FR3058560A1 - Declencheur a pression pour appareil electrique de protection de ligne - Google Patents

Abstract

Déclencheur à pression pour appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, délimité par un boîtier et comprenant à l'intérieur du boîtier : - un orifice d'entrée de gaz débouchant sur une chambre amont ; une chambre aval ; - un actionneur mobile en rotation à l'encontre d'un moyen de rappel entre une position de repos et une position de déclenchement, Ce déclencheur se caractérise en ce que ledit actionneur est positionné entre la chambre amont et la chambre aval et délimite en lui-même partiellement la chambre amont ainsi que la chambre aval.

Description

Description

Domaine de l’invention

L’invention concerne un déclencheur à pression pour appareil électrique de protection de ligne. L’invention concerne également un appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, comprenant un tel déclencheur à pression.

La présente invention a plus particulièrement trait à des déclencheurs dits « instantanés » ou « réflexes » qui augmentent la rapidité de déclenchement de tels appareils, améliorant l’efficacité du produit dans sa fonction principale de protection, et éventuellement la coordination/sélectivité avec d’autres disjoncteurs présents dans le même circuit, dans une perspective de gestion de la protection d’un site par hiérarchisation classique des disjoncteurs.

L’invention permet en effet d’ajuster le temps de réponse d’un disjoncteur, et par conséquent son niveau de fonctionnement, par rapport au temps de déclenchement d’autres disjoncteurs dans le même circuit.

Les appareils électriques du type disjoncteur sur lesquels un déclencheur instantané est installé comportent, par ligne, une paire de contacts respectivement fixe et mobile, une paire de dispositifs de raccordement à ladite ligne, et une manette de commande desdits contacts entre une première position d’ouverture et une seconde position de fermeture. Cette manette de commande dépasse du boîtier de l’appareil électrique et est reliée au contact mobile par une serrure mécanique coopérant avec un porte-contact sur lequel est monté le contact mobile.

Des moyens de déclenchement de différents types, obéissant à des typologies d’incidents possibles sur une ligne, sont par ailleurs prévus pour actionner la serrure en cas de problème sur la ligne.

Les déclencheurs électroniques possèdent un temps de réaction relativement long, de l’ordre de 20 à 30 ms. Ce type de déclencheur électronique est donc plutôt utilisé dans un disjoncteur placé en tête de ligne, pour couper des courants de court-circuit élevés.

Les déclencheurs les plus rapides (avec un temps de réaction inférieur à 10ms) consistent en des déclencheurs magnétiques. L’inconvénient majeur est que ce type de déclencheur est relativement volumineux, donc difficile à intégrer dans un disjoncteur de tête par exemple, en sus du déclencheur électronique. Les déclencheurs magnétiques équipent donc préférentiellement les disjoncteurs situés en aval du disjoncteur de tête. Ils sont plus sensibles aux faibles courants de court-circuit avec un seuil de réaction de l’ordre de 1500A.

Pour garantir une sélectivité optimale, l’objectif est d’équiper le disjoncteur de tête avec un deuxième déclencheur, du type déclencheur à pression, plus rapide que le premier déclencheur électronique (avec un temps de réaction inférieur à 10ms), et qui ait un seuil de réaction de l’ordre de 6000A, afin de laisser le disjoncteur aval déclencher seul.

Etat de la technique

II existe déjà des déclencheurs à pression équipant les disjoncteurs, dont le rôle consiste à détecter la surpression créée par l’arc électrique engendré lors de l’ouverture des contacts.

Les documents US2006/0077023, DE 10 2009 015 222, ou encore WO 2013/121159, divulguent des déclencheurs à pression avec une architecture spécifique dédiée à une conception de produit. Ces déclencheurs ne peuvent donc pas s’adapter en l’état à différentes gammes de disjoncteur, en étant ajouté ou enlevé d’un appareil électrique.

Le document US2013/0126316 présente un déclencheur modulaire, plus facilement intégrable au sein d’un disjoncteur. Cependant, ce déclencheur présente une surface de détection de pression très petite, posant dès lors un problème de sensibilité dans la détection de surpression. Pour contrer ce problème et capter au mieux la surpression, l’orifice d’entrée du déclencheur est placé directement dans la chambre de coupure, et capte les gaz pollués, ce qui engendre un problème de gestion de la pollution au sein du déclencheur.

L’objectif de la présente invention consiste ainsi à proposer un déclencheur à pression modulaire, s’intégrant facilement dans différents types et calibres d’appareils électriques de protection de ligne, offrant une haute sensibilité avec une détection optimale de la pression, et ce tout en évitant au maximum l’introduction de pollution au sein du mécanisme de déclenchement.

Résumé de l’invention

La présente invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients énoncés ci-dessus, au moyen d’un déclencheur à pression pour appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, l’appareil électrique comportant une chambre de coupure dans laquelle des gaz sont générés et qui s’en échappent à une vitesse d’écoulement, ledit déclencheur comprenant un boîtier et comprenant à l’intérieur du boîtier:

- une chambre amont,

- des moyens de rappel,

- un orifice d’entrée de gaz débouchant sur la chambre amont et présentant une section prédéterminée ;

- une chambre aval ;

- un actionneur mobile en rotation à l’encontre desdits moyens de rappel entre une position de repos et une position de déclenchement.

