DESCRIPTION
[0001] L'invention se rapporte à un dispositif de commande pour l'actionnement coordonné
d'au moins deux appareils de commutation électriquement reliés en série pour constituer
un ensemble de commutation dont un premier appareil de commutation dans le vide comporte
une paire de contacts séparables pour la commutation entre une position de fermeture
et une position d'ouverture. Le dispositif de commande comporte un arbre principal
de manoeuvre pour actionner un second appareil de commutation immergé dans un fluide
isolant gazeux contenu dans un certain volume à une pression déterminée, et comporte
en outre un arbre auxiliaire apte à être déplacé par des moyens de couplage pour permettre
la manoeuvre d'un contact mobile du premier appareil de commutation lors d'un déplacement
de l'arbre principal, le contact mobile étant maintenu en appui contre l'autre contact
dans la position de fermeture du premier appareil par une force prévue pour produire
une pression de contact supérieure à une valeur déterminée. Il est en effet bien connu
qu'une certaine pression de contact est généralement nécessaire lorsque un interrupteur
à vide est fermé, afin d'empêcher les contacts de se séparer sous l'effet des forces
de répulsion électrodynamiques en particulier si un courant de court-circuit parcourt
l'interrupteur.
[0002] Un dispositif de ce genre est connu notamment du document de brevet
WO9708723. Le dispositif de commande pour l'actionnement d'un disjoncteur hybride haute tension
comporte un arbre principal de manoeuvre pour actionner un interrupteur à gaz isolant
diélectrique tel que du SF
6. Ce disjoncteur hybride est à isolation dans l'air, puisque la chambre de coupure
de l'interrupteur à gaz est contenue dans une enveloppe isolante qui présente des
ailettes sur sa surface externe. L'arbre principal de manoeuvre est contenu dans un
compartiment délimité par un carter, qui communique avec un autre compartiment délimité
par l'enveloppe isolante de l'interrupteur à gaz pour permettre de relier l'arbre
principal avec le contact mobile de l'interrupteur. Ce carter est dimensionné pour
contenir un interrupteur à vide dont le contact fixe est relié à une de ses parois.
Le carter constitue donc un pôle du disjoncteur hybride haute tension.
[0003] Une borne de raccordement de ce pôle du disjoncteur hybride est fixée au carter en
étant intercalée entre les deux compartiments, de telle sorte que le courant permanent
dans le disjoncteur ne transite pas par l'interrupteur à vide qui a pour fonction
de supporter la tension transitoire de rétablissement lors d'une interruption du courant.
Le contact mobile de l'interrupteur à vide est électriquement relié au contact mobile
de l'interrupteur à gaz par une tresse de liaison, et est actionné par un arbre auxiliaire
qui comprend des moyens à ressort pour produire une pression de contact suffisante
lorsque l'interrupteur à vide est fermé. Cet arbre auxiliaire est perpendiculaire
à l'arbre principal et y est couplé par un levier en forme d'équerre qui pivote autour
d'un axe fixé au carter, ce qui permet d'effectuer un renvoi de mouvement sensiblement
à 90°.
[0004] L'interrupteur à vide est soumis à la pression du gaz isolant diélectrique qui remplit
les deux compartiments. Du fait qu'une pression quasiment nulle règne dans la chambre
étanche de l'interrupteur à vide aussi appelé ampoule à vide, cette chambre doit être
prévue pour supporter les efforts de pression du gaz extérieur qui peuvent être particulièrement
intenses notamment sur la paroi cylindrique isolante ainsi que le soufflet métallique
de l'ampoule à vide. Si la pression du gaz isolant doit être relativement élevée,
généralement supérieure à cinq bars en cas d'utilisation d'un mélange gazeux avec
une proportion d'azote supérieure à 80% comme connu de l'état de la technique, ou
encore en utilisant de l'azote pur, il est possible d'utiliser une ampoule à vide
dont la structure de la chambre étanche est conçue pour résister à cette pression,
mais ce type d'interrupteur à vide est encore rare et particulièrement coûteux. Il
est aussi possible de prévoir un renforcement protecteur autour de l'interrupteur
à vide, comme connu du document de brevet japonais
JP 20003045300 qui décrit la réalisation d'un moulage en résine autour d'une ampoule à vide destinée
à être immergée dans un milieu d'azote pur sous une pression de plusieurs bars. Cette
solution est encore coûteuse à mettre en oeuvre, et il reste difficile d'éviter qu'une
pression trop élevée de gaz isolant soit appliquée notamment sur le soufflet métallique
de l'ampoule au risque de le déformer ou de le rompre.
