawl and move the cocking disk from the first position to the second position.
  • the presence of the housing and the pivot connection between the loading pawl and the cocking disc allows selective engagement of the cocking lever with the loading pawl.
  • the housing comprises an engagement wall extending in a direction substantially radial to the cocking disk, the drive pin being in contact with the engagement wall when driving the loading pawl.
  • the engagement wall extends in a direction substantially perpendicular to a straight line joining the engagement wall and the pivot axis of the loading pawl relative to the cocking disk.
  • the engagement wall extends in a direction substantially parallel to the direction of extension of the drive pin.
  • the frictional force between the drive pin and the loading pawl exerts a high holding torque on the loading pawl relative to the cocking disc, which tends to prevent the loading pawl from pivoting relative to the cocking disc. This allows the drive pin to remain in contact with the loading pawl throughout the loading pawl's drive stroke.
  • the second elastic member is a torsion spring.
  • the second elastic member is for example coaxial with the closing lever.
  • the second elastic member is mounted pre-stressed.
  • the cocking disk comprises a roller configured to roll along the periphery of a latching lever when the cocking disk passes from the first position to the second position, the holding stop being defined by a portion of the periphery of the latching lever on which the roller can come to bear.
  • the profile given to the perimeter of the latching lever makes it possible to create a holding stop which does not limit the movement of the cocking disc when it passes from the rest position to the cocking position, but prevents the cocking disc from returning to the rest position once the cocking position is reached.
  • the axis of rotation of the cocking disc roller is parallel to the axis of rotation of the cocking disc.
  • the portion of the perimeter of the latching lever forming a holding stop for the roller of the cocking disc extends in a direction substantially parallel to the radial direction of the cocking disc.
  • the control mechanism includes an anti-rotation stop configured to prevent the latching lever from rotating when the cocking disc moves from the first position to the second position.
  • the rotation shaft of the roller of the cocking disc can slide in a slot of the cocking disc by constraining an elastic return element.
  • the cocking lever includes a rod configured to coaxially engage the cocking shaft.
  • the cocking lever includes a pin that extends along an axis parallel to the axis of the cocking lever.
  • the pin is connected to the cocking lever body by a lateral projection extending perpendicular to the cocking lever axis.
  • the cocking lever and cocking shaft are coaxial.
  • the cocking lever is configured to be manually driven by an operator.
  • the cocking lever includes a gripping rod extending perpendicular to the axis of the cocking lever.
  • the cocking lever is driven by an electric motor.
  • the control mechanism may include a first loading pawl return spring configured to maintain the loading pawl in the drive position when the cocking disk is in the first position, called the rest position.
  • the control mechanism may include a second loading pawl return spring configured to maintain the loading pawl in the free position when the cocking disc moves from the second position to the first position.
  • the disclosure also relates to a power cut-off device comprising a control mechanism as described above.
  • the disclosure also relates to an electrical appliance comprising a current cut-off device as described above, the cut-off device being arranged to selectively allow or prohibit the passage of current in the electrical appliance.
  • first element or second element or even first parameter and second parameter, etc.
  • This indexing is intended to differentiate between similar, but not identical, elements or parameters. This indexing does not imply a priority of one element or parameter over another and the names can be interchanged. When it is specified that a subsystem includes a given element, this does not exclude the presence of other elements in this subsystem.
  • an electrical appliance 10 comprising a current cut-off device 50.
  • the current cut-off device 50 is arranged to selectively authorize or prohibit the passage of current in the electrical appliance 10.
  • the electrical apparatus 10 comprises three electrical conductors 11, 12, 13 corresponding respectively to the three phases of a medium-voltage electrical circuit.
  • Each electrical conductor 11, 12, 13 comprises respectively a movable contact 21, 22, 23 and a fixed contact 24, 25, 26.
  • the movable contacts 21, 22, 23 of the current-cutting device 50 are movable in rotation between a position in which the movable contacts 21, 22, 23 are respectively distant from the fixed contacts 24, 25, 26, and a position in which the movable contacts 21, 22, 23 are respectively in contact with the fixed contacts 24, 25, 26.
  • the power cut-off device 50 comprising a control mechanism 100 which will be described below.
  • the force applied by the first elastic member 104 can thus be taken up by the holding stop 217, because the cocking disk 107 can bear on the holding stop 217.
  • the force exerted by the cocking lever 111 on the loading pawl 213 therefore decreases until it practically disappears.
  • the force exerted by the second elastic member 112 on the loading pawl 213 then becomes greater than the holding force exerted by the cocking lever 111, this holding force resulting from the friction between the cocking lever 111 and the loading pawl 213.
  • the loading pawl 213 can thus pivot relative to the cocking disk 107 under the action of the second elastic member 112, and trigger the rotation of the closing lever 109.
  • the closing lever 109 causes the release of the latching device 80, which allows the release of the control crank 250 and causes the rotation of the movable electrical contacts of the current cut-off device 50.
  • the electrical circuit is thus closed, which allows the passage of electric current in the electrical device 10. Since the arming disk 107 is fixed and in contact with the holding stop 217 when the closing of the current cut-off device 50 is triggered, there are no mechanical shocks between the arming disk 107 and the holding stop 217 during the closing phase of the electric circuit. The mechanical stresses on the parts of the control mechanism 100 are reduced, and this increases their longevity. The durability of the control mechanism 100 is improved.
  • the frame 200 is a frame of the control mechanism 100 of the current cut-off device 50.
  • the frame 200 is rigid and mechanically supports the various parts of the control mechanism 100.
  • the frame 200 is shown schematically in the figure 8 , and is not shown in the other figures.
  • the cocking disc 107 and the cocking shaft 300 form a rigid assembly.
  • the cocking disc 107 can be fixed to the cocking shaft 300 for example by crimping, or by welding.
  • the arming disk 107 has the general shape of an openwork disk.
  • the arming disk 107 extends in a plane perpendicular to the axis of rotation D1 of the arming shaft 300.
  • the arming disk 107 is for example formed in a flat sheet metal.
  • the assembly of the cocking disk 107 and the cocking shaft 300 is movable between a first position P1, called the rest position, and a second position P2 called the cocking position.
  • the cocking lever 111 comprises a rod 111d configured to engage coaxially in the cocking shaft 300.
  • the cylindrical body 111a of the cocking lever 111 is extended by the rod 111d.
  • the cocking shaft 300 comprises at an axial end a cylindrical chamber capable of receiving the rod 111d.
  • Axis D1 is the common axis of the cocking lever 111 and the cocking shaft 300.
  • the cocking lever 111 comprises a pin 111c which extends along an axis parallel to the axis of the cocking lever 111.
  • the axis of the pin 111c is distant from the axis D1.
  • the pin 111c is connected to the body 111a of the cocking lever 111 by a lateral projection 111b extending perpendicular to the axis of the cocking lever 111.
  • the drive pin 111c allows the cocking disk 107 to be driven in rotation, via the loading pawl 213.
  • the arming lever 111 is configured to be manually driven by an operator.
  • the operator wishes to close the electrical circuit of the electrical device 10, he inserts the arming lever 111 into the arming shaft 300 in order to operate the control mechanism 100.
  • the cocking lever 111 comprises a gripping rod extending perpendicular to the axis of the cocking lever 111.
  • the gripping rod not shown in the figures, has a length providing a sufficient lever arm so that the operation of the control mechanism 100 is easy for the operator.
  • the operation of the cocking lever by means of the gripping rod, causes the assembly of the cocking disk 107 and the cocking shaft 300 to pass from the first position P1, called the rest position, to the second position P2, called the cocking position. Once the circuit has been closed, the cocking lever 111 can be released from the cocking shaft 300.
  • the cocking lever 111 is driven by an electric motor.
  • the operator activates the control of the electric motor to trigger the operation of the control mechanism.
  • the operating principle of the control mechanism 100 remains identical.
  • the cocking lever 111 is permanently connected to the cocking shaft 300.
  • the loading pawl 213 is configured to pivot relative to the cocking disk 107, along a pivot axis D2.
  • the pivot axis D2 of the loading pawl 213 relative to the cocking disk 107 is parallel to the pivot axis D1 of the cocking disk 107.
  • the loading pawl 213 is fixed in translation relative to the cocking disk 107.
  • the loading pawl 213 is flat.
  • the loading pawl 213 is for example formed in a flat sheet metal.
  • the first elastic member 104 comprises a closing spiral spring 106 comprising a central end 106a secured to the cocking shaft 300 and a peripheral end 106b secured to a control crank 250.
  • a closing spiral spring 106 comprising a central end 106a secured to the cocking shaft 300 and a peripheral end 106b secured to a control crank 250.
  • the first elastic member 104 further comprises an opening spiral spring comprising a central end secured to the cocking shaft 300 and a peripheral end secured to the frame 200.
  • the opening spiral spring and the closing spiral spring 106 are both tensioned during rotation of the cocking shaft 300.
  • the holding stop 217 is configured to hold the cocking disc 107 once the cocking disc 107 has reached the second position P2 and the torque applied to the cocking disc 107 by the cocking lever 111 becomes less than the torque applied by the opening spiral spring and the closing spiral spring 106.
  • the closing lever 109 can move from a first position P"1 called the rest position, in which the latching device 80 holds the control crank 250, so that the electric current does not flow in the current cut-off device 50, to a second position P"2 called the closing position, in which the latching device 80 releases the control crank 250, so that the current cut-off device 50 is placed in a position in which the electric current can flow in the current cut-off device 50.
  • the closing spring 106 In the first position P"1 called the rest position, the closing spring 106 is held under stress. In the second position P"2 called the closing position, the closing spring 106 is released, so that the elastic potential energy accumulated by the closing spring 106 during the arming operation makes it possible to actuate the movable contacts of the current cut-off device 50 and thus close the electrical circuit.
  • the movable contacts 21, 22, 23 each corresponding to a phase of the electrical circuit pivot jointly so as to each come into contact respectively with a fixed contact 24, 25, 26.
  • the internal components establishing a kinematic connection between the control crank 250 and the movable contacts 21, 22, 23 have not been shown in detail, and are shown schematically in the figure 10 by the dotted line with the sign 90.
  • THE figures 9 And 10 more particularly illustrates the components carrying out the movement of the movable contacts of the current cut-off device 50.
  • the hooking device 80 of the mechanism 100 for controlling the closing and opening of a current cut-off device 50 includes a rocker 115 in pivot connection with respect to the frame 200.
  • the rocker 115 is movable between a position for holding the control crank 250 and a release position of the control crank 250.