Ce déclencheur à pression se caractérise à titre principal en ce que l’actionneur est positionné entre la chambre amont et la chambre aval et délimite en lui-même partiellement la chambre amont ainsi que la chambre aval.

L’idée principale de cette invention consiste à prévoir un déclencheur modulaire simplifié, dont l’actionneur fasse directement partie des différentes chambres prévues à l’intérieur du boîtier. La construction du boitier est simplifiée, car l’actionneur en lui-même constitue certaines parois des chambres. Cela permet de réduire le volume du boîtier, et d’obtenir un déclencheur très compact.

Grâce à cette construction simplifiée, l’actionneur présente une surface de détection de pression orientée vers l’intérieur de la chambre amont et consistant en une portion de délimitation de la chambre amont.

Ainsi, la surface de détection de pression de l’actionneur est directement présente dans la chambre amont, et constitue en elle-même une paroi de la chambre. Cela permet d’augmenter la sensibilité à la pression de l’actionneur.

Afin d’augmenter encore cette sensibilité, la surface de détection de pression de l’actionneur est supérieure à la section de l’orifice d’entrée des gaz. Par conséquent, les gaz en surpression viennent exercer une force contre une surface relativement étendue au sein de la chambre amont. Ainsi, par rapport à l’art antérieur, pour une pression égale au sein de la chambre amont, la surface sur laquelle appuient les gaz est augmentée, et la force exercée sur l’actionneur est plus élevée. L’actionneur peut ainsi pivoter plus rapidement pour déclencher l’appareil électrique. Cette construction spécifique du déclencheur permet donc de diminuer le temps de réaction de l’actionneur, pour en faire un déclencheur réflexe de haute qualité.

De la même manière, vu l’étendue de sa surface de détection de la pression, l’actionneur est capable de déclencher pour une faible pression au sein de la chambre amont. Il est donc très sensible à la pression. Cette haute sensibilité permet de s’abstenir d’avoir de grands débits de gaz pénétrant dans le déclencheur pour l’activer.

Plus précisément, la chambre amont s’élargit depuis l’orifice d’entrée vers la surface de détection de pression. Cet élargissement permet de guider correctement les gaz vers la surface de détection de manière à répartir leur force de pression de façon homogène sur toute la surface de détection de l’actionneur.

Selon une configuration possible, le déclencheur comprend des moyens de récupération de particules de pollution résiduelles présentes dans les gaz. Bien que la grande majorité des particules de pollution reste dans l’environnement de la chambre de coupure, certaines particules résiduelles peuvent réussir à s’introduire dans le déclencheur. Pour qu’elles n’encrassent pas le mécanisme du déclencheur, il est nécessaire de prévoir un captage de ces particules.

Pour se faire, lesdits moyens de récupération de particules de pollution résiduelles consistent en une chicane conçue pour piéger les particules en réduisant la vitesse d’écoulement des gaz. Ainsi, après que les gaz soient venus au contact de la surface de détection de pression, ils cherchent à s’échapper de la chambre amont, notamment en étant dirigés vers cette chicane. Ces chicanes permettent de ralentir la course des gaz, et donc de laisser les particules de pollution, plus lourdes, tomber au fond de la chicane, et de s’agglomérer.

Ladite chicane se situe dans le prolongement de la chambre amont. L’actionneur présente une protubérance apte à s’insérer à l’intérieur de la chicane. La longueur de ladite protubérance est dimensionnée de manière à ce que la protubérance constitue une portion de délimitation de la chambre amont lorsque l’actionneur est en position de déclenchement. En effet, lorsque l’actionneur passe de la position de repos à la position de déclenchement, sa surface de détection de pression change de position au sein de la chambre de coupure. Sans protubérance, ce changement de position créerait une grande ouverture vers la chicane dans laquelle s’introduiraient les gaz de façon massive, créant une dépression rapide au sein de la chambre amont, parfois avant que l’actionneur n’ait eu le temps d’arriver à sa position de déclenchement. La protubérance permet d’une part de limiter l’ouverture vers la chicane pour conserver la surpression dans la chambre amont le temps du déclenchement, et d’autre part de conserver une surface de détection de pression constante sur l’actionneur au cours du déclenchement, afin que la même force soit appliquée sur l’actionneur quelle que soit sa position. Ceci permet une meilleure constance dans le déclenchement.

De façon concrète, ledit boîtier comprend deux demi coques aptes à s’assembler. Le déclencheur se présente donc sous forme d’un module, ou d’une cassette, apte à être rajouté sur un appareil électrique pour le doter d’une fonction supplémentaire.

Le déclencheur comporte un jeu de fonctionnement entre l’actionneur et chaque demi-coque pour permettre le pivotement de l’actionneur sans frottement. Les gaz peuvent ainsi s’échapper massivement depuis la chambre amont vers la chambre aval via ces jeux de fonctionnement, ce qui n’est pas souhaitable, comme expliqué précédemment. Pour éviter cela, chacune des demi-coques comporte une face latérale et l’actionneur comporte deux faces latérales chacune en vis-à-vis d’une face latérale des demi-coques, le déclencheur comporte des moyens de limitation de l’échappement des gaz dans lesdits jeux de fonctionnement, comportant une couche d’un produit visqueux répartie de façon homogène entre les faces latérales de l’actionneur et les faces latérales des demi-coques situées en vis-à-vis. Cette couche permet de combler l’espace pour empêcher la fuite massive des gaz.