[0005] Il est par ailleurs connu de la demande de brevet en Europe
EP 1 310 970 un autre dispositif de ce genre, qui utilise des moyens de couplage différents pour
permettre la manoeuvre du contact mobile de l'interrupteur à vide par un arbre auxiliaire
couplé à l'arbre principal. En outre, les deux appareils de commutation (non représentés
dans ce document de brevet) sont électriquement reliés en série par l'intermédiaire
notamment d'un carter qui renferme les moyens de couplage et qui communique avec la
chambre de coupure de l'interrupteur à gaz. De ce fait, le courant permanent dans
le disjoncteur hybride transite par l'interrupteur à vide. L'arbre auxiliaire comprend
des moyens élastiques tels que par exemple un arrangement de ressorts à disques ou
rondelles Belleville pour produire une pression de contact suffisante lorsque l'interrupteur
à vide est fermé. Ces moyens élastiques sont logés à l'intérieur d'un organe de butée
ayant sensiblement la forme d'une douille dont le fond est percé pour être traversé
par l'arbre auxiliaire. Cet organe de butée est fermement inséré à l'intérieur d'une
bride qui est raccordée au carter et qui participe à la liaison électrique en série
des deux appareils de commutation. Lors d'une ouverture de l'interrupteur à vide,
les moyens élastiques se déforment en étant maintenus entre le fond de la douille
et un collier solidaire d'une tige de l'arbre auxiliaire. La distance libre entre
ce collier et un épaulement de la douille détermine la course restante pour le contact
mobile de l'interrupteur à vide jusqu'à l'ouverture complète de l'interrupteur.
[0006] L'interrupteur à vide est situé dans un compartiment adjacent au compartiment délimité
par le carter. Les deux compartiments adjacents communiquent par l'espace intérieur
de l'organe de butée, même si le passage pour le gaz isolant à travers l'arrangement
de ressorts précité est relativement étroit. De ce fait si la pression du gaz isolant
dans la chambre de coupure de l'interrupteur à gaz doit être relativement élevée,
le compartiment de l'interrupteur à vide sera inévitablement soumis à une pression
identique ou quasiment égale. Le problème de résistance à la pression pour la chambre
étanche de l'interrupteur à vide peut donc aussi se poser avec un tel dispositif disjoncteur
hybride.
[0007] D'autre part, des moyens élastiques tels que des rondelles pour produire la pression
de contact dans l'interrupteur à vide ne permettent pas d'obtenir une course importante
pour le contact mobile de l'interrupteur. Typiquement, des rondelles élastiques autorisent
une course maximale de l'ordre du centimètre. Or, les disjoncteurs hybrides haute
tension seront amenés à répondre à des gammes de tensions de plus en plus élevées,
ce qui nécessitera d'adopter des interrupteurs à vide avec un écartement des contacts
de plus en plus important, typiquement supérieur à deux centimètres. Il semble dans
ce cas difficile de pouvoir continuer à utiliser des rondelles ou ressorts à disques
dans le dispositif de commande d'un interrupteur à vide, car l'écartement maximal
des contacts de cet interrupteur serait alors limité par les caractéristiques des
ces moyens élastiques de pression de contact indépendamment des caractéristiques intrinsèques
de l'interrupteur. On peut rappeler à ce sujet que la course maximale intrinsèquement
autorisée pour le contact mobile d'un interrupteur à vide dépend généralement des
limites d'élasticité du soufflet métallique d'étanchéité de l'interrupteur.