  • the rocker 115 is connected to the closing lever 109 by a connecting rod 120.
  • the control mechanism 100 comprises a closing disk 108 secured to the control crank 250 and in pivot connection with respect to the cocking shaft 300.
  • the subassembly formed by the closing disk 108 and the control crank 250 is thus in pivot connection with respect to the cocking shaft 300.
  • the closing disk 108 and the control crank 250 both pivot with respect to the cocking shaft 300, and are axially offset with respect to each other along the cocking shaft 300.
  • the closing spiral spring 106 visible on the figure 10 , comprises a central end 106a secured to the cocking shaft 300 and a peripheral end 106b secured to the control crank 250.
  • the closing disc 108 comprises a retaining roller 230.
  • the retaining roller 230 can slide in a radial slot 108c of the closing disc 108.
  • the closing disc 108 and the cocking disc 107 are coaxial and are offset relative to each other along the cocking shaft 300. Comparison of the Figures 8 And 9 illustrates this offset along the axial extension direction of the cocking shaft 300.
  • the hooking device 80 comprises an activation lever 215 capable of performing a rotational movement around an axis D7.
  • the activation lever 215 is configured to selectively hold the closing disc 108 in position against the effect of the closing spiral spring 106 or release the closing disc 108 so as to allow its rotation under the effect of the closing spiral spring 106.
  • a first end 215a of the activation lever 215 is configured to be in contact with the closing disk 108 and a second end 215b of the activation lever 215 is configured to be in contact with the rocker 115.
  • the control crank 250 is integral with the closing disc 108 and the assembly is in pivot connection with respect to the cocking shaft 300.
  • the rocker 115 includes a hooking zone 115b of the connecting rod 120, visible on the Figures 2 to 6 .
  • the rocker 115 also comprises a half-moon 117, that is to say a portion in the shape of a half-cylinder which can pivot around an axis D6.
  • the activation lever 215 has a general L shape with a first end 215a and a second end 215b. Depending on the angular position of the rocker 115, the lever activation 215 is held by the half-moon 117 at its second end 215b, or can be released from the half-moon 117.
  • the closing lever 109 rotates the rocker 115 via the connecting rod 120
  • the second end 215b of the activation lever 215 is released from the half-moon 117.
  • the activation lever 215 can then pivot relative to the axis D7 under the effect of the torque applied at the first end 215a by the holding roller 230, under the effect of the tension state of the closing spring 106.
  • the sign F6 schematizes the direction of rotation of the activation lever 215 under the effect of the torque applied by the closing spring 106 via the roller 230.
  • the assembly formed by the closing disk 108 and the control crank 250 pivots in the direction of rotation indicated by the sign F7.
  • the control crank 250 thus pivots the contacts 21, 22, 23, which allows the current to pass into the electrical device 10.
  • an opening 250a of the control crank 250 in the form of a slot, actuates a kinematic link 90 connected to the contacts 21, 22, 23.
  • the kinematic connection 90 between the control crank 250 and the contacts 21, 22, 23 has not been shown in detail, and is shown schematically in the figure 10 .
  • FIGS 2 to 6 more particularly illustrate components of the control mechanism 100 for controlling the hooking device 80 to release the control crank 250.
  • the loading pawl 213 comprises a first thrust zone 213f configured to constrain the second elastic member 112 when the cocking disk 107 passes from the first position P1 to the second position P2.
  • the second elastic member 112 can thus exert sufficient force to pivot the loading pawl 213 once the cocking disk 107 is held by the holding stop 217.
  • the first thrust zone 213f is distant from the second elastic member 112 when the arming disk 107 is in the first position P1 called the rest position.
  • the first thrust zone 213f is distant from the second elastic member 112 over a first part of the movement stroke of the cocking disk 107 from the first position P1, called the rest position, to the second position P2, called the cocking position.
  • the loading pawl 213 is not in contact with the second elastic member 112 when the cocking disk 107 is in the first position P1, nor during an initial phase of the movement stroke of the cocking disk 107. figure 2 corresponds to this state.
  • the loading pawl 213 comprises a second thrust zone 213g configured to drive the closing lever 109 when the loading pawl 213 moves from the drive position P'1 to the free position P'2.
  • the second thrust zone 213g is configured to exert a thrust on the closing lever 109 when the loading pawl 213 moves from the drive position P'1 to the free position P'2, so as to pivot the closing lever 109.
  • the closing lever 109 can pivot about the pivot axis D3.
  • the first thrust zone 213f is formed by a first portion of a hook 213d projecting from a body 213c of the loading pawl 213.
  • the second thrust zone 213g is formed by a second portion of the hook 213d projecting from the body 213c of the loading pawl 213.
  • the first thrust zone 213f and the second thrust zone 213g are arranged on opposite edges of the hook 213d projecting from the body 213c of the loading pawl 213.
  • the closing lever 109 comprises a support zone 109a configured to receive a thrust from the second thrust zone 213g of the loading pawl 213 under the action of the second elastic member 112.
  • the support zone 109a of the closing lever 109 extends in a plane parallel to the pivot axis D3 of the closing lever 109. According to the example illustrated, the support zone 109a of the closing lever 109 extends in a plane passing through the pivot axis D3.
  • the closing lever 109 has the general shape of an angular sector whose apex substantially coincides with the axis of rotation D3.
  • the control mechanism 100 comprises a rocker 115 configured to drive the latching device 80 and thus cause the closing of the power cut-off device 50.
  • the rocker 115 is pivotally connected relative to the frame 200.
  • the rocker 115 is connected to the closing lever 109 by a connecting rod 120.
  • the rocker 115 is configured to drive the latching device 80 and thus cause the closing of the power cut-off device 50.
  • the rocker 115 has a long, slender shape, and can pivot around an axis D6 distant from each end of the rocker 115.
  • the loading pawl 213 passes from the first position P'1, called the drive position, to the second position P'2, called the free position, by a pivoting movement.
  • the angular amplitude a of the pivoting stroke of the loading pawl 213 relative to the cocking disk 107 is between 5° and 40°. This angular amplitude a of the movement of the loading pawl 213 around the axis D2 is shown diagrammatically in figure 6 .
  • the distance L1 between a distal end 213h of the hook 213d projecting from the body 213c of the loading pawl 213 and the pivot axis D1 of the cocking disk 107 is less than the distance L2 between the distal end 213h of the hook 213d projecting from the body 213c of the loading pawl 213 and the pivot axis D2 of the loading pawl 213 relative to the cocking disk 107.
  • the cocking disk 107 can move from the rest position P1 to the cocking position P2 without the loading pawl 213 touching the closing lever 109.
  • the loading pawl 213 pivots from the drive position P'1 to the free position P'2 under the action of the second elastic member 112
  • the loading pawl 213 encounters the closing lever 109 and pivots the latter.
  • the closing lever 109 thus pivots the rocker 115, under the effect of the traction generated by the connecting rod 120.
  • the sign T1 schematizes the trajectory of the distal end 213h of the hook 213d during the rotation of the cocking disk 107 around the axis D1.
  • the sign T2 schematizes the trajectory of the distal end 213h of the hook 213d during the rotation of the loading pawl 213 around the axis D2.
  • the hatched area designated by the sign A indicates the area in which the trajectory T2 is further from the axis D1 than the trajectory T1, which allows the loading pawl 213 not to touch the closing lever 109 when rotating the cocking disk in the direction of rotation indicated by the arrow F2, and to actuate the closing lever 109 when rotating the loading pawl 213 in the direction of rotation indicated by the arrow F4.
  • the loading pawl 213 comprises a housing 213e configured to receive the drive pin 111c of the cocking lever 111, so as to drive the loading pawl 213 and move the cocking disk 107 from the first position P1 to the second position P2.
  • the drive pin 111c of the cocking lever 111 can either engage in the housing 213e and allow the cocking lever 111 to drive the cocking disk 107, or leave the drive pin 111 free relative to the cocking disk 107.
  • the housing 213e comprises an engagement wall 213b extending in a direction A1 substantially radial to the cocking disk 107.
  • the drive pin 111c is in contact with the engagement wall 213b when the loading pawl 213 is driven.
  • the engagement wall 213b extends in a direction A1 substantially perpendicular to a straight line A2 joining the engagement wall 213b and the pivot axis D2 of the loading pawl 213 relative to the cocking disk 107.
  • the engagement wall 213b thus extends in a direction A1 substantially parallel to the direction of extension of the drive pin 111c.
  • the second elastic member 112 is a torsion spring.
  • the second elastic member 112 is here coaxial with the closing lever 109.
  • the torsion spring 112 consists of two straight strands connected by a winding of concentric turns.
  • the second elastic member 112 is for example mounted pre-stressed.
  • the cocking disk 107 comprises a roller 220 configured to roll along the periphery of a latching lever 214 when the cocking disk 107 passes from the first position P1 to the second position P2.
  • the holding stop 217 is defined by a portion of the periphery of the latching lever 214 on which the roller 220 can come to bear.
  • the profile given to the perimeter of the latching lever 214 makes it possible to create a holding stop which does not limit the movement of the cocking disc 107 when it passes from the rest position P1 to the cocking position P2, but prevents the cocking disc 107 from returning to the rest position P1 once the cocking position P2 is reached.
  • the latching lever 214 has a generally elongate shape, and can pivot about an axis D5 distant from each end. A portion 214c of the periphery of the latching lever 214 forms a rolling surface for the roller 220, in the manner of a cam track.
  • the roller 220 has an axis of rotation D4.
  • the axis of rotation D4 of the roller 220 of the cocking disk 107 is parallel to the axis of rotation D1 of the cocking disk 107.
  • the portion of the perimeter of the latching lever 214 forming a holding stop 217 for the roller 220 of the cocking disc 107 extends in a direction A3 substantially parallel to a radial direction of the cocking disc 107.
  • the control mechanism 100 comprises an anti-rotation stop 125 configured to block the rotation of the latching lever 214 when the cocking disk 107 passes from the first position P1 to the second position P2.
  • the anti-rotation stop 125 here has a half-moon shape.
  • the rotation shaft of the roller 220 can slide in a slot 107c of the cocking disk 107 by constraining an elastic return element.
  • the control mechanism 100 comprises a first return spring 221 of the loading pawl 213 configured to maintain the loading pawl 213 in the drive position P'1 when the cocking disk 107 is in the first position P1 called the rest position.
  • the control mechanism 100 comprises a second return spring 222 of the loading pawl 213 configured to maintain the loading pawl 213 in the free position P'2 when the cocking disk 107 passes from the second position P2 to the first position P1.