Selon une possibilité de l’invention, l’actionneur comprend un bras comportant une première extrémité et une seconde extrémité, le bras étant doté d’une liaison pivot au niveau de la première extrémité, et d’un embout de déclenchement au niveau de la seconde extrémité, ledit embout dépassant du boîtier à travers une ouverture pratiquée à cet effet dans la chambre aval. Cet embout est placé au plus près des éléments déclencheur de la serrure de l’appareil électrique afin de diminuer le temps de réaction pour la coupure.

Lesdits moyens de rappel comportent un ressort de compression prenant appui d’une part sur l’actionneur et d’autre part sur une surface de la chambre aval. Ce ressort de rappel permet de calibrer le niveau de mise en action du déclencheur à pression, dans une optique de fonctionnement sélectif du déclencheur avec les appareils associés.

De façon avantageuse, ledit boîtier est doté de moyens de positionnement et de centrage, du type patte ou languette ou rainure, pour sa fixation au sein d’un appareil électrique de protection de ligne. Cela permet de monter au dernier moment le déclencheur dans un appareil électrique. Ceci facilite la gestion des variantes d’appareil électriques.

L’invention concerne également un appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, comportant une chambre de coupure et comportant au moins un déclencheur tel que décrit précédemment, ledit déclencheur étant positionné au voisinage d’une chambre de coupure.

Plus précisément, l’orifice d’entrée du déclencheur est décalé par rapport à la chambre de coupure de manière à ne pas aspirer les particules de pollution présentes dans les gaz de coupure, un canal étant prévu entre la chambre de coupure et l’orifice d’entrée du déclencheur.

Les gaz générés par l’arc électrique au moment de l’ouverture des contacts sont dirigés vers les déions de la chambre de coupure. La majeure partie des particules de pollution présentes dans les gaz vont s’éparpiller dans cette chambre, autour des déions, ou vont directement s’échapper avec les gaz vers l’extérieur. L’arrivée de ces gaz pollués provoque la compression de l’air propre présent dans le canal, qui correspond alors un gaz propre, et le pousse dans le déclencheur afin de faire mouvoir le bras du déclencheur. Plus le déclencheur est étanchéifié grâce à la matière visqueuse, plus le débit d’air nécessaire pour faire mouvoir le bras sera faible, et moins les gaz pollués ne pourront atteindre la chambre amont du déclencheur.

Concrètement, le gaz arrivant dans la chambre amont est relativement propre, et les gaz pollués stagnent dans le canal, les particules de pollution se déposant alors sur les parois du canal ou retombant dans la chambre de coupure.

Cet agencement particulier entre l’orifice d’entrée du déclencheur et la chambre de coupure permet donc d’éliminer un maximum de pollution dans le déclencheur. De plus, la matière visqueuse présente une inertie thermique qui piège les particules de pollution résiduelles, faites de métal en fusion, en les figeant sur place après refroidissement très rapide.

La section d’entrée du canal est relativement petite par rapport au volume de la chambre de coupure, ce qui limite le débit des gaz au sein du canal, donc réduit la quantité de pollution et le risque d’encrassage du canal et du mécanisme du déclencheur. Dans le cadre de la présente invention, cette limitation du débit n’est pas pénalisante vu la haute sensibilité de l’actionneur au sein du déclencheur.

L’appareil électrique de protection de ligne peut comporter une manette de commande montée pivotante par rapport audit au moins un déclencheur pour pouvoir adopter quatre positions prédéterminées : une première position de fermeture, une deuxième position de déclenchement, une troisième position de réenclenchement et une quatrième position d’ouverture, la manette de commande comportant une armature comportant des moyens d’appui aptes et destinés à venir en appui contre l’actionneur du déclencheur lorsque l’actionneur est en position de déclenchement pour le ramener en position de repos lors du passage de la manette de commande de la deuxième position de déclenchement vers la troisième position de réenclenchement.

Avantageusement, lors du réenclenchement, les moyens d’appui poussent sur l’actionneur du déclencheur à pression, vainc les frottements en cas d’encrassement par des gaz, et ramène l’actionneur en position de repos.

Ladite armature peut comporter de préférence deux faces latérales et chacune des faces latérales peut comporter des moyens d’appui, préférentiellement un axe monté saillant. Présentation des figures

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d’un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.

Sur ces dessins :

- la figure 1 illustre en perspective, un premier profil latéral du déclencheur selon un mode de réalisation ;

- la figure 2 illustre en perspective, le second profil latéral du déclencheur selon le mode de réalisation de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue éclatée en perspective du déclencheur selon le mode de réalisation de la figure 1 ;

- la figure 4 montre, en perspective, l’intérieur du déclencheur avec son actionneur en position de repos selon le mode de réalisation de la figure 1 ;

- la figure 5 montre, en perspective, l’intérieur du déclencheur avec son actionneur en position de déclenchement selon le mode de réalisation de la figure 1 et dans laquelle les moyens de rappel ne sont pas représentés;

- la figure 6 montre l’intégration du déclencheur selon le mode de réalisation de la figure 1 dans un appareil électrique de protection de ligne; et

- la figure 7 montre un appareil électrique comprenant un déclencheur selon le mode de réalisation de la figure 1 et dont la manette de commande est en première position de fermeture comportant deux détecteurs à pression en position de repos ;

- la figure 8 montre l’appareil électrique de la figure 7 dont la manette de commande est en première position de fermeture comportant deux détecteurs à pression en position de déclenchement ;

- la figure 9 montre l’appareil électrique de la figure 7 dont la manette de commande est en deuxième position de déclenchement comportant deux détecteurs à pression en position de déclenchement ; et,

- la figure 10 montre l’appareil électrique de la figure 7 dont la manette de commande est en troisième position de réenclenchement comportant deux détecteurs à pression en position de repos.

