FR2953322A1 - Electrical switch for forming circuit-breaker to open defective electrical circuit for insulating components, has upstream stud released from conducting portion of sliding drawer when drawer is in position - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un interrupteur électrique formant notamment coupe-circuit. Plus particulièrement, l'invention concerne un interrupteur électrique dit « à tiroir coulissant », et notamment un interrupteur électrique du type comprenant un corps creux délimitant une cavité, un actionneur ménagé dans cette cavité, un tiroir coulissant monté dans la cavité en aval de l'actionneur et comportant au moins une portion conductrice, et au moins deux plots conducteurs électriques primaires installés dans le corps creux et débouchant latéralement dans la cavité, la portion conductrice du tiroir coulissant et les deux plots conducteurs électriques primaires étant reliés électriquement entre eux lorsque le tiroir coulissant est dans une première position, fermant ainsi un premier circuit électrique, et le tiroir coulissant étant apte à passer de sa première position à une seconde position sous l'effet du fonctionnement de l'actionneur, au moins pour interrompre la liaison entre lesdits plots conducteurs électriques primaires. Dans l'ensemble de la présente description, on désigne par plots conducteurs électriques primaires, les plots conducteurs électriques qui sont connectés à la portion conductrice du tiroir coulissant lorsque celui-ci se trouve dans sa première position, c'est-à-dire lorsque l'interrupteur électrique se trouve dans son état initial. A contrario, on désigne par plots conducteurs électriques secondaires les plots conducteurs électriques qui ne sont connectés à la portion conductrice du tiroir coulissant que lorsque celui-ci se trouve dans sa deuxième position (cas où un composant du premier circuit électrique a été isolé, par exemple parce que considéré comme défaillant, et où un deuxième circuit électrique est fermé). L'interrupteur électrique objet du présent exposé forme principalement coupe-circuit et peut également être utilisé comme commutateur électrique. Il est particulièrement adapté aux circuits 30 électriques à courant de forte intensité. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire de disposer d'interrupteurs électriques rapides et fiables permettant d'ouvrir un circuit défectueux afin d'isoler un ou plusieurs composants notamment lorsque ceux-ci sont défaillants, et permettant en outre, le cas échéant, de fermer 35 ii dri ment un circuit (le del Le document FR 2 788 165 décrit un exemple d'interrupteur électrique du type précité, dans lequel des plots conducteurs électriques traversant l'épaisseur du corps creux sont serrés, par vissage, contre la partie conductrice d'un tiroir monté mobile à l'intérieur du corps creux. The present invention relates to an electrical switch forming in particular circuit breaker. More particularly, the invention relates to an electrical switch said "sliding drawer", including an electrical switch of the type comprising a hollow body defining a cavity, an actuator formed in this cavity, a sliding drawer mounted in the cavity downstream of the actuator and having at least one conductive portion, and at least two primary electrical conductive pads installed in the hollow body and opening laterally into the cavity, the conductive portion of the sliding drawer and the two primary electrical conductive pads being electrically connected to each other when the sliding drawer is in a first position, thus closing a first electrical circuit, and the sliding drawer being adapted to move from its first position to a second position under the effect of the operation of the actuator, at least to interrupt the connection between said primary electrical conductor pads. Throughout the present description, the term "primary electrical conductive pads" refers to the electrical conductive pads which are connected to the conductive portion of the sliding drawer when it is in its first position, that is to say when the electric switch is in its initial state. In contrast, the term "secondary electrical conductor pads" designates the electrical conductive pads which are connected to the conductive portion of the sliding drawer only when it is in its second position (in the case where a component of the first electrical circuit has been isolated, for example). example because considered faulty, and where a second electrical circuit is closed). The electrical switch object of this disclosure forms mainly circuit breaker and can also be used as an electrical switch. It is particularly suitable for high current electrical circuits. In many applications, it is necessary to have fast and reliable electrical switches to open a faulty circuit to isolate one or more components including when they are faulty, and also allowing, if necessary, to The document FR 2,788,165 describes an example of an electrical switch of the aforementioned type, in which electrical conductive pads passing through the thickness of the hollow body are tightened, by screwing, against the conductive part. a drawer mounted movably inside the hollow body.
Cette liaison par vissage ne permet pas d'assurer une fiabilité suffisante des contacts électriques entre le tiroir mobile et les plots conducteurs. Sous l'effet de contraintes externes (vibrations, chocs...), la liaison vissée peut se desserrer, entraînant faux contacts, arcs électriques et autre phénomènes parasites. This connection by screwing does not ensure sufficient reliability of the electrical contacts between the movable drawer and the conductive pads. Under the effect of external constraints (vibrations, shocks ...), the screw connection can loosen, causing false contacts, arcing and other parasitic phenomena.
En outre, l'interrupteur électrique décrit dans le document FR 2 788 165 requiert l'usage de composants de précision, relativement coûteux, et un réglage très précis de ces composants lors du montage. Un but de la présente invention est de proposer un interrupteur électrique dépourvu des inconvénients mentionnés ci-dessus. In addition, the electrical switch described in FR 2,788,165 requires the use of precision components, relatively expensive, and a very precise adjustment of these components during assembly. An object of the present invention is to provide an electrical switch without the disadvantages mentioned above.