  • the pivot axes D1, D2, D3, D4, D5, D6 and D7 are parallel to each other.
  • FIGS. 2 to 6 represent different successive phases of an operation of the control mechanism 100 aimed at closing the electrical circuit of the electrical device 10 in order to allow current to flow. Views 2 to 6 are in chronological order.
  • FIG. 2 illustrates the initial position of the various parts of the control mechanism 100 at the start of the operation aimed at closing the electrical circuit.
  • the cocking lever 111 is already inserted into the cocking shaft 300, the step of inserting the cocking lever 111 into the cocking shaft 300 has not been shown.
  • the first return spring 221 is in contact with the loading pawl 213, and maintains the loading pawl 213 in the drive position P'1.
  • the drive pin 111c of the cocking lever 111 is engaged in the housing 213e of the loading pawl 213, and the edge of the pin 111c bears against the surface 213b of the loading pawl 213.
  • Arrow F1 indicates the torque applied to the cocking lever 111 by the operator performing the circuit closing operation.
  • Arrow F2 indicates the direction of rotation of the cocking disk 107 resulting from the torque applied to the cocking lever 111.
  • the roller 220 rolls around the perimeter of the latching lever 214 during the movement of the cocking disk 107.
  • the hook 213d of the loading ratchet 213 is distant from the second elastic member 112.
  • FIG 3 illustrates the position of the various parts of the control mechanism 100 at the end of the travel of the cocking lever 111, i.e. when the amplitude of movement is maximum.
  • the operator exerts a torque on the cocking lever 111 so as to maintain the cocking disk 107 in the position corresponding to the maximum movement, against the effect of the first elastic member 104.
  • the second elastic member 112 is constrained by the loading pawl 213. Indeed, the first thrust zone 213f of the hook 213d is engaged with a strand of the second elastic member 112.
  • the second elastic member 112 exerts on the loading pawl 213 a force tending to rotate the latter in an anti-clockwise direction according to the viewing angle of the figure, but such a rotational movement is not possible because the friction force exerted between the pin 111c and the loading pawl 213, at the level of the bearing surface 213b, generates a torque greater than that generated by the second elastic member 112.
  • the arrow F1 indicates, as previously, the torque applied by the operator to the cocking lever 111.
  • a clearance designated by the sign j, exists between the roller 220 and the end of the lever 214 forming the holding stop 217. The roller 220 is opposite the holding stop 217, without being in contact with it.
  • the clearance j characterizes the overtravel of the cocking disk 107 relative to the minimum travel allowing the roller 220 to come to bear on the holding stop 217.
  • FIG 4 illustrates the position of the various parts once the operator has begun to release the force applied to the cocking lever 11.
  • the torque applied by the operator to the cocking lever 111 becomes less than the torque exerted by the first elastic member 104.
  • the cocking disk 107 rotates in the direction of rotation indicated by the arrow F3, i.e. the counterclockwise direction in the figure, until the roller 220 comes to bear on the stop surface 217.
  • the stop surface 217 thus takes up the torque exerted by the first elastic member 104.
  • the holding torque of the loading pawl 213, generated by the friction force between the drive pin 111c and the engagement wall 213b becomes less than the torque exerted by the second elastic member 112.
  • the loading pawl 213 can therefore begin to pivot.
  • FIG. 5 illustrates the position of the various parts during the pivoting of the loading pawl 213.
  • the loading pawl 213 pivots about its pivot axis D2, as indicated by the arrow F4.
  • the second thrust zone 213g of the loading pawl 213 approaches the support zone 109a of the closing lever 109.
  • the cocking disk 107 is stationary, the roller 220 still resting on the holding stop 217.
  • FIG 6 illustrates the position of the various parts at the end of pivoting of the loading pawl 213, and shows the pivoting of the control lever 109 and the associated triggering of the hooking device 80.
  • the second thrust zone 213g exerts a thrust on the bearing surface 109a, which causes the closing lever 109 to pivot, as shown schematically by the arrow F5.
  • the closing lever 109 rotates the rocker 115, via the connecting rod 120.
  • the rocker 115 activates the latching device 80, that is to say releases the activation lever 215, which allows the control crank 250 to trigger the rotation of the three movable contacts 21, 22, 23.
  • the cocking disk 107 is stationary, the roller 220 still resting on the holding stop 217.
  • the arrow F4 indicates as previously the direction of pivoting of the loading pawl 213.
  • Triggering of the closing of the contacts 21, 22, 23 can only be obtained if the roller 220 exceeds the holding stop 217, that is to say only if the displacement stroke applied to the cocking lever corresponds to the total stroke provided. Thus, an untimely closing by a small amplitude displacement is not possible.
  • the operation is identical for the embodiment variants in which the cocking lever 111 is set in motion by an electric motor.
  • An electronic control module manages the application of the torque and the amplitude of movement of the electric motor.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Il est proposé un mécanisme (100) de commande d'un dispositif de coupure du courant (50), comprenant :- un levier d'armement (111),- un disque d'armement (107), solidaire d'un arbre d'armement (300), mobile entre une première position (P1) et une deuxième position (P2),- un cliquet de chargement (213), pouvant pivoter entre une position (P'1) dans laquelle le levier d'armement (111) entraine le disque d'armement (107) par le cliquet de chargement (213), à une position (P'2) dans laquelle le levier d'armement (111) est libre,une rotation du levier d'armement (111) faisant passer le disque d'armement (107) de la position (P1) à la position (P2) en contraignant un organe élastique (104),- une butée (217) de maintien du disque d'armement (107),- un levier de fermeture (109) configuré pour déclencher une fermeture du dispositif de coupure (50),- un organe élastique (112) configuré pour déplacer le cliquet de chargement (213) de la position (P'1) à la position (P'2) lorsque le disque d'armement (107) est maintenu par la butée (217), en entrainant le levier de fermeture (109) de façon à provoquer la fermeture du dispositif de coupure (50).

Description

    Domaine technique
  • La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de coupure du courant pour un appareil électrique de distribution de moyenne tension, c'est-à-dire une tension comprise entre 1 kV et 52 kV. L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme de commande de fermeture et d'ouverture d'un tel dispositif de coupure du courant. L'appareil électrique peut être par exemple un interrupteur. L'appareil électrique peut aussi être un disjoncteur ou un sectionneur.
    • Technique antérieure
  • Un appareil électrique de moyenne tension, comme un interrupteur, comprend un contact mobile pour chaque phase du réseau. Lorsque le courant est interrompu, les contacts mobiles sont écartés de contacts fixes placés en vis-à-vis des contacts mobiles, de sorte que le courant est coupé. Afin de fermer le circuit pour permettre au courant électrique de passer, un mécanisme de commande permet de déclencher le déplacement des contacts mobiles. Ce déplacement des contacts mobiles doit être effectué en quelques millisecondes au maximum, afin d'éviter la création d'arc électrique à la fermeture du circuit, ainsi qu'à l'ouverture du circuit. Pour obtenir la vitesse de déplacement des contacts correspondant à ces temps de déplacement, le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend des ressorts qui sont mis sous contrainte dans une phase d'armement, puis relâchés afin de fournir l'énergie nécessaire à déplacer les éléments mobiles.
  • Les efforts mécaniques mis en jeu lors du déplacement des différentes pièces mobiles du mécanisme peuvent provoquer une usure du mécanisme à l'ouverture et à la fermeture, ce qui est préjudiciable à la durée de vie de l'appareil électrique.
  • Il est ainsi souhaitable de disposer d'un mécanisme de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant possédant une fiabilité mécanique améliorée et une durée de vie augmentée.
    • Résumé
  • A cette fin, l'invention propose un mécanisme de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant, le mécanisme comprenant :
    • un levier d'armement,
    • un arbre d'armement en liaison pivot par rapport à un bâti,
    • un premier organe élastique comportant un ressort spiral de fermeture comprenant une extrémité centrale solidaire de l'arbre d'armement et une extrémité périphérique solidaire d'une manivelle de commande liée au dispositif de coupure du courant,
    • un disque d'armement, solidaire de l'arbre d'armement, mobile entre une première position dite position de repos et une deuxième position dite position d'armement,
    • un cliquet de chargement, en liaison pivot par rapport au disque d'armement, le cliquet de chargement pouvant passer d'une première position dite position d'entrainement, dans laquelle le levier d'armement entraine le disque d'armement par l'intermédiaire du cliquet de chargement, à une deuxième position dite position libre, dans laquelle le levier d'armement est libre en rotation par rapport au disque d'armement,
      dans lequel une rotation du levier d'armement selon un premier sens de rotation dit sens d'armement fait passer le disque d'armement de la première position à la deuxième position en contraignant le premier organe élastique,
    • une butée de maintien configurée pour maintenir le disque d'armement une fois que le disque d'armement a atteint la deuxième position et que le couple appliqué sur le disque d'armement par le levier d'armement devient inférieur au couple fourni par le premier organe élastique,
    • un dispositif d'accrochage mobile entre une première position dans laquelle la manivelle de commande est maintenue immobile et une deuxième position dans laquelle la manivelle de commande peut se déplacer sous l'action du ressort spiral de fermeture,
    • un levier de fermeture, en liaison pivot par rapport au bâti, configuré pour faire passer le dispositif d'accrochage de la première position à la deuxième position et provoquer ainsi la fermeture du dispositif de coupure de courant,
    • un deuxième organe élastique configuré pour faire passer le cliquet de chargement de la position d'entrainement à la position libre lorsque le disque d'armement est maintenu par la butée de maintien,
    dans lequel le cliquet de chargement est configuré pour déplacer le levier de fermeture de la première position à la deuxième position lorsque le cliquet de chargement passe de la position d'entrainement à la position libre, de façon à provoquer la fermeture du dispositif de coupure de courant.