Description détaillée

En référence aux figures 1 et 2, le déclencheur 1 à pression selon le mode de réalisation préféré comporte un boîtier 3 comprenant deux demi-coques 3a,3b, emprisonnant un actionneur 2 comprenant une seconde extrémité 13b qui dépasse du boîtier 3. Les demicoques 3a,3b et l’actionneur 2 sont conçus de préférence dans un matériau polymère, afin de supporter au mieux les gaz G chauds de façon répétée et sans déformation. II s’agit d’un déclencheur 1 considéré comme « miniature >>.

Ces deux demi-coques 3a, 3b présentent des formes correspondantes, et s’emboîtent l’une dans l’autre. Elles sont fixées l’une à l’autre, de préférence, par bouterollage : trois bouterolles 4 sont prévues en partie supérieure (selon la disposition du déclencheur 1 sur ces figures), et quatre bouterolles 4 sont prévues en partie inférieure. Ce bouterollage permet de fermer et d’étanchéifier le boîtier 3 de manière efficace.

Ce boîtier 3 ainsi fermé peut être ajouté sur un bloc coupure d’un appareil électrique de protection de ligne, en fonction de la sélectivité souhaitée, comme illustré en figure 6. Pour se faire, le boîtier 3 s’insère dans l’appareil électrique, au voisinage d’une barre de déclenchement 32 actionnant la serrure de l’appareil électrique.

Le boitier 3 est mis en position dans l’appareil électrique grâce à un rail 6 (visible en figure 1) s’étendant depuis une paroi extérieure 3c de la demi-coque 3a et apte à venir coulisser dans une rainure (non représentée) prévue à cet effet dans une paroi fixe de l’appareil électrique située au voisinage de la manette de commande 40 de l’appareil électrique. Le rail 6 constitue un des moyens de positionnement et de centrage possible, d’autres moyens équivalents sont envisageables, comme une patte.

Le boîtier 3 comporte une languette 5 apte à venir se positionner sous une butée 38 appartenant à la serrure de l’appareil électrique, et faisant partie de la même structure que celle à laquelle est fixée la barre de déclenchement 32, comme l’illustre la figure 6. Avantageusement, en fin de course, le boîtier 3 est maintenu en position grâce à la languette 5 dans l’appareil électrique. La languette 5 constitue un des moyens de positionnement et de centrage possible.

Le boîtier 3 peut être ainsi monté dans l’appareil électrique suite à un simple mouvement de translation. Cette mise en place est aisée et rapide, et s’effectue au dernier moment sur un appareil électrique déjà prêt à fonctionner. Le niveau de sélectivité de l’appareil électrique peut donc être décidé en dernier lieu.

Le déclencheur 1 présente un orifice d’entrée 8 de gaz G, délimité par une lèvre d’étanchéité 7 souple. Lorsque le déclencheur 1 est en place dans l’appareil électrique, cet orifice d’entrée 8 se retrouve positionné contre une bouche de sortie de gaz G provenant d’une chambre de coupure 34 de l’appareil électrique, comme l’illustre la figure 6. La lèvre d’étanchéité 7 permet de réaliser une jonction étanche entre cette bouche de sortie et l’orifice d’entrée 8.

La figure 3 est une vue éclatée du déclencheur 1, qui permet de mieux visualiser l’intérieur du déclencheur 1 et la forme de l’actionneur 2.

L’actionneur 2 comprend préférentiellement un bras pivotant qui est disposé à l’intérieur du déclencheur 1 et qui comprend une première extrémité 13a et une seconde extrémité 13b qui est libre. Un orifice 14, préférentiellement traversant est pratiqué dans la première extrémité 13a du bras. Un arbre 19 saillant de la demi-coque 3b s’insère dans cet orifice 14 lorsque les demi-coques 3a,3b sont assemblés entre elles pour former le boîtier 3. Cet arbre 19 constitue donc l’axe de pivotement de l’actionneur 2 pour former une liaison pivot. La deuxième extrémité 13b du bras comprend un embout 17 de déclenchement qui dépasse du boîtier 3. Cet embout 17 est apte à venir au contact de la barre de déclenchement 32 pour provoquer le déclenchement de l’appareil électrique.

L’actionneur 2 comprend en outre une surface supérieure 24a, une surface inférieure 24b opposée et deux faces latérales 25a, 25b situées en vis-à-vis des faces latérales des demi-coques 3a,3b. La surface supérieure 24a comprend un renfoncement 16 sur lequel est disposé un pion 15 de centrage saillant relativement au renfoncement 16.