En particulier, un but de la présente invention est de proposer un interrupteur électrique du type précité pouvant être assemblé très simplement, agissant dans un temps très bref et assurant des liaisons électriques fiables. Plus précisément, l'invention concerne un interrupteur électrique comprenant un corps creux délimitant une cavité, un tiroir coulissant comportant au moins une portion conductrice et susceptible d'être déplacé dans ladite cavité, un actionneur agencé pour coopérer avec ledit tiroir coulissant et le déplacer dans ladite cavité, au moins deux plots conducteurs électriques primaires débouchant dans ladite cavité, respectivement un plot amont et un plot aval, dans lequel ladite portion conductrice du tiroir coulissant et les deux plots électriques primaires sont reliés électriquement entre eux lorsque ledit tiroir coulissant est dans une première position, dite initiale, et dans lequel ledit tiroir coulissant est apte à se déplacer vers une seconde position dans ladite cavité, sous l'effet dudit actionneur, caractérisé en ce que lesdits plots conducteurs comportent deux bagues coaxiales décalées axialement le long de la direction de déplacement dudit tiroir coulissant, en ce que ces bagues sont au moins en contact serré avec ladite portion conductrice dudit tiroir coulissant lorsque ledit tiroir coulissant se trouve dans ladite première position et en ce que, lorsque luth tiroir couiissant se trouve dans sa seconde position, ledit plot conducteur électrique amont est dégagé de ladite portion conductrice dudit tiroir coulissant. Dans la définition qui précède, les termes "amont" et "aval" sont utilisés pour désigner la position d'un élément par rapport à un autre en 5 prenant comme référence le sens de déplacement du tiroir coulissant lorsqu'il est actionné. Grâce à ces dispositions, la fermeture du circuit électrique reliant les plots conducteurs électriques primaires est assurée par des contacts électriques fiables, tant que l'interrupteur électrique se trouve 10 dans sa position initiale. Comme la liaison entre les plots conducteurs électriques primaires et la portion conductrice du tiroir coulissant est une jonction permanente électrique réalisée par construction par le serrage initial des bagues, le contact électrique entre ces éléments est maîtrisé et n'est pas dégradé au cours du temps même si l'interrupteur électrique est 15 soumis à des vibrations ou des chocs. Les phénomènes indésirables du type faux contacts, pertes par effet joule, arcs électriques, etc. sont évités. Lorsque, sous l'effet de l'actionneur, le tiroir coulissant passe de sa première à sa seconde position, au moins l'un des plots n'est plus relié électriquement à la portion conductrice du tiroir coulissant. La liaison 20 électrique entre les deux plots conducteurs électriques primaires est rompue, et le premier circuit électrique est ouvert. Selon un mode de réalisation, l'actionneur est un générateur de gaz pyrotechnique (par exemple un micro générateur de gaz et son initiateur pyrotechnique ou un initiateur pyrotechnique). Dans ce cas, le 25 tiroir coulissant forme ou est lié à un piston mobile à l'intérieur de la cavité, et une chambre d'expansion est définie entre l'actionneur et le piston. Selon un mode de réalisation, la cavité du corps creux est terminée dans sa partie aval par une portion de guidage destinée à guider 30 le tiroir coulissant lorsque celui-ci passe de sa première à sa seconde position. Cette portion de guidage permet un positionnement approprié du tiroir coulissant conducteur lorsque celui-ci se trouve dans sa deuxième position. Dans les cas où, dans cette deuxième position, l'interrupteur électrique est destiné à fermer un ou plusieurs circuits de dérivation, la 35 portion üe guidage permet d'assurer des contacts électriques flapies et de bonne qualité entre certains plots conducteurs électriques et la ou les portions conductrices du tiroir coulissant. Selon une caractéristique avantageuse, dans ladite première position, ledit tiroir coulissant est engagé par emboîtement forcé entre les bagues desdits plots conducteurs primaires. Si on considère par exemple des bagues annulaires et un tiroir coulissant globalement cylindrique, il est clair que le diamètre du tiroir coulissant et le diamètre intérieur des bagues sont des paramètres faciles à maîtriser qui conditionnent la force de frottement entre ces éléments au moment dudit emboîtement forcé. La jonction électrique initiale, avant actionnement, peut néanmoins être complétée (renforcée) ou remplacée par brasure ou soudure entre le tiroir coulissant et les bagues. Selon une autre caractéristique possible, les bagues coaxiales peuvent être fendues radialement. Ceci facilite le montage et donne une certaine "élasticité" à la jonction électrique. La forme des conducteurs électriques de type bague élastique permet : de disposer d'une résistance électrique faible et constante <0,lm Ohm dès lors que le serrage entre le tiroir et la bague est supérieur à 0,04 mm (différence de diamètre entre le tiroir et la bague élastique). On peut régler l'effort de serrage en jouant sur, - le jeu de serrage entre la bague et le tiroir - largeur de la bague (l'épaisseur est définie vis-à-vis de la section électrique nécessaire) - la nature du matériau. Le fait de disposer par construction d'un serrage orthogonal à l'axe de déplacement permet de réduire l'effort nécessaire au déplacement du tiroir. Selon une variante possible, l'interrupteur défini ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un plot conducteur électrique secondaire disposé en aval desdits premier et second plots conducteurs électriques primaires et en ce que la course dudit tiroir coulissant est telle que, lorsque ce dernier se trouve dans ladite seconde position, ledit plot conducteur électrique primaire amont est electrïquement connecté audit pot conducteur iecti"Iqu sec:onCdire pur iadite portion conductrice duCllt tiroir :oulissart:, Dans ce cas, selon une variante avantageuse, l'agencement dudit tiroir coulissant et des plots conducteurs primaire et secondaire est tel que, dans une position intermédiaire dudit tiroir coulissant, lesdits plots conducteurs électriques primaire et secondaire sont électriquement connectés par ladite portion conductrice dudit tiroir coulissant. La structure définie ci-dessus est favorable à l'extension du nombre de coupe-circuits et/ou commutateurs. Dans cet esprit, selon une variante possible, l'interrupteur est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux groupes de deux plots conducteurs primaires agencés dans le prolongement l'un de l'autre d'amont en aval et en ce que ledit tiroir coulissant comporte un nombre correspondant de portions conductrices électriquement isolées entre elles, chacune desdites portions conductrices reliant exclusivement les plots conducteurs de chaque groupe lorsque ledit tiroir coulissant est dans sa position initiale. In particular, an object of the present invention is to provide an electrical switch of the aforementioned type that can be assembled very simply, acting in a very short time and providing reliable electrical connections. More specifically, the invention relates to an electrical switch comprising a hollow body delimiting a cavity, a sliding drawer having at least one conductive portion and being able