  • Lorsque le levier d'armement a suffisamment tourné, le disque d'armement prend appui sur la butée de maintien. La force appliquée par le premier organe élastique est ainsi reprise par la butée de maintien. La force exercée par le levier d'armement sur le cliquet de chargement diminue donc jusqu'à pratiquement s'annuler, puisque la tension du premier organe élastique est reprise par la butée de maintien. La force exercée par le deuxième organe élastique sur le cliquet de chargement devient alors supérieure à la force de maintien exercée par le levier d'armement, ce qui fait que le cliquet de chargement pivote par rapport au disque d'armement et fait pivoter le levier de fermeture. Le levier de fermeture déplace le dispositif d'accrochage de la manivelle de commande, et libère cette manivelle de commande, qui se déplace sous l'action du ressort de fermeture. Le déplacement de la manivelle de commande provoque la rotation des contacts électriques mobiles du dispositif de coupure du courant. Le circuit électrique est ainsi fermé et permet le passage du courant dans l'appareil électrique. Comme le disque d'armement est fixe et en contact avec la butée de maintien lors du déclenchement de la fermeture du dispositif de coupure de courant, il n'y a pas de chocs mécaniques entre le disque d'armement et la butée de maintien lors de la phase de fermeture. Les contraintes sur les pièces mobiles sont réduites, et ce augmente leur longévité. La durabilité du mécanisme de commande est améliorée.
  • Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • Le bâti est un bâti du mécanisme de commande du dispositif de coupure du courant.
  • Le disque d'armement et l'arbre d'armement forment un ensemble rigide.
  • L'ensemble du disque d'armement et de l'arbre d'armement est mobile entre une première position dite position de repos et une deuxième position dite position d'armement.
  • Le premier organe élastique comporte en outre un ressort spiral d'ouverture comprenant une extrémité centrale solidaire de l'arbre d'armement et une extrémité périphérique solidaire du bâti.
  • Le ressort spiral d'ouverture et le ressort spiral de fermeture sont tous les deux élastiquement contraints lorsque la rotation du levier d'armement fait passer le disque d'armement de la première position dite position de repos à la deuxième position dite position d'armement.
    La butée de maintien est configurée pour maintenir le disque d'armement une fois que le disque d'armement a atteint la deuxième position et que le couple appliqué sur le disque d'armement par le levier d'armement devient inférieur au couple fourni par le ressort spiral d'ouverture et le ressort spiral de fermeture.
  • Le levier de fermeture peut passer d'une première position dite position de repos, dans laquelle le dispositif d'accrochage maintient la manivelle de commande, de sorte que le courant électrique ne circule pas dans le dispositif de coupure du courant, à une deuxième position dite position de fermeture, dans laquelle le dispositif d'accrochage libère la manivelle de commande, de sorte que le dispositif de coupure du courant est mis dans une position dans laquelle le courant électrique peut circuler dans le dispositif de coupure du courant.
  • Le dispositif d'accrochage du mécanisme de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant comprend un basculeur en liaison pivot par rapport au bâti, le basculeur étant mobile entre une position de maintien de la manivelle de commande et une position de libération de la manivelle de commande, et le basculeur est relié au levier de fermeture par une biellette de liaison.
  • Le mécanisme de commande comprend un disque de fermeture solidaire de la manivelle de commande et en liaison pivot par rapport à l'arbre d'armement.
    Le ressort spiral de fermeture comprend une extrémité centrale solidaire de l'arbre d'armement et une extrémité périphérique solidaire de la manivelle de commande.
    Le disque de fermeture comprend un galet de maintien.
  • Le dispositif d'accrochage comprend un levier d'activation pouvant effectuer un mouvement de rotation autour d'un axe.
  • Le levier d'activation est configuré pour sélectivement maintenir en position le disque de fermeture contre l'effet du ressort spiral de fermeture ou libérer le disque de fermeture de façon à permettre sa rotation sous l'effet du ressort spiral de fermeture.
  • Pour cela, une première extrémité du levier d'activation est configurée pour être en contact avec le disque de fermeture et une deuxième extrémité du levier d'activation est configurée pour être en contact avec le basculeur.
  • Selon un aspect du mécanisme de commande, le cliquet de chargement comprend une première zone de poussée configurée pour contraindre le deuxième organe élastique lorsque le disque d'armement passe de la première position à la deuxième position.
  • Le deuxième organe élastique peut ainsi exercer une force suffisante pour faire pivoter le cliquet de chargement une fois que le disque d'armement est maintenu par la butée de maintien.
  • La première zone de poussée est distante du deuxième organe élastique lorsque le disque d'armement est dans la première position dite position de repos.
  • La première zone de poussée est distante du deuxième organe élastique sur une première partie de la course de déplacement du disque d'armement de la première position dite position de repos à la deuxième position dite position d'armement.
  • Selon un autre aspect du mécanisme de commande, le cliquet de chargement comprend une deuxième zone de poussée configurée pour entrainer le levier de fermeture lorsque le cliquet de chargement passe de la position d'entrainement à la position libre.
  • La première zone de poussée est formée par une première portion d'un crochet saillant d'un corps du cliquet de chargement.
  • La deuxième zone de poussée est formée par une deuxième portion du crochet saillant du corps du cliquet de chargement.
  • La première zone de poussée et la deuxième zone de poussée sont disposées sur des bords opposés du crochet saillant du corps du cliquet de chargement.
  • Selon un mode de réalisation du mécanisme de commande, le levier de fermeture comprend une zone d'appui configurée pour recevoir une poussée de la deuxième zone de poussée du cliquet de chargement sous l'action du deuxième organe élastique.
  • Selon un exemple de réalisation, la zone d'appui du levier de fermeture s'étend dans un plan parallèle à l'axe de pivot du levier de fermeture.
  • Selon un aspect du mécanisme de commande, l'axe de pivot du cliquet de chargement par rapport au disque d'armement est parallèle à l'axe de pivot du disque d'armement.
  • Selon un aspect du mécanisme de commande, la distance entre une extrémité distale du crochet saillant du corps du cliquet de chargement et l'axe de pivot du disque d'armement est inférieure à la distance entre l'extrémité distale du crochet saillant du corps du cliquet de chargement et l'axe de pivot du cliquet de chargement par rapport au disque d'armement.
  • Cette disposition permet au disque d'armement de passer de la position de repos à la position d'armement sans que le cliquet de chargement ne touche le levier de fermeture, tout en permettant au cliquet de chargement d'entrer en contact avec le levier de fermeture et de faire pivoter celui-ci, lorsque le cliquet de chargement pivote de la position d'entrainement à la position libre.
  • Selon un mode de réalisation du mécanisme de commande, le cliquet de chargement comporte un logement configuré pour recevoir un pion d'entrainement d'un levier d'armement, de façon à entrainer le cliquet de chargement et faire passer le disque d'armement de la première position à la deuxième position.
  • La présence du logement et la liaison pivot entre le cliquet de chargement et le disque d'armement permet un engagement sélectif du levier d'armement avec le cliquet de chargement.
  • Le logement comprend une paroi d'engagement s'étendant selon une direction sensiblement radiale au disque d'armement, le pion d'entrainement étant en contact avec la paroi d'engagement lors de l'entrainement du cliquet de chargement.
  • La paroi d'engagement s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à une droite joignant la paroi d'engagement et l'axe de pivot du cliquet de chargement par rapport au disque d'armement. La paroi d'engagement s'étend selon une direction sensiblement parallèle à la direction d'extension du pion d'entrainement.
  • Ainsi, la force de frottement entre le pion d'entrainement et le cliquet de chargement exerce un couple de maintien élevé du cliquet de chargement par rapport au disque d'armement, ce qui tend à empêcher un pivotement du cliquet de chargement par rapport au disque d'armement. Cela permet au pion d'entrainement de rester au contact du cliquet de chargement tout au long de la course d'entrainement de celui-ci.
  • Selon un mode de réalisation du mécanisme de commande, le deuxième organe élastique est un ressort de torsion.
  • Le deuxième organe élastique est par exemple coaxial avec le levier de fermeture.
  • Selon un exemple de réalisation, le deuxième organe élastique est monté précontraint.
  • Selon un mode de réalisation du mécanisme e commande, le disque d'armement comprend un galet configuré pour rouler le long du pourtour d'un levier d'accrochage lorsque le disque d'armement passe de la première position à la deuxième position, la butée de maintien étant définie par une portion du pourtour du levier d'accrochage sur lequel le galet peut venir en appui.
  • Le profil donné au pourtour du levier d'accrochage permet de créer une butée de maintien ne limitant pas le mouvement du disque d'armement lorsque celui-ci passe de la position de repos à la position d'armement, mais empêchant le disque d'armement de revenir à la position de repos une fois que la position d'armement est atteinte.
  • L'axe de rotation du galet du disque d'armement est parallèle à l'axe de rotation du disque d'armement.
  • La portion du pourtour du levier d'accrochage formant butée de maintien pour le galet du disque d'armement s'étend selon une direction sensiblement parallèle à la direction radiale du disque d'armement.
  • Le mécanisme de commande comprend une butée anti-rotation configurée pour bloquer en rotation le levier d'accrochage lorsque le disque d'armement passe de la première position à la deuxième position.
  • Selon un exemple de mise en oeuvre du mécanisme de commande, l'arbre de rotation du galet du disque d'armement peut coulisser dans une fente du disque d'armement en contraignant un élément élastique de rappel.
  • Selon un aspect du mécanisme de commande, le levier d'armement comprend une tige configurée pour s'engager coaxialement dans l'arbre d'armement.
  • Le levier d'armement comprend un pion qui s'étend selon un axe parallèle à l'axe du levier d'armement.
  • Le pion est lié au corps du levier d'armement par une projection latérale s'étendant perpendiculairement à l'axe du levier d'armement.
  • En position d'engagement du levier d'armement, le levier d'armement et l'arbre d'armement sont coaxiaux.
  • Selon un mode de réalisation, le levier d'armement est configuré pour être entrainé manuellement par un opérateur. Le levier d'armement comprend une tige de préhension s'étendant perpendiculairement à l'axe du levier d'armement.
  • Selon un autre mode de réalisation, le levier d'armement est entrainé par un moteur électrique.
  • Le mécanisme de commande peut comprendre un premier ressort de rappel du cliquet de chargement configuré pour maintenir le cliquet de chargement dans la position d'entrainement lorsque le disque d'armement est dans la première position dite position de repos.
  • Le mécanisme de commande peut comprendre un deuxième ressort de rappel du cliquet de chargement configuré pour maintenir le cliquet de chargement dans la position libre lorsque le disque d'armement passe de la deuxième position à la première position.
  • La divulgation concerne aussi un dispositif de coupure de courant comportant un mécanisme de commande tel que décrit précédemment.
  • La divulgation se rapporte également à un appareil électrique comportant un dispositif de coupure de courant tel que décrit ci-dessus, le dispositif de coupure étant agencé pour sélectivement autoriser ou interdire le passage de courant dans l'appareil électrique.
    • Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels :
    • [Fig. 1] est une représentation schématique d'un appareil électrique intégrant un mécanisme de commande selon l'invention,
    • [Fig. 2] est une vue de côté, partielle, d'un mécanisme de commande selon l'invention, le mécanisme de commande étant placé dans une première position,
    • [Fig. 3] est une autre vue de côté, partielle, du mécanisme de commande de la figure 2, le mécanisme de commande étant placé dans une deuxième position,
    • [Fig. 4] est une autre vue de côté, partielle, du mécanisme de commande de la figure 2, le mécanisme de commande étant placé dans une troisième position,
    • [Fig. 5] est une autre vue de côté, partielle, du mécanisme de commande de la figure 2, le mécanisme de commande étant placé dans une quatrième position,
    • [Fig. 6] est une autre vue de côté, partielle, du mécanisme de commande de la figure 2, le mécanisme de commande étant placé dans une cinquième position,
    • [Fig. 7] est une autre vue de côté, partielle, du mécanisme de commande de la figure 2, le mécanisme de commande étant placé dans une sixième position,
    • [Fig. 8] est une vue en perspective, partielle, du mécanisme de commande des figures 2 à 7,
    • [Fig. 9] est une autre vue en perspective, partielle, du mécanisme de commande des figures 2 à 7,
    • [Fig. 10] est une vue de côté du mécanisme de commande représenté à la figure 9.
    Description des modes de réalisation
  • Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations. Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.
  • On a représenté sur la figure 1 un appareil électrique 10 comportant un dispositif de coupure de courant 50. Le dispositif de coupure de courant 50 est agencé pour sélectivement autoriser ou interdire le passage de courant dans l'appareil électrique 10.
  • L'appareil électrique 10 comprend trois conducteurs électriques 11, 12, 13 correspond respectivement aux trois phases d'un circuit électrique de moyenne tension. Chaque conducteur électrique 11, 12, 13 comprend respectivement un contact mobile 21, 22, 23 et un contact fixe 24, 25, 26. Les contacts mobiles 21, 22, 23 du dispositif de coupure de courant 50 sont mobiles en rotation entre une position dans laquelle les contacts mobiles 21, 22, 23 sont respectivement éloignés des contacts fixes 24, 25, 26, et une position dans laquelle les contacts mobiles 21, 22, 23 sont respectivement au contact des contacts fixes 24, 25, 26.
  • Le dispositif de coupure de courant 50 comportant un mécanisme 100 de commande qui va être décrit ci-dessous.
  • Le mécanisme 100 de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant 50 comprend :
    • un levier d'armement 111,
    • un arbre d'armement 300 en liaison pivot par rapport à un bâti 200,
    • un premier organe élastique 104 comportant un ressort spiral de fermeture 106 comprenant une extrémité centrale 106a solidaire de l'arbre d'armement 300 et une extrémité périphérique 106b solidaire d'une manivelle de commande 250 liée au dispositif de coupure du courant 50,
    • un disque d'armement 107, solidaire de l'arbre d'armement 300, mobile entre une première position P1 dite position de repos et une deuxième position P2 dite position d'armement,
    • un cliquet de chargement 213, en liaison pivot par rapport au disque d'armement 107, le cliquet de chargement 213 pouvant passer d'une première position P'1 dite position d'entrainement, dans laquelle le levier d'armement 111 entraine le disque d'armement 107 par l'intermédiaire du cliquet de chargement 213, à une deuxième position P'2 dite position libre, dans laquelle le levier d'armement 111 est libre en rotation par rapport au disque d'armement 107,
      une rotation du levier d'armement 111 selon un premier sens de rotation dit sens d'armement faisant passer le disque d'armement 107 de la première position P1 à la deuxième position P2 en contraignant le premier organe élastique 104,
    • une butée de maintien 217 configurée pour maintenir le disque d'armement 107 une fois que le disque d'armement 107 a atteint la deuxième position P2 et que le couple appliqué sur le disque d'armement 107 par le levier d'armement 111 devient inférieur au couple fourni par le premier organe élastique 104,
    • un dispositif d'accrochage 80 mobile entre une première position dans laquelle la manivelle de commande 250 est maintenue immobile et une deuxième position dans laquelle la manivelle de commande peut se déplacer sous l'action du ressort spiral de fermeture 106,
    • un levier de fermeture 109, en liaison pivot par rapport au bâti 200, configuré pour faire passer le dispositif d'accrochage 80 de la première position à la deuxième position et provoquer ainsi la fermeture du dispositif de coupure de courant 50,
    • un deuxième organe élastique 112 configuré pour faire passer le cliquet de chargement 213 de la position d'entrainement P'1 à la position libre P'2 lorsque le disque d'armement 107 est maintenu par la butée de maintien 217,
    et le cliquet de chargement 213 est configuré pour déplacer le levier de fermeture 109 de la première position à la deuxième position lorsque le cliquet de chargement 213 passe de la position d'entrainement P'1 à la position libre P'2, de façon à provoquer la fermeture du dispositif de coupure de courant 50.
  • Une fois que le levier d'armement 111 a suffisamment tourné lors la manoeuvre d'armement, la force appliquée par le premier organe élastique 104 peut ainsi être reprise par la butée de maintien 217, car le disque d'armement 107 peut prendre appui sur la butée de maintien 217. La force exercée par le levier d'armement 111 sur le cliquet de chargement 213 diminue donc jusqu'à pratiquement s'annuler. La force exercée par le deuxième organe élastique 112 sur le cliquet de chargement 213 devient alors supérieure à la force de maintien exercée par le levier d'armement 111, cette force de maintien résultant du frottement entre le levier d'armement 111 et le cliquet de chargement 213. Le cliquet de chargement 213 peut ainsi pivoter par rapport au disque d'armement 107 sous l'action du deuxième organe élastique 112, et déclencher la rotation du levier de fermeture 109. Le levier de fermeture 109 entraîne la libération du dispositif d'accrochage 80, ce qui permet de libérer la manivelle de commande 250 et provoque la rotation des contacts électriques mobiles du dispositif de coupure du courant 50. Le circuit électrique est ainsi fermé, ce qui permet le passage du courant électrique dans l'appareil électrique 10. Comme le disque d'armement 107 est fixe et en contact avec la butée de maintien 217 lors du déclenchement de la fermeture du dispositif de coupure de courant 50, il n'y a pas de chocs mécaniques entre le disque d'armement 107 et la butée de maintien 217 lors de la phase de fermeture du circuit électrique. Les contraintes mécaniques sur les pièces du mécanisme de commande 100 sont réduites, et ce augmente leur longévité. La durabilité du mécanisme de commande 100 est améliorée.
  • Le bâti 200 est un bâti du mécanisme de commande 100 du dispositif de coupure du courant 50. Le bâti 200 est rigide et supporte mécaniquement les différentes pièces du mécanisme de commande 100. Le bâti 200 est représenté schématiquement sur la figure 8, et n'est pas représenté sur les autres figures.
  • Le disque d'armement 107 et l'arbre d'armement 300 forment un ensemble rigide. Le disque d'armement 107 peut être fixé à l'arbre d'armement 300 par exemple par sertissage, ou par soudure.
  • Le disque d'armement 107 a une forme générale de disque ajouré. Le disque d'armement 107 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation D1 de l'arbre d'armement 300. Le disque d'armement 107 est par exemple formé dans une tôle plane.
  • L'ensemble du disque d'armement 107 et de l'arbre d'armement 300 est mobile entre une première position P1, dite position de repos, et une deuxième position P2 dite position d'armement.
  • Le levier d'armement 111 comprend une tige 111d configurée pour s'engager coaxialement dans l'arbre d'armement 300. Le corps cylindrique 111a du levier d'armement 111 se prolonge par la tige 111d. L'arbre d'armement 300 comprend à une extrémité axiale une chambre cylindrique pouvant recevoir la tige 111d.
  • En position d'engagement du levier d'armement 111, le levier d'armement 111 et l'arbre d'armement 300 sont coaxiaux, comme représenté sur la figure 8. L'axe D1 est l'axe commun du levier d'armement 111 et de l'arbre d'armement 300.
  • Le levier d'armement 111 comprend un pion 111c qui s'étend selon un axe parallèle à l'axe du levier d'armement 111. L'axe du pion 111c est distant de l'axe D1. Le pion 111c est lié au corps 111a du levier d'armement 111 par une projection latérale 111b s'étendant perpendiculairement à l'axe du levier d'armement 111.
    Le pion d'entrainement 111c permet d'entrainer en rotation le disque d'armement 107, par l'intermédiaire du cliquet de chargement 213.
  • Selon le mode de réalisation illustré, le levier d'armement 111 est configuré pour être entrainé manuellement par un opérateur. Lorsque l'opérateur souhaite réaliser une fermeture du circuit électrique de l'appareil électrique 10, il introduit le levier d'armement 111 dans l'arbre d'armement 300 afin de réaliser la manoeuvre du mécanisme de commande 100.
  • Le levier d'armement 111 comprend une tige de préhension s'étendant perpendiculairement à l'axe du levier d'arment 111. La tige de préhension, non représentée sur les figures, a une longueur procurant un bras de levier suffisant pour que la manoeuvre du mécanisme de commande 100 soit facile pour l'opérateur. La manoeuvre du levier d'armement, par l'intermédiaire de la tige de préhension, fait passer l'ensemble du disque d'armement 107 et de l'arbre d'armement 300 de la première position P1, dite position de repos, à la deuxième position P2 dite position d'armement. Une fois la fermeture du circuit réalisé, le levier d'armement 111 peut être dégagé de l'arbre d'armement 300.
  • Selon un autre mode de réalisation, non représenté, le levier d'armement 111 est entrainé par un moteur électrique. Dans ce cas, l'opérateur active le pilotage du moteur électrique pour déclencher la manoeuvre du mécanisme de commande. Le principe de fonctionnement du mécanisme de commande 100 reste identique. Le levier d'armement 111 est dans ce mode de réalisation lié en permanence avec l'arbre d'armement 300.
  • Le cliquet de chargement 213 est configuré pour pivoter par rapport au disque d'armement 107, selon un axe de pivot D2. L'axe de pivot D2 du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107 est parallèle à l'axe de pivot D1 du disque d'armement 107.
  • Le cliquet de chargement 213 est fixe en translation par rapport au disque d'armement 107. Le cliquet de chargement 213 est plan. Le cliquet de chargement 213 est par exemple formé dans une tôle plane.
  • Le premier organe élastique 104 comprend un ressort spiral de fermeture 106 comprenant une extrémité centrale 106a solidaire de l'arbre d'armement 300 et une extrémité périphérique 106b solidaire d'une manivelle de commande 250.