L’actionneur 2 est mobile en rotation entre une position de repos, comme illustré aux figures 1,2 et 4, et une position de déclenchement comme illustré en figure 5. Ce pivotement de l’actionneur 2 s’effectue à l’encontre de moyens de rappel 27, consistant ici en un ressort hélicoïdal de compression, sans que cet exemple ne soit limitatif. Les moyens de rappel 27 comportent, d’une part, une première extrémité 27b qui est en appui contre une surface 26 de la demi-coque 3b située en partie supérieure, et d’autre part une seconde extrémité 27a qui est en appui contre le fond du renfoncement 16 pratiqué sur la surface supérieure 24a de l’actionneur 2. Le pion 15 de centrage qui saille du renfoncement 16, s’étend vers l’intérieur du ressort hélicoïdal afin de centrer ce dernier et de le maintenir en position dans le renfoncement 16. En fonction du tarage des moyens de rappel 27, l’actionneur 2 pourra pivoter plus ou moins facilement.

L’actionneur 2 comporte également deux protubérances 11,10 s’étendant depuis la surface inférieure 24b opposée à la surface supérieure 24a, et aptes à venir s’insérer dans deux chicanes 20,21 prévues à cet effet en partie inférieure de la demi-coque 3b, l’une à côté de l’autre. Les protubérances 11,10 et les chicanes 20,21 ont des formes correspondantes, comme le montre la figure 5.

Enfin, la surface inférieure 24b de l’actionneur 2 présente une surface de détection 12 de pression, s’étendant longitudinalement entre sa première extrémité 13a et les deux protubérances 11,10. Cette surface de détection 12 est donc relativement étendue, et représente sensiblement environ la moitié de la longueur de l’actionneur 2. L’actionneur 2 comprend en outre une surface 18 se situant dans le prolongement de cette surface de détection 12 de pression et correspond à un côté de la première protubérance 11.

Le déclencheur 1 comporte deux chambres, comme illustré en figures 4 et 5 :

- une chambre amont 28 dans laquelle débouche l’orifice d’entrée 8 des gaz G.

- une chambre aval 29 par laquelle s’échappent les gaz G.

L’actionneur 2 en lui-même sépare la chambre amont 28 de la chambre aval 29.

La chambre amont 28 est principalement délimitée par les deux faces latérales des demi-coques 3a, 3b, par deux surfaces 22,23 appartenant toutes deux à la demi-coque 3b, et par la surface de détection 12 de l’actionneur 2, qui consiste ainsi en une portion de délimitation de la chambre amont 28. La surface de détection 12 est donc optimisée par rapport à la chambre amont 28.

Les deux faces 22,23 de la demi-coque 3b relient l’orifice d’entrée 8 à la surface de détection 12. La chambre amont 28 s’agrandit donc progressivement entre l’orifice d’entrée 8, et la surface de détection 12, cette dernière étant nettement plus grande que la section de l’orifice d’entrée 8. Cet agrandissement progressif de la chambre amont 28 permet aux gaz G de bien se répartir dans la chambre amont 28 tout en étant guidés vers la surface de détection 12 et de venir exercer une force de pression sur la totalité de la surface de détection 12. La force de pression est donc répartie sur une grande surface, ce qui permet à l’actionneur 2 de pivoter facilement, même pour de faibles niveaux de pression. Le rendement pression / force du déclencheur 1 est ainsi optimisé. De plus, l’orientation du gaz

G pressurisé sur l’actionneur 2 permet d’optimiser les aspects dynamiques du déclencheur 1, et notamment d’exploiter les effets des forces dynamiques du phénomène du « coup de bélier >> sur l’actionneur 2.

La chambre aval 29 est principalement délimitée par les deux faces latérales des demi-coques 3a, 3b, par la surface 26, et par la surface supérieure 24a de l’actionneur 2. Cette chambre 29 comporte une ouverture 9 par laquelle sort l’embout 17 de déclenchement de l’actionneur 2, comme le montrent les figures 1 et 2.

Comme l’illustre la figure 6, les gaz G provenant de la chambre de coupure 34 suite à une création d’arc électrique E, entrent dans la chambre amont 28 via l’orifice d’entrée 8 avec une vitesse d’écoulement. Ces gaz G viennent exercer une pression sur la surface de détection 12 de pression, l’actionneur 2 étant en position de repos. Lorsque la pression dépasse un certain seuil, l’actionneur 2 pivote à l’encontre des moyens de rappel 27, jusqu’à se retrouver en position de déclenchement.

En position de repos (voir figure 4), les protubérances 11,10 de l’actionneur 2 sont entièrement rentrées dans les chicanes 20,21. En position de déclenchement (voir figure 5), seules les extrémités libres des protubérances 11,10 sont encore enfichées dans les chicanes 20,21. Dans ce cas, la surface 18 de la première protubérance 11 délimite aussi en partie la chambre amont 28 et forme ainsi une portion de délimitation de la chambre amont 28. Ainsi, quelle que soit la position de l’actionneur 2, la chambre amont 28 est toujours délimitée par des parois, et ne comporte pas de grande ouverture pour l’échappement des gaz G, ceci afin d’éviter toute dépression brutale dans la chambre amont 28, qui empêcherait l’actionneur 2 de se retrouver dans une position stable de déclenchement.

Le volume de gaz G présent dans la chambre amont 28 reste pratiquement constant sur toute la course de l’actionneur 2 grâce à ce chicanage.

La force de pression appliquée sur l’actionneur 2 par les gaz G est donc sensiblement constante, sur toute la course de l’actionneur 2, ce qui permet de diminuer la dispersion du niveau du déclenchement.