to be moved in said cavity, an actuator arranged to cooperate with said sliding drawer and move it in said cavity, at least two primary electrical conducting studs opening into said cavity, respectively an upstream stud and a downstream stud, in which said conductive portion of the sliding drawer and the two primary electrical pads are electrically connected together when said sliding drawer is in a first position, said initial, and wherein said sliding drawer is adapted to move to a second position in said cavity, under the effect of said actuator, characterized in that said conductive pads comprise two coaxial rings axially offset along the direction moving said color drawer issant, in that these rings are at least in close contact with said conductive portion of said sliding drawer when said sliding drawer is in said first position and in that, when the quilting drawer liner is in its second position, said electrical conductive pad upstream is released from said conductive portion of said sliding drawer. In the foregoing definition, the terms "upstream" and "downstream" are used to denote the position of one element relative to another taking as a reference the direction of movement of the sliding drawer when actuated. Thanks to these arrangements, the closing of the electrical circuit connecting the primary electrical conductor pads is provided by reliable electrical contacts, as long as the electrical switch is in its initial position. As the connection between the primary electrical conductive pads and the conductive portion of the sliding drawer is a permanent electrical connection made by construction by the initial tightening of the rings, the electrical contact between these elements is controlled and is not degraded during the same time if the electrical switch is subjected to vibration or shock. Unwanted phenomena such as false contacts, Joule losses, electric arcs, etc. are avoided. When, under the effect of the actuator, the sliding drawer passes from its first to its second position, at least one of the pads is no longer electrically connected to the conductive portion of the sliding drawer. The electrical connection between the two primary electrical conductors is broken, and the first electrical circuit is open. According to one embodiment, the actuator is a pyrotechnic gas generator (for example a micro gas generator and its pyrotechnic initiator or a pyrotechnic initiator). In this case, the sliding drawer forms or is connected to a movable piston within the cavity, and an expansion chamber is defined between the actuator and the piston. According to one embodiment, the cavity of the hollow body is terminated in its downstream portion by a guide portion for guiding the sliding drawer when it moves from its first to its second position. This guiding portion allows an appropriate positioning of the sliding slide driver when it is in its second position. In cases where, in this second position, the electrical switch is intended to close one or more bypass circuits, the guiding portion makes it possible to ensure flaped and good quality electrical contacts between certain electrical conductive pads and the the conductive portions of the sliding drawer. According to an advantageous characteristic, in said first position, said sliding drawer is engaged by forced engagement between the rings of said primary conductive pads. Considering, for example, annular rings and a generally cylindrical sliding drawer, it is clear that the diameter of the sliding drawer and the inside diameter of the rings are easy to control parameters which condition the friction force between these elements at the moment of said forced engagement. . The initial electrical junction, before actuation, can nevertheless be completed (reinforced) or replaced by brazing or welding between the sliding drawer and the rings. According to another possible characteristic, the coaxial rings can be split radially. This facilitates assembly and gives some "elasticity" to the electrical junction. The shape of the elastic ring-type electrical conductors makes it possible: to have a low and constant electrical resistance <0, lm Ohm since the clamping between the slide and the ring is greater than 0.04 mm (difference in diameter between the drawer and the elastic ring). The tightening force can be adjusted by acting on - the clamping clearance between the ring and the spool - the width of the ring (the thickness is defined with respect to the necessary electric section) - the nature of the material . The fact of having by construction of a clamping orthogonal to the axis of displacement reduces the effort required to move the drawer. According to a possible variant, the switch defined above is characterized in that it comprises at least one secondary electrical conductive pad disposed downstream of said first and second primary electrical conductive pads and in that the stroke of said sliding drawer is such that when the latter is in said second position, said upstream primary electrical conductor pad is electrically connected to said conductive pot iecti "Iqu sec: onCdire pure iadite conductive portion ofCllt drawer: oulartart :, In this case, according to an advantageous variant, the arrangement of said sliding drawer and primary and secondary conductive pads is such that, in an intermediate position of said sliding drawer, said primary and secondary electrical conductive pads are electrically connected by said conductive portion of said sliding drawer.The structure defined above is favorable to the extension of the number of circuit breakers and / or switches. s this spirit, according to a possible variant, the switch is characterized in that it comprises at least two groups of two primary conductive pads arranged in the extension of each other from upstream to downstream and in that said sliding drawer comprises a corresponding number of conductive portions electrically insulated from each other, each of said conductive portions exclusively connecting the conductive pads of each group when said sliding drawer is in its initial position.
Il est à noter que dans la variante décrite ci-dessus, le plot conducteur primaire amont d'un groupe de deux plots conducteurs primaires situés en aval d'un autre peut jouer la fonction de plot conducteur secondaire par rapport à ce groupe. Dans ce même type de mode de réalisation comportant plusieurs groupes de plots conducteurs primaires, on peut aussi faire en sorte que l'agencement dudit tiroir coulissant et des plots conducteurs des deux groupes soit tel que, pour une position intermédiaire dudit tiroir coulissant, les plots électriques des deux groupes sont tous électriquement connectés via lesdites portions conductrices. It should be noted that in the variant described above, the upstream primary conductive pad of a group of two primary conductive pads located downstream of another may play the function of secondary conductive pad with respect to this group. In this same type of embodiment comprising several groups of primary conductive pads, it is also possible to ensure that the arrangement of said sliding drawer and conductive pads of the two groups is such that, for an intermediate position of said sliding drawer, the pads both groups are electrically connected via said conductive portions.