    On entend, par le fait que deux pièces sont solidaires l'une de l'autre, que ces deux pièces sont rigidement liées l'une à l'autre.
    Comme illustré sur la figure 10, l'extrémité centrale 106a est encastrée dans une fente 300a s'étendant radialement vers le centre de l'arbre 300.
  • Le premier organe élastique 104 comprend en outre un ressort spiral d'ouverture comprenant une extrémité centrale solidaire de l'arbre d'armement 300 et une extrémité périphérique solidaire du bâti 200.
  • Le ressort spiral d'ouverture et le ressort spiral de fermeture 106 sont tous les deux mis en tension lors de la rotation de l'arbre d'armement 300.
  • La butée de maintien 217 est configurée pour maintenir le disque d'armement 107 une fois que le disque d'armement 107 a atteint la deuxième position P2 et que le couple appliqué sur le disque d'armement 107 par le levier d'armement 111 devient inférieur au couple appliqué par le ressort spiral d'ouverture et le ressort spiral de fermeture 106.
  • Le levier de fermeture 109 peut passer d'une première position P"1 dite position de repos, dans laquelle le dispositif d'accrochage 80 maintient la manivelle de commande 250, de sorte que le courant électrique ne circule pas dans le dispositif de coupure du courant 50, à une deuxième position P"2 dite position de fermeture, dans laquelle le dispositif d'accrochage 80 libère la manivelle de commande 250, de sorte que le dispositif de coupure du courant 50 est mis dans une position dans laquelle le courant électrique peut circuler dans le dispositif de coupure du courant 50.
  • Dans la première position P"1 dite position de repos, le ressort de fermeture 106 est maintenu sous contrainte. Dans la deuxième position P"2 dite position de fermeture, le ressort de fermeture 106 est libéré, de sorte que l'énergie potentielle élastique accumulée par le ressort de fermeture 106 lors de la manoeuvre d'armement permet d'actionner les contacts mobiles du dispositif de coupure de courant 50 et d'ainsi fermer le circuit électrique. Pour cela, les contacts mobiles 21, 22, 23 correspondant chacun à une phase du circuit électrique pivotent conjointement de façon à venir chacun respectivement en contact avec un contact fixe 24, 25, 26.
    Les composants internes établissant une liaison cinématique entre la manivelle de commande 250 et les contacts mobiles 21, 22, 23 n'ont pas été représentés de manière détaillée, et sont schématisés sur la figure 10 par la ligne en pointillés avec le signe 90.
  • Les figures 9 et 10 illustre plus particulièrement les composants réalisant le déplacement des contacts mobiles du dispositif de coupure du courant 50.
  • Le dispositif d'accrochage 80 du mécanisme 100 de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant 50, détaillé sur la figure 9, comprend un basculeur 115 en liaison pivot par rapport au bâti 200.
  • Le basculeur 115 est mobile entre une position de maintien de la manivelle de commande 250 et une position de libération de la manivelle de commande 250.
    Le basculeur 115 est relié au levier de fermeture 109 par une biellette de liaison 120.
  • Le mécanisme 100 de commande comprend un disque de fermeture 108 solidaire de la manivelle de commande 250 et en liaison pivot par rapport à l'arbre d'armement 300. Le sous-ensemble formé par le disque de fermeture 108 et la manivelle de commande 250 est ainsi en liaison pivot par rapport à l'arbre d'armement 300. Le disque de fermeture 108 et la manivelle de commande 250 pivotent tous les deux par rapport à l'arbre d'armement 300, et sont axialement décalés l'un par rapport à l'autre le long de l'arbre d'armement 300.
    Le ressort spiral de fermeture 106, visible sur la figure 10, comprend une extrémité centrale 106a solidaire de l'arbre d'armement 300 et une extrémité périphérique 106b solidaire de la manivelle de commande 250.
  • Le disque de fermeture 108 comprend un galet de maintien 230. Le galet de maintien 230 peut coulisser dans une fente radiale 108c du disque de fermeture 108.
    Le disque de fermeture 108 et le disque d'armement 107 sont coaxiaux et sont décalés l'un par rapport à l'autre le long de l'arbre d'armement 300. La comparaison des figures 8 et 9 illustre ce décalage le long de la direction d'extension axiale de l'arbre d'armement 300.
  • Le dispositif d'accrochage 80 comprend un levier d'activation 215 pouvant effectuer un mouvement de rotation autour d'un axe D7.
    Le levier d'activation 215 est configuré pour sélectivement maintenir en position le disque de fermeture 108 contre l'effet du ressort spiral de fermeture 106 ou libérer le disque de fermeture 108 de façon à permettre sa rotation sous l'effet du ressort spiral de fermeture 106.
    Pour cela, une première extrémité 215a du levier d'activation 215 est configurée pour être en contact avec le disque de fermeture 108 et une deuxième extrémité 215b du levier d'activation 215 est configurée pour être en contact avec le basculeur 115.
    La manivelle de commande 250 est solidaire du disque de fermeture 108 et l'ensemble est en liaison pivot par rapport à l'arbre d'armement 300.
    Le basculeur 115 comprend une zone d'accroche 115b de la biellette de liaison 120, visible sur les figures 2 à 6.
    Comme on peut le voir sur la figure 9, le basculeur 115 comprend également une demi-lune 117, c'est-à-dire une portion en forme d'un demi-cylindre pouvant pivoter autour d'un axe D6.
    Le levier d'activation 215 a une forme générale en L avec une première extrémité 215a et une deuxième extrémité 215b. Suivant la position angulaire du basculeur 115, le levier d'activation 215 est maintenu par la demi-lune 117 au niveau de sa deuxième extrémité 215b, ou peut se dégager de la demi-lune 117. Dans la position de la figure 9, le galet de maintien 230 est en appui sur le levier 215 au niveau de sa première extrémité 215a, et le levier 215 est en appui contre la portion en demi-lune 117 du basculeur 115 au niveau de sa deuxième extrémité 215b. Le levier 215 étant bloqué par la demi-lune 117 du basculeur 115, le levier 215 ne peut pas tourner sous l'effet du couple appliqué par le ressort de fermeture 106. Autrement dit, le dispositif d'accrochage 80 bloque la rotation de l'ensemble du disque de fermeture 108 et de la manivelle de commande 250 sous l'action du ressort de fermeture 106. La figure 9 représente le dispositif d'accrochage 80 mobile dans la première position, dans laquelle la manivelle de commande 250 est maintenue immobile. Lorsque le levier de fermeture 109 entraine en rotation le basculeur 115 par l'intermédiaire de la biellette de liaison 120, la deuxième extrémité 215b du levier d'activation 215 est dégagée de la demi-lune 117. Le levier d'activation 215 peut alors pivoter par rapport à l'axe D7 sous l'effet du couple appliqué au niveau de la première extrémité 215a par le galet de maintien 230, sous l'effet de l'état de tension du ressort de fermeture 106.
    Le signe F6 schématise le sens de rotation du levier d'activation 215 sous l'effet du couple appliqué par le ressort de fermeture 106 par l'intermédiaire du galet 230. L'ensemble formé par le disque de fermeture 108 et la manivelle de commande 250 pivote selon le sens de rotation indiqué par le signe F7.
    La manivelle de commande 250 fait ainsi pivoter les contacts 21, 22, 23, ce qui permet le passage du courant dans l'appareil électrique 10. Pour cela, une ouverture 250a de la manivelle de commande 250, en forme de fente, actionne une liaison cinématique 90 liée aux contacts 21, 22, 23.
    La liaison cinématique 90 entre la manivelle de commande 250 et les contacts 21, 22, 23 n'a pas été représentée en détail, et représentée de manière schématique sur la figure 10.
  • Les figures 2 à 6 illustrent plus particulièrement des composants du mécanisme de commande 100 permettant de commander le dispositif d'accrochage 80 pour libérer la manivelle de commande 250.
  • Le cliquet de chargement 213 comprend une première zone de poussée 213f configurée pour contraindre le deuxième organe élastique 112 lorsque le disque d'armement 107 passe de la première position P1 à la deuxième position P2.
  • Le deuxième organe élastique 112 peut ainsi exercer une force suffisante pour faire pivoter le cliquet de chargement 213 une fois que le disque d'armement 107 est maintenu par la butée de maintien 217.
  • La première zone de poussée 213f est distante du deuxième organe élastique 112 lorsque le disque d'armement 107 est dans la première position P1 dite position de repos.
  • La première zone de poussée 213f est distante du deuxième organe élastique 112 sur une première partie de la course de déplacement du disque d'armement 107 de la première position P1, dite position de repos, à la deuxième position P2, dite position d'armement.
  • Autrement dit, le cliquet de chargement 213 n'est pas en contact avec le deuxième organe élastique 112 lorsque le disque d'armement 107 est dans la première position P1, ni pendant une phase initiale de la course de déplacement du disque d'armement 107. La figure 2 correspond à cet état.
  • Le cliquet de chargement 213 comprend une deuxième zone de poussée 213g configurée pour entrainer le levier de fermeture 109 lorsque le cliquet de chargement 213 passe de la position d'entrainement P'1 à la position libre P'2.
  • La deuxième zone de poussée 213g est configurée pour exercer une poussée sur le levier de fermeture 109 lorsque le cliquet de chargement 213 passe de la position d'entrainement P'1 à la position libre P'2, de façon à faire pivoter le levier de fermeture 109. Le levier de fermeture 109 peut pivoter autour de l'axe de pivot D3.
  • La première zone de poussée 213f est formée par une première portion d'un crochet 213d saillant d'un corps 213c du cliquet de chargement 213. La deuxième zone de poussée 213g est formée par une deuxième portion du crochet 213d saillant du corps 213c du cliquet de chargement 213.
  • La première zone de poussée 213f et la deuxième zone de poussée 213g sont disposées sur des bords opposés du crochet 213d saillant du corps 213c du cliquet de chargement 213.
  • Le levier de fermeture 109 comprend une zone d'appui 109a configurée pour recevoir une poussée de la deuxième zone de poussée 213g du cliquet de chargement 213 sous l'action du deuxième organe élastique 112.
  • La zone d'appui 109a du levier de fermeture 109 s'étend dans un plan parallèle à l'axe de pivot D3 du levier de fermeture 109. Selon l'exemple illustré, la zone d'appui 109a du levier de fermeture 109 s'étend dans un plan passant par l'axe de pivot D3.