Les ensembles protubérances 10, 11 et chicanes 20, 21 sont dimensionnés de manière à ce qu’un filet de gaz G puisse circuler dans les chicanes 20,21. Le rôle de ces chicanes 20,21 consiste à réduire la vitesse d’écoulement de gaz G pour récupérer des particules fines de pollution présentes dans les gaz G. Les chicanes 20, 21 sont donc des moyens de récupération des particules de pollution possibles. Ces particules tombent alors au fond des chicanes 20,21, et s’agglomèrent. La présence de deux chicanes 20,21 l’une après l’autre permet de doubler l’efficacité de la récupération des particules.

La deuxième chicane 21 débouche sur l’ouverture 9 de la chambre aval 29.

En position de repos, l’actionneur 2 repose sur les parois définissant la deuxième chicane 21, et le filet de gaz G reste alors emprisonné dans les chicanes 20,21. Dès que l’actionneur 2 commence à pivoter, il libère le passage et le filet de gaz ayant traversé les deux chicanes 20,21 s’échappe alors vers l’extérieur via l’ouverture 9 de la chambre aval 29.

Les gaz G ont également tendance à s’échapper le long des faces latérales 25a, 25b de l’actionneur 2, puisqu’un jeu de fonctionnement est prévu entre ces faces latérales 25a,25b et les demi-coques 3a,3b, de manière à ce que l’actionneur 2 puisse pivoter librement sans frottement avec les demi-coques 3a,3b. Ce jeu de fonctionnement est de préférence de l’ordre de 2 à 3 centièmes de millimètre. Or cet échappement pourrait également créer une dépression brutale dans la chambre amont 28, ce qui n’est pas souhaitable.

La solution à ce problème consiste à déposer des amas 30 de produit visqueux, comme de la graisse, à plusieurs endroits et de façon symétrique sur les faces latérales 25a, 25b de l’actionneur 2, comme illustré en figure 4. Lors de l’assemblage du boîtier 3, ces amas vont s’étaler entre les faces latérales 25a,25b de l’actionneur 2 et les faces latérales des demi-coques 3a,3b avec une répartition relativement uniforme, de manière à boucher l’espace entre les faces latérales 25a,25b et les demi-coques 3a,3b.

Ce produit visqueux est suffisamment déformable et souple pour permettre à l’actionneur 2 de pivoter sans contrainte, et est suffisamment consistant pour stopper les gaz G. Seul un filet de gaz G peut réussir à s’infiltrer entre les faces latérales 25a, 25b et les demi-coques 3a, 3b, pour arriver dans la chambre amont 28, et donc s’échapper par l’ouverture 9. Le produit visqueux constitue un des moyens de limitation de l’échappement possible.

Ainsi, l’échappement des gaz G se fait de manière exclusivement douce et lente, afin de conférer une grande stabilité et une grande constance au système de déclenchement à pression. Le débit de gaz G traversant le déclencheur 1 peut ainsi être régulé en jouant sur les jeux de fonctionnement, et sur l’épaisseur de la couche de produit visqueux.

La figure 6 montre le déclencheur 1 dans son environnement, l’actionneur 2 étant en position de repos. L’embout 17 de déclenchement se situe sous la barre de déclenchement 32 de la serrure, donc au plus près de la serrure, afin de diminuer au maximum le temps de réaction. Le pivotement de l’actionneur 2 provoque le pivotement de la barre de déclenchement 32.

L’orifice d’entrée 8 est positionné en sortie d’un canal 31 pratiqué dans une paroi 33 fixe de l’appareil électrique et prenant naissance dans la chambre de coupure 34 d’arc électrique E où se trouvent les déions 35 d’extinction de l’arc électrique E. L’arc électrique E est produit par l’ouverture des contacts fixe 36 et mobile 37.

La chambre de coupure 34 comprend la zone entourant les contacts 36,37, la zone entourant les déions 35, et la zone d’entrée du canal 31. Elle se trouve dans un plan décalé par rapport au plan dans lequel se trouve le déclencheur 1, comme cela est illustré par les pointillés. Sur cette figure 6, la chambre de coupure se trouve dans un plan dit « avant », et le déclencheur se trouve dans un plan dit « arrière >>. Plus précisément, le canal 31 comporte :

- un premier tronçon démarrant au niveau de l’entrée des gaz G dans le canal 31, et orienté selon l’axe Z : les gaz G circulent dans ce tronçon en passant du plan avant au plan arrière ;

- un second tronçon se terminant au niveau de la sortie des gaz G du canal 31 en débouchant dans l’orifice d’entrée 8 du déclencheur 1, et orienté selon l’axe Y.

Le canal 31 ne prend pas directement naissance au voisinage des contacts fixe 36 et mobile 37, là où les gaz G sont les plus pollués, mais au voisinage des déions 35, dans une zone où les particules de pollution ont pour la majorité déjà été mises de côté. L’air présent initialement dans le canal 31 est propre. Suite à l’apparition d’un arc électrique E, les gaz G pollués créés remplissent le volume de la chambre de coupure 34, et compriment alors l’air propre dans le canal 31, puis le pousse vers le déclencheur 1. Ce sont donc des gaz G propres qui arrivent dans la chambre amont 28 du déclencheur 1, et qui activent le bras 2.

Les flèches traversant le canal 31 illustrent le cheminement des gaz G à travers le canal 31 et la chambre amont 28 du déclencheur 1.