Par exemple, pour obtenir ce résultat, lesdites deux portions conductrices sont séparées par un isolant d'épaisseur moindre que celle d'un plot conducteur de sorte qu'à un moment donné de la course, les deux portions conductrices du tiroir coulissant se trouvent électriquement reliées par l'épaisseur d'une bague de l'un des plots conducteurs. Cette position transitoire permet, par exemple la fermeture momentanée d'un circuit de dérivation permettant d'assurer la continuité d'un circuit électrique pendant le trajet du tiroir coulissant. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un interrupteur électrique conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemples et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1A, 1B sont des vues schématiques en coupe longitudinale illustrant la structure et le fonctionnement d'un interrupteur 5 électrique, formant coupe-circuit ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une réalisation technologique possible d'un interrupteur électrique conforme aux figures 1A et 1B ; - les figures 3A à 3C sont des vues schématiques illustrant la 10 structure et le fonctionnement d'un autre mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée illustrant cet autre mode de réalisation ; - les figures 5A à 5C sont des vues semblables aux figures 3A à 3C illustrant encore une autre variante ; et 15 - la figure 6 illustre encore une variante. En se reportant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on a représenté un premier mode de réalisation d'un interrupteur électrique 11 conforme à l'invention et formant ici plus particulièrement un coupe-circuit pour un circuit électrique quelconque connecté à deux plots conducteurs 20 électriques primaires 13, 14 au sens défini ci-dessus. L'interrupteur coupe-circuit comporte un corps creux 16 en matériau électriquement isolant délimitant une cavité 19, un tiroir coulissant 21 comportant au moins une portion conductrice susceptible d'être déplacée dans la cavité, un actionneur 23 et les deux plots conducteurs électriques primaires 25 débouchant dans la cavité. Dans l'exemple, la cavité 19 est cylindrique et le tiroir coulissant 21 est lui-même essentiellement cylindrique. Selon l'exemple, il est entièrement métallique, c'est-à-dire entièrement conducteur. Selon l'exemple, l'actionneur 23 est un générateur de gaz 30 pyrotechnique, connu en soi, installé dans le corps creux de façon à communiquer avec la cavité 19. De façon simple, le tiroir coulissant 21 forme une sorte de piston de sorte qu'une chambre d'expansion de gaz 25 est définie entre le générateur de gaz pyrotechnique et l'une des faces d'extrémité axiales du piston. Dans la position initiale où le tiroir coulissant 35 21 est pratiquement au contact de l'actionneur, c'est-à-dire avec la chambre d'expansion 25 réduite a son volume minimum, les deux plots conducteurs électriques 13, 14 sont reliés électriquement entre eux, via le tiroir coulissant 21 dans une première position, dite initiale. Le contact électrique s'établit par l'intermédiaire de la portion conductrice (ici la totalité) du tiroir coulissant. For example, to obtain this result, said two conductive portions are separated by an insulator of less thickness than that of a conductive pad so that at a given moment of the race, the two conductive portions of the sliding drawer are electrically located. connected by the thickness of a ring of one of the conductive pads. This transient position allows, for example the momentary closure of a branch circuit to ensure the continuity of an electrical circuit during the path of the sliding drawer. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of several embodiments of an electrical switch according to its principle, given solely as examples and with reference to the accompanying drawings, in which: - Figures 1A, 1B are schematic views in longitudinal section illustrating the structure and operation of an electrical switch 5, forming a circuit breaker; FIG. 2 is an exploded perspective view of a possible technological embodiment of an electrical switch according to FIGS. 1A and 1B; FIGS. 3A to 3C are schematic views illustrating the structure and operation of another embodiment; FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating this other embodiment; FIGS. 5A to 5C are views similar to FIGS. 3A to 3C illustrating yet another variant; and Figure 6 further illustrates a variation. Referring more particularly to Figures 1 and 2, there is shown a first embodiment of an electrical switch 11 according to the invention and forming here more particularly a circuit breaker for any electrical circuit connected to two conductive pads 20 primary electric 13, 14 in the sense defined above. The circuit breaker switch comprises a hollow body 16 of electrically insulating material delimiting a cavity 19, a sliding drawer 21 comprising at least one conductive portion capable of being displaced in the cavity, an actuator 23 and the two primary electrical conductive pads 25 opening into the cavity. In the example, the cavity 19 is cylindrical and the sliding drawer 21 is itself essentially cylindrical. According to the example, it is entirely metallic, that is to say entirely conductive. According to the example, the actuator 23 is a pyrotechnic gas generator, known per se, installed in the hollow body so as to communicate with the cavity 19. In a simple manner, the sliding drawer 21 forms a kind of piston so that a gas expansion chamber 25 is defined between the pyrotechnic gas generator and one of the axial end faces of the piston. In the initial position where the sliding spool 21 is substantially in contact with the actuator, that is to say with the expansion chamber 25 reduced to its minimum volume, the two electrical conductive pads 13, 14 are electrically connected between them, via the sliding drawer 21 in a first position, called initial. The electrical contact is established via the conductive portion (here all) of the sliding drawer.