  • Le levier de fermeture 109 a la forme générale d'un secteur angulaire dont le sommet coïncide sensiblement avec l'axe de rotation D3.
  • Le mécanisme 100 de commande comprend un basculeur 115 configuré pour entrainer le dispositif d'accrochage 80 et provoquer ainsi la fermeture du dispositif de coupure de courant 50. Le basculeur 115 est en liaison pivot par rapport au bâti 200. Le basculeur 115 est relié au levier de fermeture 109 par une biellette de liaison 120. Le basculeur 115 est configuré pour entrainer le dispositif d'accrochage 80 et provoquer ainsi la fermeture du dispositif de coupure de courant 50.
    Le basculeur 115 a une forme longiligne, et peut pivoter autour d'un axe D6 distant de chaque extrémité du basculeur 115.
  • Le cliquet de chargement 213 passe de la première position P'1, dite position d'entrainement, à la deuxième position P'2, dite position libre, par un mouvement de pivotement. L'amplitude angulaire a de la course de pivotement du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107 est comprise entre 5° et 40°. Cette amplitude angulaire a du déplacement cliquet de chargement 213 autour de l'axe D2 est schématisée à la figure 6.
  • Comme représenté sur la figure 7, la distance L1 entre une extrémité distale 213h du crochet 213d saillant du corps 213c du cliquet de chargement 213 et l'axe de pivot D1 du disque d'armement 107 est inférieure à la distance L2 entre l'extrémité distale 213h du crochet 213d saillant du corps 213c du cliquet de chargement 213 et l'axe de pivot D2 du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107.
  • Grâce à cette disposition, le disque d'armement 107 peut passer de la position de repos P1 à la position d'armement P2 sans que le cliquet de chargement 213 ne touche le levier de fermeture 109. A l'inverse, lorsque le cliquet de chargement 213 pivote de la position d'entrainement P'1 à la position libre P'2 sous l'action du deuxième organe élastique 112, le cliquet de chargement 213 rencontre le levier de fermeture 109 et fait pivoter celui-ci. Le levier de fermeture 109 fait ainsi pivoter le basculeur 115, sous l'effet de la traction générée par la biellette de liaison 120.
  • Sur la figure 7, le signe T1 schématise la trajectoire de l'extrémité distale 213h du crochet 213d lors la rotation du disque d'armement 107 autour de l'axe D1. Le signe T2 schématise la trajectoire de l'extrémité distale 213h du crochet 213d lors la rotation du cliquet de chargement 213 autour de l'axe D2.
    La zone hachurée désignée par le signe A indique la zone dans laquelle la trajectoire T2 est plus éloignée de l'axe D1 que la trajectoire T1, ce qui permet au cliquet de chargement 213 de ne pas toucher le levier de fermeture 109 lors de la rotation du disque d'armement selon le sens de rotation indiqué par la flèche F2, et d'actionner le levier de fermeture 109 lors de la rotation du cliquet de chargement 213 selon le sens de rotation indiqué par la flèche F4.
  • Le cliquet de chargement 213 comporte un logement 213e configuré pour recevoir le pion d'entrainement 111c du levier d'armement 111, de façon à entrainer le cliquet de chargement 213 et faire passer le disque d'armement 107 de la première position P1 à la deuxième position P2.
  • La présence du logement 213e et la liaison pivot entre le cliquet de chargement 213 et le disque d'armement 107 permet un engagement sélectif du levier d'armement 111 avec le cliquet de chargement 213. Ainsi, suivant la position angulaire du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107, le pion d'entrainement 111c du levier d'armement 111 peut soit s'engager dans le logement 213e et permettre au levier d'armement 111 d'entrainer le disque d'armement 107, soit laisser le pion d'entrainement 111 libre par rapport au disque d'armement 107.
  • Le logement 213e comprend une paroi d'engagement 213b s'étendant selon une direction A1 sensiblement radiale au disque d'armement 107. Le pion d'entrainement 111c est en contact avec la paroi d'engagement 213b lors de l'entrainement du cliquet de chargement 213.
  • Comme mis en évidence sur la figure 5, la paroi d'engagement 213b s'étend selon une direction A1 sensiblement perpendiculaire à une droite A2 joignant la paroi d'engagement 213b et l'axe de pivot D2 du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107. La paroi d'engagement 213b s'étend ainsi selon une direction A1 sensiblement parallèle à la direction d'extension du pion d'entrainement 111c.
  • Ainsi, lorsque le pion d'entrainement 111c entraine le disque d'armement 107 par l'intermédiaire du cliquet de chargement 213, la force de frottement entre le pion d'entrainement 111c et le cliquet de chargement 213 exerce un couple de maintien élevé du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107, ce qui tend à empêcher un pivotement du cliquet de chargement 213 par rapport au disque d'armement 107. Cela permet au pion d'entrainement 111c de rester au contact du cliquet de chargement 213 tant que le levier d'armement 111 exerce un couple d'entrainement sur le cliquet de chargement 213, c'est à dire tout au long de la course d'entrainement du disque d'armement 107.
  • Le deuxième organe élastique 112 est un ressort de torsion. Le deuxième organe élastique 112 est ici coaxial avec le levier de fermeture 109. Le ressort de torsion 112 comprend deux brins rectilignes reliés par un enroulement de spires concentriques.
    Le deuxième organe élastique 112 est par exemple monté précontraint.
  • Le disque d'armement 107 comprend un galet 220 configuré pour rouler le long du pourtour d'un levier d'accrochage 214 lorsque le disque d'armement 107 passe de la première position P1 à la deuxième position P2. La butée de maintien 217 est définie par une portion du pourtour du levier d'accrochage 214 sur lequel le galet 220 peut venir en appui.
  • Le profil donné au pourtour du levier d'accrochage 214 permet de créer une butée de maintien ne limitant pas le mouvement au disque d'armement 107 lorsque celle-ci passe de la position de repos P1 à la position d'armement P2, mais empêchant le disque d'armement 107 de revenir à la position de repos P1 une fois que la position d'armement P2 est atteinte.
  • Le levier d'accrochage 214 a une forme générale longiligne, et peut pivoter autour d'un axe D5 distant de chaque extrémité. Une portion 214c du pourtour du levier d'accrochage 214 forme une surface de roulement pour le galet 220, à la manière d'un chemin de came.
  • Le galet 220 possède un axe de rotation D4. L'axe de rotation D4 du galet 220 du disque d'armement 107 est parallèle à l'axe de rotation D1 du disque d'armement 107.
  • La portion du pourtour du levier d'accrochage 214 formant butée de maintien 217 pour le galet 220 du disque d'armement 107 s'étend selon une direction A3 sensiblement parallèle à une direction radiale du disque d'armement 107.
  • Le mécanisme de commande 100 comprend une butée anti-rotation 125 configurée pour bloquer en rotation le levier d'accrochage 214 lorsque le disque d'armement 107 passe de la première position P1 à la deuxième position P2.
  • La butée anti-rotation 125 a ici une forme de demi-lune. Une extrémité 214a du levier d'accrochage 214, opposée à la butée de maintien 217 par rapport à l'axe de pivot D5 du levier d'accrochage 214, est en appui sur la butée anti-rotation 125, ce qui empêche le levier d'accrochage 214 de tourner sous la poussée exercée par le galet 220.
  • L'arbre de rotation du galet 220 peut coulisser dans une fente 107c du disque d'armement 107 en contraignant un élément élastique de rappel.
  • Le mécanisme de commande 100 comprend un premier ressort de rappel 221 du cliquet de chargement 213 configuré pour maintenir le cliquet de chargement 213 dans la position d'entrainement P'1 lorsque le disque d'armement 107 est dans la première position P1 dite position de repos.
  • Le mécanisme de commande 100 comprend un deuxième ressort de rappel 222 du cliquet de chargement 213 configuré pour maintenir le cliquet de chargement 213 dans la position libre P'2 lorsque le disque d'armement 107 passe de la deuxième position P2 à la première position P1.
  • Les axes de pivot D1, D2, D3, D4, D5, D6 et D7 sont parallèles entre eux.
  • Les figures 2 à 6 représentent différentes phases successives d'une manoeuvre du mécanisme de commande 100 visant à fermer le circuit électrique de l'appareil électrique 10 afin de permettre une circulation de courant. Les vues 2 à 6 sont dans un ordre chronologique.
  • La figure 2 illustre la position initiale des différentes pièces du mécanisme de commande 100 au début de la manoeuvre visant à fermer le circuit électrique.
    Le levier d'armement 111 est déjà inséré dans l'arbre d'armement 300, l'étape d'insertion du levier d'armement 111 dans l'arbre d'armement 300 n'a pas été représentée.
  • Sur la figure 2, le premier ressort de rappel 221 est en contact avec le cliquet de chargement 213, et maintient le cliquet de chargement 213 dans la position d'entrainement P'1. Le pion d'entrainement 111c du levier d'armement 111 est engagé dans le logement 213e du cliquet de chargement 213, et le bord du pion 111c est en appui contre la surface 213b du cliquet de chargement 213.
    La flèche F1 indique le couple appliqué au levier d'armement 111 par l'opérateur effectuant l'opération de fermeture du circuit. La flèche F2 indique le sens de rotation du disque d'armement 107 résultant du couple appliqué sur le levier d'armement 111.
    Le galet 220 roule sur le pourtour du levier d'accrochage 214 pendant le déplacement du disque d'armement 107.
    Le crochet 213d du cliquet de chargement 213 est distant du deuxième organe élastique 112.
  • La figure 3 illustre la position des différentes pièces du mécanisme de commande 100 en fin de la course de déplacement du levier d'armement 111, c'est-à-dire lorsque l'amplitude de déplacement est maximale. Dans cette position, l'opérateur exerce un couple sur le levier d'armement 111 de façon à maintenir le disque d'armement 107 dans la position correspondant au déplacement maximal, contre l'effet du premier organe élastique 104. Le deuxième organe élastique 112 est contraint par le cliquet de chargement 213. En effet, la première zone de poussée 213f du crochet 213d est en prise avec un brin du deuxième organe élastique 112. Le deuxième organe élastique 112 exerce sur le cliquet de chargement 213 un effort tendant à faire tourner celui-ci selon un sens anti-horaire selon l'angle de vue de la figure, mais un tel mouvement de rotation n'est pas possible car la force de frottement s'exerçant entre le pion 111c et le cliquet de chargement 213, au niveau de la surface d'appui 213b, génère un couple supérieur à celui généré par le deuxième organe élastique 112. La flèche F1 indique, comme précédemment, le couple appliqué par l'opérateur sur le levier d'armement 111.