La section de l’orifice d’entrée 8 du canal 31 est relativement petit, par rapport aux orifices de l’art antérieur. En effet, dans la présente invention, il n’est pas nécessaire de faire entrer beaucoup de gaz G dans le déclencheur 1 pour l’activer. Ceci est possible grâce à l’étendue de la surface de détection 12 qui confère une haute sensibilité au déclencheur 1. Le fait de limiter la quantité de gaz G pénétrant dans le canal 31 permet également de limiter le risque de pollution et d’encrassage du canal 31 et du mécanisme du déclencheur 1. La section de l’orifice d’entrée 8 du canal 31 correspond approximativement à la section de l’orifice d’entrée 8 du déclencheur 1. Il n’y a donc pas de perte de charge. Cette limitation du débit de gaz G permet par ailleurs d’augmenter la force statique sur l’actionneur 2.

Comme l’illustrent les figures 7 à 10, l’appareil électrique peut comporter deux déclencheurs 1 à pression tels que décrits précédemment qui sont disposés en vis-à-vis et comprenant chacun un actionneur 2. L’appareil électrique comporte une manette de commande 40 pouvant adopter quatre positions prédéterminées : une première position de fermeture (figures 7 et 8), une deuxième position de déclenchement (figure 9), une troisième position de réenclenchement (figure 10) et une quatrième position d’ouverture (non représentée). En outre, la manette de commande 40 est montée sur une armature 41 ayant deux faces latérales 41a, 41b espacées l’une de l’autre et sensiblement parallèles entre elles. L’armature 41 est préférentiellement une pièce métallique de tôlerie ayant une forme dont la section présente une allure de U. De préférence, la manette de commande 40 est fixée sur la partie supérieure de l’armature 41, par exemple par clippage.

L’armature 41 est montée pivotante par rapport aux deux déclencheurs 1, par exemple, grâce à des liaisons pivots. Cette disposition permet à la manette de commande 40 de basculer d’une position à l’autre.

Sur chacune des faces latérales 41a, 41b est monté un axe 43 qui est saillant, de préférence, sensiblement perpendiculairement à la face latérale 41a, 41b. L’armature 41 de la manette de commande 40 comporte ainsi deux axes 43 qui peuvent venir en appui respectivement sur les actionneurs 2 des déclencheurs 1 à pression.

Plus particulièrement, l’axe 43 peut venir en appui sur la surface supérieure 24a de l’actionneur 2. En effet, si un encrassement se produit par les pollutions des gaz G, les actionneurs 2 peuvent restés bloqués en position de déclenchement. Les moyens de rappel 27 du déclencheur 1 ne suffisent alors plus à ramener les actionneurs 2 en position de repos. Les moyens de rappel 27 continuent à permettre de régler le seuil du déclenchement mais ne permettent plus le réenclenchement, c’est-à-dire le passage de la deuxième position de déclenchement vers la troisième position de réenclenchement.

Les axes 43 permettent d’assurer cette fonction et viennent en relai des moyens de rappel 27. Ainsi lors du réenclenchement, c’est-à-dire lorsque la manette de commande 40 passe de la deuxième position de déclenchement vers la troisième position de réenclenchement, les deux axes 43 viennent en appui respectivement contre les deux actionneurs 2 pour les ramener dans leur position de repos. Les axes 43 peuvent de manière alternative être remplacés par tous moyens d’appui aptes et destinés à venir en appui contre l’actionneur 2 lors du passage de la deuxième position de déclenchement vers la troisième position de réenclenchement.

La figure 7 illustre la manette de commande 40 dans la première position de fermeture avec les actionneurs 2 des déclencheurs 1 en position de repos, les axes 43 sont éloignés des surfaces supérieures 24a des actionneurs 2 pour leur permettre d’effectuer leur fonction.

La figure 8 illustre la manette de commande 40 dans la première position de fermeture avec les actionneurs 2 des déclencheurs 1 en position de déclenchement, les actionneurs 2 sont levés en direction de la barre de déclenchement 32 et sont en contact avec la surface supérieure 24a de chaque actionneur 2.

La figure 9 illustre la manette de commande 40 dans la seconde position de déclenchement avec les actionneurs 2 des déclencheurs 1 en position de déclenchement et les axes 43 qui poussent sur la surface supérieure 24a des actionneurs 2 pour les ramener en position de repos.

La figure 10 illustre la manette de commande 40 dans la troisième position de déclenchement avec les actionneurs 2 des déclencheurs 1 en positon de repos. Cette configuration est particulièrement intéressante pour les appareils électriques de coupure du type disjoncteur à boîtier moulé (Molded Case Circuit Breaker : MCCB).

En outre, cette solution permet de dé-corréler la fonction de déclenchement à un niveau de courant pré-calibré qui est assurée par les moyens de rappel 27 de la fonction de retour de l’actionneur 2 en position de repos.

En ce qui concerne la description ci-dessus, les relations dimensionnelles optimales pour les parties de l'invention, en incluant les variations de taille, de matériaux, de formes, de fonction et de modes de fonctionnement, d'assemblage et d'utilisation, sont considérées comme apparentes et évidentes pour l'homme du métier, et toutes les relations équivalentes à ce qui est illustré dans les dessins et ce qui est décrit dans le mémoire sont censées être incluses dans la présente invention.