Comme représenté, le tiroir coulissant 21 se déplace vers une seconde position dans la cavité (figure 1B), sous l'effet de l'actionneur 23, c'est-à-dire lors de la mise à feu du générateur de gaz pyrotechnique et dans ce cas la liaison électrique entre les deux plots conducteurs 13, 14 est rompue, que le plot conducteur électrique primaire amont 13 est séparé du tiroir coulissant 21. Selon une caractéristique remarquable de l'invention, les deux plots conducteurs comportent deux bagues coaxiales 13a, 14a décalées axialement le long de la direction de déplacement du tiroir coulissant et ces bagues sont au moins en contact serré avec ladite portion conductrice dudit tiroir coulissant lorsqu'il se trouve dans ladite première position. Lorsque le tiroir coulissant est dans sa seconde position, la bague 13a est dégagée de ladite portion conductrice du tiroir coulissant. Bien entendu, le tiroir coulissant pourrait être dissocié d'un piston mobile à l'intérieur de la cavité. Le piston est alors intercalé entre le tiroir et le générateur de gaz pyrotechnique, la chambre d'expansion étant définie entre ce piston et l'actionneur. Avantageusement, dans ladite première position, le tiroir coulissant 21 est engagé par emboîtement forcé entre les bagues 13a, 14a desdits plots conducteurs primaires, ce qui permet de garantir une excellente liaison électrique entre lesdits plots conducteurs primaires pendant toute la période précédant l'actionnement de l'interrupteur électrique. La figure 2 montre comment on peut réaliser de façon simple et économique un interrupteur électrique conforme au coupe-circuit qui vient d'être décrit. Le corps creux 16 est défini par l'assemblage de deux éléments de boîtier 30, 31 à section rectangulaire. L'élément de boîtier 30 comporte un trou borgne 32 surmonté d'une empreinte 33 ouverte latéralement et dont la forme est définie pour accueillir le plot conducteur électrique primaire aval 14. Celui-ci comporte la bague 14a précitée et cette bague est prolougee latéralement par une barre de connexion 35 qui fait saillie à l'extérieur du premier élément de boîtier. Le second élément As shown, the sliding drawer 21 moves to a second position in the cavity (FIG. 1B), under the effect of the actuator 23, that is to say during the firing of the pyrotechnic gas generator and in this case the electrical connection between the two conductive pads 13, 14 is broken, that the upstream primary electrical conductive pad 13 is separated from the sliding drawer 21. According to a remarkable feature of the invention, the two conductive pads comprise two coaxial rings 13a , 14a axially offset along the direction of movement of the sliding drawer and these rings are at least in close contact with said conductive portion of said sliding drawer when in said first position. When the sliding drawer is in its second position, the ring 13a is disengaged from said conductive portion of the sliding drawer. Of course, the sliding drawer could be dissociated from a movable piston inside the cavity. The piston is then inserted between the spool and the pyrotechnic gas generator, the expansion chamber being defined between this piston and the actuator. Advantageously, in said first position, the sliding drawer 21 is engaged by forced engagement between the rings 13a, 14a of said primary conductive pads, which ensures an excellent electrical connection between said primary conductive pads during the entire period preceding the actuation of the electric switch. Figure 2 shows how one can achieve a simple and economical way an electrical switch according to the circuit breaker just described. The hollow body 16 is defined by the assembly of two housing elements 30, 31 of rectangular section. The housing element 30 comprises a blind hole 32 surmounted by a cavity 33 open laterally and whose shape is defined to accommodate the downstream primary electrical conductive pad 14. This latter comprises the aforementioned ring 14a and this ring is laterally extended by a connection bar 35 which protrudes outside the first housing element. The second element
de boîtier 31 comporte un perçage 38 qui reçoit à une extrémité le générateur de gaz pyrotechnique 23. Ce dernier est monté de façon étanche dans le second élément de boîtier de façon à définir la chambre d'expansion de gaz 25 à l'intérieur dudit perçage. L'autre extrémité de ce perçage comporte une empreinte comparable à celle qui est représentée dans le premier élément de boîtier 30 et qui accueille le plot conducteur électrique primaire amont 13. Celui-ci est monté de la même façon, avec une barre de raccordement 35 faisant saillie latéralement du second élément de boîtier 31. Le tiroir coulissant 21 est engagé à coulissement dans un anneau en matériau isolant 40 intercalé entre les deux bagues 13a, 14a desdits plots conducteurs électriques primaires. Comme mentionné précédemment, le tiroir coulissant 21 est engagé à force dans chacune des deux bagues 13a, 14a. De cette façon, dans ladite première position, initiale, les deux bagues coaxiales et décalées axialement sont électriquement connectées par l'intermédiaire du tiroir coulissant métallique. Selon une possibilité, les bagues 13a, 14a sont fendues radialement. Après déclenchement du générateur de gaz pyrotechnique 23, la situation est illustrée à la figure IB. La liaison électrique entre les deux 20 plots est interrompue. Comme on le voit sur les dessins, la cavité se prolonge vers l'aval par une portion de guidage 45 qui permet de guider le tiroir coulissant lorsque celui-ci passe de la première à la seconde position et d'assurer à celui-ci une trajectoire rectiligne. 25 En se référant maintenant plus particulièrement aux figures 3A-3C et 4, on note que l'interrupteur électrique 11A qui forme à la fois un coupe-circuit et un commutateur est obtenu de façon simple à partir des mêmes modules. Plus particulièrement, le corps creux est composé de trois éléments de boîtier. On retrouve lesdits premiers et seconds 30 éléments de boîtier 30, 31, le générateur de gaz pyrotechnique, un tiroir coulissant métallique 21 et l'anneau en matériau isolant. Le plot conducteur électrique primaire amont 13 est installé de la même façon dans le second élément de boîtier 31. Cependant, le plot conducteur électrique primaire aval 14 est installé dans une empreinte 47 d'un 35 trelsieme eler lei it de Dédier 49 Intercale entre ies deus{ autres tandis que l'empreinte 33 du premier élément boîtier reçoit un plot conducteur électrique secondaire 50. Les plots conducteurs 13, 14, 50 sont tous identiques. Le troisième élément de boîtier 49 est comparable au premier mais l'empreinte 47 est prolongée par un alésage traversant 52 et non par un trou borgne 32. housing 31 includes a bore 38 which receives at one end the pyrotechnic gas generator 23. The latter is sealingly mounted in the second housing element so as to define the gas expansion chamber 25 inside said borehole . The other end of this bore has a footprint comparable to that shown in the first housing member 30 and which receives the upstream primary electrical conductive pad 13. It is mounted in the same way, with a connection bar 35 projecting laterally from the second housing member 31. The sliding drawer 21 is slidably engaged in a ring of insulating material 40 interposed between the two rings 13a, 14a of said primary electrical conductive pads. As mentioned above, the sliding drawer 21 is forcibly engaged in each of the two rings 13a, 14a. In this way, in said first initial position, the two axially offset and coaxial rings are electrically connected via the metal sliding drawer. According to one possibility, the rings 13a, 14a are split radially. After triggering the pyrotechnic gas generator 23, the situation is illustrated in FIG. 1B. The electrical connection between the two pads is interrupted. As seen in the drawings, the cavity extends downstream by a guide portion 45 which guides the sliding drawer when the latter passes from the first to the second position and to ensure that it rectilinear trajectory. Referring now more particularly to FIGS. 3A-3C and 4, it is noted that the electric switch 11A which forms both a circuit breaker and a switch is obtained in a simple manner from the same modules. More particularly, the hollow body is composed of three housing elements. There are said first and second 30 housing elements 30, 31, the pyrotechnic gas generator, a metal sliding drawer 21 and the ring of insulating material. The upstream primary electrical conductor pad 13 is likewise installed in the second casing element 31. However, the primary downstream electrical conductive pad 14 is installed in a footprint 47 of a third trunk of Dider 49 Intercale between deus {others while the footprint 33 of the first housing element receives a secondary electrical conductive pad 50. The conductive pads 13, 14, 50 are all identical. The third housing element 49 is comparable to the first but the cavity 47 is extended by a through bore 52 and not by a blind hole 32.