    Un jeu, désigné par le signe j, existe entre le galet 220 et l'extrémité du levier 214 formant butée de maintien 217. Le galet 220 est en vis-à-vis de la butée de maintien 217, sans être en contact avec celle-ci. Le jeu j caractérise la surcourse du disque d'armement 107 par rapport à la course minimale permettant au galet 220 de venir en appui sur la butée de maintien 217.
  • La figure 4 illustre la position des différentes pièces une fois que l'opérateur a commencé à relâcher la force appliquée au levier d'armement 11.
    Le couple appliqué par l'opérateur sur le levier d'armement 111 devient inférieur au couple exercé par le premier organe élastique 104. Le disque d'armement 107 tourne selon le sens de rotation indiqué par la flèche F3, c'est-à-dire le sens anti-horaire sur la figure, jusqu'à ce que le galet 220 vienne en appui sur la surface de butée 217. La surface de butée 217 reprend ainsi le couple exercé par le premier organe élastique 104. Le couple de maintien du cliquet de chargement 213, généré par la force de frottement entre le pion d'entrainement 111c et la paroi d'engagement 213b, devient inférieur au couple exercé par le deuxième organe élastique 112. Le cliquet de chargement 213 peut donc commencer à pivoter.
  • La figure 5 illustre la position des différentes pièces pendant le pivotement du cliquet de chargement 213.
  • Sous l'effet de la poussée du deuxième organe élastique 112, le cliquet de chargement 213 pivote autour de son axe de pivot D2, comme indiqué par la flèche F4. La deuxième zone de poussée 213g du cliquet de chargement 213 se rapproche de la zone d'appui 109a du levier de fermeture 109.
    Le disque d'armement 107 est immobile, le galet 220 étant toujours en appui sur la butée de maintien 217.
  • La figure 6 illustre la position des différentes pièces en fin de pivotement du cliquet de chargement 213, et montre le pivotement du levier de commande 109 et le déclenchement associé du dispositif d'accrochage 80.
    La deuxième zone de poussée 213g exerce une poussée sur la surface d'appui 109a, ce qui fait pivoter le levier de fermeture 109, comme schématisé par la flèche F5. Le levier de fermeture 109 entraine en rotation le basculeur 115, par l'intermédiaire de la biellette de liaison 120.
    Le basculeur 115 active le dispositif d'accrochage 80, c'est à dire libère le levier d'activation 215, ce qui permet à la manivelle de commande 250 de déclencher la rotation des trois contacts mobiles 21, 22, 23.
    Le disque d'armement 107 est immobile, le galet 220 étant toujours en appui sur la butée de maintien 217. La flèche F4 indique comme précédemment le sens de pivotement du cliquet de chargement 213.
  • Le déclenchement de la fermeture des contacts 21, 22, 23 ne peut être obtenu que si le galet 220 dépasse la butée de maintien 217, c'est-à-dire seulement si la course de déplacement appliquée au levier d'armement correspond à la course totale prévue. Ainsi, une fermeture intempestive par un déplacement de faible amplitude n'est pas possible.
  • Le fonctionnement est identique pour les variantes de réalisation dans laquelle le levier d'armement 111 est mis en mouvement par un moteur électrique. Un module électronique de contrôle gère l'application du couple et l'amplitude de déplacement du moteur électrique.

Claims (13)

  1. Mécanisme (100) de commande de fermeture et d'ouverture d'un dispositif de coupure du courant (50), le mécanisme (100) comprenant :
    - un levier d'armement (111),
    - un arbre d'armement (300) en liaison pivot par rapport à un bâti (200),
    - un premier organe élastique (104) comportant un ressort spiral de fermeture (106) comprenant une extrémité centrale (106a) solidaire de l'arbre d'armement (300) et une extrémité périphérique (106b) solidaire d'une manivelle de commande (250) liée au dispositif de coupure du courant (50),
    - un disque d'armement (107), solidaire de l'arbre d'armement (300), mobile entre une première position (P1) dite position de repos et une deuxième position (P2) dite position d'armement,
    - un cliquet de chargement (213), en liaison pivot par rapport au disque d'armement (107), le cliquet de chargement (213) pouvant passer d'une première position (P'1) dite position d'entrainement, dans laquelle le levier d'armement (111) entraine le disque d'armement (107) par l'intermédiaire du cliquet de chargement (213), à une deuxième position (P'2) dite position libre, dans laquelle le levier d'armement (111) est libre en rotation par rapport au disque d'armement (107),
    dans lequel une rotation du levier d'armement (111) selon un premier sens de rotation dit sens d'armement fait passer le disque d'armement (107) de la première position (P1) à la deuxième position (P2) en contraignant le premier organe élastique (104),
    - une butée de maintien (217) configurée pour maintenir le disque d'armement (107) une fois que le disque d'armement (107) a atteint la deuxième position (P2) et que le couple appliqué sur le disque d'armement (107) par le levier d'armement (111) devient inférieur au couple fourni par le premier organe élastique (104),
    - un dispositif d'accrochage (80) mobile entre une première position dans laquelle la manivelle de commande (250) est maintenue immobile et une deuxième position dans laquelle la manivelle de commande (250) peut se déplacer sous l'action du ressort spiral de fermeture (106),
    - un levier de fermeture (109), en liaison pivot par rapport au bâti (200), configuré pour faire passer le dispositif d'accrochage (80) de la première position à la deuxième position et provoquer ainsi la fermeture du dispositif de coupure de courant (50),
    - un deuxième organe élastique (112) configuré pour faire passer le cliquet de chargement (213) de la position d'entrainement (P'1) à la position libre (P'2) lorsque le disque d'armement (107) est maintenu par la butée de maintien (217),
    dans lequel le cliquet de chargement (213) est configuré pour entrainer le levier de fermeture (109) lorsque le cliquet de chargement (213) passe de la position d'entrainement (P'1) à la position libre (P'2), de façon à provoquer la fermeture du dispositif de coupure de courant (50).
  2. Mécanisme (100) de commande selon la revendication 1, dans lequel le cliquet de chargement (213) comprend une première zone de poussée (213f) configurée pour contraindre le deuxième organe élastique (112) lorsque le disque d'armement (107) passe de la première position (P1) à la deuxième position (P2).
  3. Mécanisme (100) de commande selon la revendication précédente, dans lequel le cliquet de chargement (213) comprend une deuxième zone de poussée (213g) configurée pour entrainer le levier de fermeture (109) lorsque le cliquet de chargement (213) passe de la position d'entrainement (P'1) à la position libre (P'2).
  4. Mécanisme (100) de commande selon la revendication précédente, dans lequel le levier de fermeture (109) comprend une zone d'appui (109a) configurée pour recevoir une poussée de la deuxième zone de poussée (213g) du cliquet de chargement (213) sous l'action du deuxième organe élastique (112),
    et dans lequel la zone d'appui (109a) du levier de fermeture (109) s'étend dans un plan parallèle à l'axe de pivot (D3) du levier de fermeture (109).
  5. Mécanisme (100) de commande selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif d'accrochage (80) comprend un basculeur (115) en liaison pivot par rapport au bâti (200), le basculeur (115) étant mobile entre une position de maintien de la manivelle de commande (250) et une position de libération de la manivelle de commande (250), et dans lequel le basculeur (115) est relié au levier de fermeture (109) par une biellette de liaison (120).
  6. Mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel la première zone de poussée (213f) est formée par une première portion d'un crochet (213d) saillant d'un corps (213c) du cliquet de chargement (213),
    dans lequel la deuxième zone de poussée (213g) est formée par une deuxième portion du crochet (213d) saillant du corps (213c) du cliquet de chargement (213),
    et dans lequel la distance (L1) entre une extrémité distale (213h) du crochet (213d) saillant du corps (213c) du cliquet de chargement (213) et l'axe de pivot (D1) du disque d'armement (107) est inférieure à la distance (L2) entre l'extrémité distale (213h) du crochet (213d) saillant du corps (213c) du cliquet de chargement (213) et l'axe de pivot (D2) du cliquet de chargement (213) par rapport au disque d'armement (107).
  7. Mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le cliquet de chargement (213) comporte un logement (213e) configuré pour recevoir un pion d'entrainement (111c) d'un levier d'armement (111), de façon à entrainer le cliquet de chargement (213) et faire passer le disque d'armement (107) de la première position (P1) à la deuxième position (P2).
  8. Mécanisme (100) de commande selon la revendication précédente,
    dans lequel le logement (213e) comprend une paroi d'engagement (213b) s'étendant selon une direction sensiblement radiale au disque d'armement (107), le pion d'entrainement (111c) étant en contact avec la paroi d'engagement (213b) lors de l'entrainement du cliquet de chargement (213).
  9. Mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième organe élastique (112) est un ressort de torsion,
    et dans lequel le deuxième organe élastique (112) est coaxial avec le levier de fermeture (109).
  10. Mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le disque d'armement (107) comprend un galet (220) configuré pour rouler le long du pourtour d'un levier d'accrochage (214) lorsque le disque d'armement (107) passe de la première position (P1) à la deuxième position (P2), la butée de maintien (217) étant définie par une portion du pourtour du levier d'accrochage (214) sur laquelle le galet (220) peut venir en appui,
    et dans lequel l'axe de rotation (D3) du galet (220) du disque d'armement (107) est parallèle à l'axe de rotation (D1) du disque d'armement (107).
  11. Mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le mécanisme de commande (100) comprend un premier ressort de rappel (221) du cliquet de chargement (213) configuré pour maintenir le cliquet de chargement (213) dans la position d'entrainement (P'1) lorsque le disque d'armement (107) est dans la première position (P1) dite position de repos,
    et dans lequel le mécanisme de commande (100) comprend un deuxième ressort de rappel (222) du cliquet de chargement (213) configuré pour maintenir le cliquet de chargement
    (213) dans la position libre (P'2) lorsque le disque d'armement (107) passe de la deuxième position (P2) à la première position (P1).
  12. Dispositif de coupure de courant (50) comportant un mécanisme (100) de commande selon l'une des revendications précédentes.
  13. Appareil électrique (10) comportant un dispositif de coupure de courant (50) selon la revendication précédente, le dispositif de coupure de courant (50) étant agencé pour sélectivement autoriser ou interdire le passage de courant dans l'appareil électrique (10).
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FR2938692A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Areva T & D Sa Commande d'appareillage electrique haute ou moyenne tension a mecanisme a double accrochage ameliore et procede d'armement associe.
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