Claims (20)

1. Revendications

   1. Déclencheur (1) à pression pour appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, l’appareil électrique comportant une chambre de coupure (34) dans laquelle des gaz (G) sont générés et qui s’en échappent à une vitesse d’écoulement, ledit déclencheur (1) comprenant un boîtier (3) et comprenant à l’intérieur du boîtier (3):

   - une chambre amont (28),

   - des moyens de rappel (27),

   - un orifice d’entrée (8) des gaz (G) débouchant sur la chambre amont (28) et présentant une section prédéterminée;

   - une chambre aval (29) ;

   - un actionneur (2) mobile en rotation à l’encontre desdits moyens de rappel (27) entre une position de repos et une position de déclenchement, déclencheur (1) caractérisé en ce que ledit actionneur (2) est positionné entre la chambre amont (28) et la chambre aval (29) et délimite en lui-même partiellement la chambre amont (28) ainsi que la chambre aval (29).
2. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’actionneur (2) présente une surface de détection (12) de pression orientée vers l’intérieur de la chambre amont (28), la surface de détection (12) consistant en une portion de délimitation de la chambre amont (28).
3. 3. Déclencheur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de détection (12) de pression de l’actionneur (2) est supérieure à la section de l’orifice d’entrée (8) des gaz (G).
4. 4. Déclencheur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre amont (28) s’élargit depuis l’orifice d’entrée (8) vers la surface de détection (12) de pression.
5. 5. Déclencheur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de récupération de particules de pollution résiduelles présentes dans les gaz (G).
6. 6. Déclencheur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération de particules de pollution résiduelles consistent en au moins une chicane (20) conçue pour piéger les particules en réduisant la vitesse d’écoulement des gaz (G).
7. 7. Déclencheur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite chicane (20) se situe dans le prolongement de la chambre amont (28).
8. 8. Déclencheur selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que l’actionneur (2) présente une protubérance (11) apte à s’insérer à l’intérieur de la chicane (20).
9. 9. Déclencheur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur de ladite protubérance (11) est dimensionnée de manière à ce que la protubérance (11) constitue une portion de délimitation de la chambre amont (28) lorsque l’actionneur (2) est en position de déclenchement.
10. 10. Déclencheur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier (3) comprend deux demi coques (3a, 3b) assemblées l’une à l’autre
11. 11. Déclencheur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte un jeu de fonctionnement entre l’actionneur (2) et chaque demi-coque (3a,3b) pour permettre le pivotement de l’actionneur (2) sans frottement.
12. 12. Déclencheur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de limitation de l’échappement des gaz (G) dans lesdits jeux de fonctionnement.
13. 13. Déclencheur selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune des demicoques (3a, 3b) comporte une face latérale et l’actionneur (2) comporte deux faces latérales (25a,25b) chacune en vis-à-vis d’une face latérale des demi-coques (3a, 3b), lesdits moyens de limitation de l’échappement des gaz (G) comportent un produit visqueux, préférentiellement réparti de façon homogène entre les faces latérales latérales (25a,25b) de l’actionneur (2) et les faces latérales des demi-coques (3a,3b) situées en vis-à-vis.
14. 14. Déclencheur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’actionneur (2) comprend un bras comportant une première extrémité (13a) et une seconde extrémité (13b), le bras étant doté d’une liaison pivot (19) au niveau de la première extrémité (13a), et d’un embout (17) de déclenchement au niveau de la seconde extrémité (13b), ledit embout (17) dépassant du boîtier (3) à travers une ouverture (9) pratiquée à cet effet dans la chambre aval (29).
15. 15. Déclencheur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel (27) comportent un ressort de compression prenant appui d’une part sur l’actionneur (2) et d’autre part sur une surface (26) de la chambre aval (29).
16. 16. Déclencheur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier (3) est doté de moyens de positionnement et de centrage du type patte ou languette (5) ou rainure (6), pour sa fixation au sein d’un appareil électrique de protection de ligne.
17. 17. Appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, comportant une chambre de coupure (34), caractérisé en ce qu’il comporte au moins un déclencheur (1) selon l’une des revendications 1 à 16, ledit déclencheur (1) étant positionné au voisinage de la chambre de coupure (34).
18. 18. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication 17, caractérisé en ce que l’orifice d’entrée (8) du déclencheur (1) est décalé par rapport à la chambre de

    5 coupure (34) de manière à ne pas aspirer les particules de pollution présentes dans les gaz (G) de coupure, un canal (31) étant prévu entre la chambre de coupure (34) et l’orifice d’entrée (8) du déclencheur (1).
19. 19. Appareil électrique de protection de ligne selon l’une quelconque des revendications 17 à 18, caractérisé en ce qu’il comporte une manette de commande (40) montée

    10 pivotante par rapport audit au moins un déclencheur (1) pour pouvoir adopter quatre positions prédéterminées : une première position de fermeture, une deuxième position de déclenchement, une troisième position de réenclenchement et une quatrième position d’ouverture, la manette de commande (40) comportant une armature (41) comportant des moyens d’appui venant en appui contre l’actionneur (2)

    15 du déclencheur (1) lorsque l’actionneur (2) est en position de déclenchement pour le ramener en position de repos lors du passage de la manette de commande (40) de la deuxième position de déclenchement vers la troisième position de réenclenchement.
20. 20. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite armature (41) comporte deux faces latérales (41a, 41b) et en ce que

    20 chacune des faces latérales (41a, 41b) comporte des moyens d’appui, préférentiellement un axe (43) monté saillant.

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