Lorsque le tiroir coulissant est dans la première position dite initiale, la situation du point de vue électrique est conforme à la figure 3A, c'est-à-dire que les deux plots conducteurs électriques primaires 13, 14 sont, comme dans l'exemple précédent, interconnectés par le tiroir coulissant 21 tandis que le plot électrique secondaire 50 est dégagé dudit tiroir coulissant. En revanche, lorsque, après déclenchement du générateur de gaz pyrotechnique 23, le tiroir coulissant se trouve dans sa seconde position (figure 3C), le plot conducteur électrique primaire aval 14 est électriquement connecté audit plot conducteur électrique secondaire 50 par l'intermédiaire du tiroir coulissant 21 tandis que le plot conducteur électrique primaire amont 13 est dégagé du tiroir coulissant conducteur 21. La longueur du tiroir coulissant est telle que, pendant un court instant, lors de la course du tiroir coulissant 21, les trois plots sont électriquement reliés par le tiroir coulissant. C'est la situation illustrée sur la figure 3B. Ainsi, un circuit de dérivation peut être fermé avant l'ouverture du coupe- circuit. Les figures 5A-5C illustrent un autre mode de réalisation d'un interrupteur 11B pouvant être réalisé à partir de composants semblables à ceux qui sont représentés sur les figures 2 et 4 et dans lequel plusieurs groupes de deux plots conducteurs primaires agencés dans le prolongement l'un de l'autre, d'amont en aval peuvent être associés à un même tiroir coulissant. Dans l'exemple, on a représenté seulement deux groupes de telles paires de plots conducteurs primaires mais il est clair que le dispositif peut être "étendu" de façon modulaire pour comporter un plus grand nombre de groupes de tels plots. When the sliding drawer is in the first so-called initial position, the situation from the electrical point of view is in accordance with FIG. 3A, that is to say that the two primary electrical conducting pads 13, 14 are, as in the example previous, interconnected by the sliding drawer 21 while the secondary electrical pad 50 is clear of said sliding drawer. On the other hand, when, after triggering of the pyrotechnic gas generator 23, the sliding drawer is in its second position (FIG. 3C), the downstream primary electrical conductive pad 14 is electrically connected to said secondary electrical conductive pad 50 via the drawer. while the upstream primary electrical conductive pad 13 is disengaged from the conductive sliding drawer 21. The length of the sliding drawer is such that, for a short time, during the travel of the sliding drawer 21, the three pads are electrically connected by the sliding drawer. This is the situation illustrated in Figure 3B. Thus, a bypass circuit can be closed before opening the circuit breaker. FIGS. 5A-5C illustrate another embodiment of a switch 11B that can be made from components similar to those shown in FIGS. 2 and 4 and in which several groups of two primary conductive pads arranged in the extension 1 one of the other, from upstream to downstream can be associated with the same sliding drawer. In the example, only two groups of such pairs of primary conductive pads have been shown, but it is clear that the device can be "expanded" in a modular fashion to include a larger number of groups of such pads.
On retrouve un corps creux 16 en matériau électriquement isolant délimitant une cavité 19, plus longue axialement que dans les modes de réalisation précédents, un actionneur pyrotechnique 23 monté à une extrémité de ce corps creux pour délimiter une chambre d'expansion de gaz 25 avec l'extrémité adjacente du tiroir coulissant 21A. Dans l'exemple, on distingue un premier groupe de deux plots conducteurs primaires 113, 114 et un second groupe de deux plots conducteurs primaires 213, 214 tandis que le tiroir coulissant comporte un nombre correspondant, c'est-à-dire ici deux, de portions conductrices 58, 59 électriquement isolées entre elles. Selon l'exemple, le tiroir coulissant 21A se compose de deux parties métalliques cylindriques séparées par une feuille isolante 60 s'étendant, dans la position initiale, entre les deux groupes de paires de plots conducteurs primaires. De cette façon, chacune desdites portions conductrices 58, 59 relie exclusivement les plots conducteurs de chaque groupe lorsque le tiroir coulissant est dans sa position initiale, illustrée sur la figure 5A. Après actionnement du générateur de gaz pyrotechnique, la situation est celle de la figure 5C, à savoir que le tiroir coulissant est totalement dégagé du plot conducteur primaire amont 113 du premier groupe (le groupe amont), que le plot conducteur primaire aval 114 du premier groupe est en contact avec le plot conducteur primaire amont 213 du second groupe par l'intermédiaire de la portion conductrice 58 amont du tiroir coulissant tandis que le plot conducteur primaire aval 214 du second groupe (aval) est en contact électrique avec la portion conductrice aval 59 du tiroir coulissant mais se trouve électriquement isolé de tous les autres plots conducteurs du fait que la feuille isolante 60 du tiroir coulissant se trouve entre les deux plots conducteurs primaires du second groupe (aval). Ainsi, dans cet agencement, une fonction de commutateur est réalisée entre les deux groupes de plots conducteurs primaires, c'est-à-dire que le plot conducteur primaire amont 213 du second groupe joue le rôle de plots conducteur secondaire par rapport au premier groupe. There is a hollow body 16 of electrically insulating material delimiting a cavity 19, axially longer than in the previous embodiments, a pyrotechnic actuator 23 mounted at one end of this hollow body to delimit a gas expansion chamber 25 with adjacent end of the sliding drawer 21A. In the example, there is a first group of two primary conductive pads 113, 114 and a second group of two primary conductive pads 213, 214 while the sliding drawer has a corresponding number, that is to say here two, conductive portions 58, 59 electrically isolated from each other. According to the example, the sliding drawer 21A consists of two cylindrical metal parts separated by an insulating sheet 60 extending, in the initial position, between the two groups of pairs of primary conductive pads. In this way, each of said conductive portions 58, 59 connects exclusively the conductive pads of each group when the sliding drawer is in its initial position, illustrated in Figure 5A. After actuation of the pyrotechnic gas generator, the situation is that of FIG. 5C, namely that the sliding drawer is totally clear of the upstream primary conductive pad 113 of the first group (the upstream group), that the primary downstream conductive pad 114 of the first group is in contact with the upstream primary conductive pad 213 of the second group via the upstream conductive portion 58 of the sliding drawer while the primary downstream conductive pad 214 of the second group (downstream) is in electrical contact with the conductive portion downstream 59 of the sliding drawer but is electrically isolated from all other conductive pads because the insulating sheet 60 of the sliding drawer is between the two primary conductive pads of the second group (downstream). Thus, in this arrangement, a switch function is performed between the two groups of primary conductive pads, that is to say that the upstream primary conductive pad 213 of the second group acts as secondary conductive pads with respect to the first group .
Comme on le remarque sur les dessins, lesdites deux portions conductrices du tiroir coulissant 21A sont séparées par un isolant d'épaisseur moindre que celle d'un plot conducteur et notamment le plot conducteur amont 213 du second groupe. Ainsi, comme illustré sur la figure 5B, pendant la trajectoire du tiroir coulissant, et du fait que le contact entre le tiroir coulissant et le plot conducteur amont du premier groupe n'a pas encore été rompu, tous les plots conducteurs des deux groupes sont interconnectés pendant un bref intervalle de temps via le tiroir coulissant. Dans tous Tes modes de réalisation, on peut avantageusement 35 pre \,oIr un passage de ialble section entre la cavité l-i et i' extérieur au travers du corps 16, pour faciliter Te déplacement du tiroir coulissant.As noted in the drawings, said two conductive portions of the sliding drawer 21A are separated by an insulator of less thickness than that of a conductive pad and in particular the upstream conductive pad 213 of the second group. Thus, as illustrated in FIG. 5B, during the trajectory of the sliding drawer, and since the contact between the sliding drawer and the upstream conductive pad of the first group has not yet been broken, all the conductive pads of the two groups are interconnected for a short time via the sliding drawer. In all embodiments, it is advantageous to provide a passage of the cross section between the cavity 11 and the outside through the body 16 to facilitate movement of the sliding drawer.
2953322 Il De plus, les produits de combustion du générateur de gaz peuvent être conducteurs ou contenir des particules métalliques. Si le circuit à couper est sous haute tension, un arc électrique ou une métallisation peut se produire dans la chambre 25 après déplacement du 5 piston. Dans ce cas, le tiroir 21 du mode de réalisation de la figure 1, par exemple, peut comprendre une partie aval conductrice et une partie isolante, éventuellement munie d'un joint. Après actionnement, la partie amont isolante peut s'intercaler entre les deux bagues 13a, 14a. Le mode de réalisation de la figure 6 est comparable dans ses 10 fonctions à celui des figures 1A, 1B et 2. Il représente une version facilement industrialisable en grande série. Selon une caractéristique remarquable, l'ensemble de ses composants font l'objet d'un surmoulage en matière plastique, sous forme d'une enveloppe. On retrouve un tiroir coulissant 221, métallique, en 15 contact électrique serré avec les bagues 213a et 214a d'un plot amont 213 et d'un plot aval 214, respectivement. Les bagues sont coaxiales et décalées axialement le long de la direction de déplacement du tiroir coulissant 221. Les bagues sont en contact serré avec ledit tiroir coulissant dans la position initiale de celui-ci. On retrouve aussi un générateur de gaz 20 pyrotechnique 223 et son allumeur électrique actionnable de l'extérieur par deux câbles électriques 222. Avantageusement, une ferrite 224 est associée aux câbles électriques pour faire face à d'éventuels effets parasites de type électromagnétique. Les composants sont pré-assemblés à l'aide d'éléments 25 tubulaires en matière plastique, à savoir un tube 226, une entretoise 227 et un godet 228. Dans l'exemple, ces éléments ont le même diamètre intérieur. Le montage est le suivant. D'une part, la ferrite 224 est positionnée sur les broches 229 de l'allumeur du générateur de gaz 223 et les câbles électriques 222 sont 30 soudés ou sertis sur les broches 229. Ce premier sous-ensemble est engagé à une extrémité du tube 226 pour que celui-ci contienne le générateur de gaz et son allumeur électrique, non compris les broches et la ferrite. D'autre part, les bagues 213a, 214a sont engagées à force sur le tii-üir coulissant 221 avec intef position the i'entretu se 22/ entre elles. Le godet 228 est eruboite à l'extrémité aval du tiroir coulissant. Ce second sous-ensemble est engagé à l'autre extrémité du tube 226, par l'extrémité amont du tiroir coulissant. Le volume mort de la chambre d'expansion des gaz est déterminé par la longueur du tube 226. L'ensemble ainsi obtenu est l'objet d'un surmoulage plastique 5 236 qui ne laisse accessible à l'extérieur que les plots 213, 214 et les câbles électriques 222. La mise à feu par injection d'un courant électrique dans l'allumeur provoque l'expansion de gaz dans la chambre située entre le générateur de gaz et le tiroir coulissant. Cette pression est réglable par la 10 charge du générateur pyrotechnique et le volume mort. Il en résulte un effort sur le tiroir coulissant qui provoque le déplacement de celui-ci. Par conséquent, le contact électrique est rompu et le tiroir coulissant vient se loger au fond du godet 228. Le serrage des bagues sur le tiroir coulissant évite tout risque de rebond.In addition, the combustion products of the gas generator may be conductive or contain metal particles. If the circuit to be cut is under high voltage, an electric arc or metallization may occur in the chamber after displacement of the piston. In this case, the slide 21 of the embodiment of Figure 1, for example, may comprise a conductive downstream portion and an insulating portion, optionally provided with a seal. After actuation, the insulating upstream portion may be interposed between the two rings 13a, 14a. The embodiment of FIG. 6 is comparable in its functions to that of FIGS. 1A, 1B and 2. It represents an easily industrializable version in mass production. According to a remarkable feature, all of its components are overmolded plastic, in the form of an envelope. There is a sliding slide 221, metallic, in close electrical contact with the rings 213a and 214a of an upstream stud 213 and a downstream stud 214, respectively. The rings are coaxial and axially offset along the direction of movement of the sliding drawer 221. The rings are in close contact with said sliding drawer in the initial position thereof. There is also a pyrotechnic gas generator 223 and its electric igniter operable from the outside by two electric cables 222. Advantageously, a ferrite 224 is associated with the electric cables to cope with possible spurious effects of the electromagnetic type. The components are pre-assembled using plastic tubular members, namely a tube 226, a spacer 227 and a cup 228. In the example, these elements have the same inside diameter. The assembly is as follows. On the one hand, the ferrite 224 is positioned on the igniter pins 229 of the gas generator 223 and the electrical cables 222 are soldered or crimped onto the pins 229. This first subassembly is engaged at one end of the tube. 226 so that it contains the gas generator and its electric igniter, not including the pins and the ferrite. On the other hand, the rings 213a, 214a are engaged by force on the sliding member 221 with the 22 / interst position in between. The bucket 228 is eruboite at the downstream end of the sliding drawer. This second subassembly is engaged at the other end of the tube 226, by the upstream end of the sliding drawer. The dead volume of the gas expansion chamber is determined by the length of the tube 226. The assembly thus obtained is the subject of a plastic overmolding 236 which leaves accessible to the outside only the studs 213, 214 and the electric cables 222. The firing by injection of an electric current into the igniter causes the expansion of gas in the chamber located between the gas generator and the sliding drawer. This pressure is adjustable by the charge of the pyrotechnic generator and the dead volume. This results in a force on the sliding drawer which causes the displacement of it. Therefore, the electrical contact is broken and the sliding drawer is housed in the bottom of the bucket 228. The tightening of the rings on the sliding drawer avoids any risk of rebound.
15 En position initiale, la résistance de contact entre les plots est inférieure à 0,1 m Ohm. Comme mentionné précédemment, dans le cas où un isolement de haut niveau est nécessaire entre les plots, c'est-à-dire pour de très fortes tensions, le tiroir peut être allongé et réalisé en deux parties, une 20 partie isolante en amont et une partie conductrice en aval. Dans ce cas, la partie isolante vient prendre la place de la partie conductrice entre les bagues, lors du fonctionnement. Les avantages du surmoulage sont les suivants : - tenue mécanique de l'ensemble au repos 25 - tenue mécanique au moment du fonctionnement - respect des contraintes d'étanchéité. Le jeu entre le tiroir coulissant, l'actionneur pyrotechnique, le tube 226, l'entretoise 227 et le godet 228 sont définis pour assurer l'absence d'introduction de matière plastique lors du surmoulage. Ils 30 permettent néanmoins un déplacement de l'actionneur pyrotechnique sur une large gamme de températures. Selon un exemple, le diamètre extérieur du dispositif est d'environ 12 à 14 mm. La longueur totale est d'environ 40 mm en présence d'une ferrite et avec des plots de 2 mm d'épaisseur. En l'absence 35 ue fui HL., pour êles plots et cles jeux plus ajustes, la longueur totale peut être ramenée à 30 mm environ. In the initial position, the contact resistance between the pads is less than 0.1 m Ohm. As mentioned above, in the case where a high level insulation is required between the pads, that is to say for very high voltages, the drawer can be elongated and made in two parts, an insulating part upstream and a conductive part downstream. In this case, the insulating part takes the place of the conductive part between the rings during operation. The advantages of overmolding are as follows: - mechanical strength of the assembly at rest 25 - mechanical strength at the time of operation - compliance with sealing constraints. The clearance between the slide, the pyrotechnic actuator, the tube 226, the spacer 227 and the bucket 228 are defined to ensure the absence of plastic introduction during overmolding. They nevertheless allow a movement of the pyrotechnic actuator over a wide range of temperatures. In one example, the outer diameter of the device is about 12 to 14 mm. The total length is about 40 mm in the presence of a ferrite and with pads of 2 mm thick. In the absence of leakage HL., For more accurate studs and play, the total length can be reduced to about 30 mm.
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