[0008] L'adoption de ressorts hélicoïdaux classiques peut permettre d'obtenir le débattement
souhaité pour le contact mobile de l'interrupteur à vide. Mais du fait que la pression
de contact est classiquement assurée intégralement par un ressort mécanique, les dimensions
et la masse en mouvement du dispositif de pression de contact à ressort doivent inévitablement
augmenter avec l'intensité maximale de court-circuit autorisée par l'interrupteur.
[0009] L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Un premier but de l'invention
est de permettre d'augmenter la pression de gaz isolant dans un commutateur à gaz
d'un ensemble de commutation, et notamment d'un ensemble de commutation à coupure
hybride, sans que ceci nécessite d'augmenter la protection de l'interrupteur à vide
contre la pression du gaz qui entoure sa chambre étanche en particulier au niveau
du soufflet métallique d'étanchéité. Un second but de l'invention est de proposer
un dispositif de commande pour un ensemble de commutation comprenant un interrupteur
à vide, qui permette éventuellement de se passer d'un agencement élastique mécanique
pour produire la pression de contact dans l'interrupteur ou qui permette au moins
qu'un tel agencement élastique n'ait pas à produire à lui seul l'essentiel de la pression
de contact nécessaire à l'interrupteur pour transiter un courant de court-circuit.
Enfin, un but annexe est de permettre au contact mobile de l'interrupteur à vide d'être
manoeuvré sur toute la course intrinsèquement autorisée pour l'interrupteur.
[0010] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande tel que défini précédemment,
caractérisé en ce que l'arbre auxiliaire traverse avec étanchéité une paroi qui sépare
le volume de fluide isolant gazeux d'un autre volume de fluide à une pression inférieure,
la différence des pressions respectives des deux fluides procurant une certaine force
qui est appliquée sur l'arbre auxiliaire et qui participe à la force de pression de
contact.
[0011] Selon un premier mode de réalisation avantageux, une partie de l'arbre auxiliaire
est constituée d'un piston apte à être déplacé à l'intérieur d'un alésage formé par
une pièce qui est montée de façon étanche sur une ouverture de la paroi, des moyens
d'étanchéité au gaz isolant étant agencés entre le piston et l'alésage. Préférablement,
la paroi et l'alésage constituent un assemblage conducteur électriquement relié à
un pôle du second appareil de commutation, le piston comporte au moins une partie
conductrice électriquement raccordée au contact mobile du premier appareil de commutation,
et des contacts glissants sont disposés entre l'alésage et la partie conductrice du
piston. La paroi peut être constituée par une face d'un carter qui renferme au moins
une partie du volume de fluide isolant gazeux et dans lequel sont disposés les moyens
de couplage.
[0012] Si l'ensemble de commutation est destiné à être utilisé comme appareillage à isolation
dans l'air, le carter est de préférence ouvert sur un côté qui est assemblé de façon
étanche avec une extrémité d'une enveloppe isolante assurant l'isolation dans l'air
entre les deux pôles du second appareil de commutation. Le carter est alors disposé
directement dans l'air, et a un rôle d'étanchéité entre le gaz isolant du second appareil
et l'air extérieur.
[0013] Si par contre l'ensemble de commutation est destiné à être utilisé comme appareillage
de type blindé sous enveloppe métallique, le carter a alors un rôle de support mécanique
et non plus d'étanchéité puisque l'enveloppe métallique de l'appareillage est nécessairement
étanche entre le volume de fluide isolant gazeux et l'air extérieur.
[0014] Selon un second mode de réalisation, la paroi est scellée à une plaque conductrice
électriquement relié à un pôle du second appareil de commutation et présente une zone
flexible au centre de laquelle est prévue une ouverture qui est traversée avec étanchéité
par l'arbre auxiliaire. La zone flexible de la paroi constitue alors un soufflet d'étanchéité
qui a un rôle mécanique de production d'une force de pression différentielle. Préférablement,
l'arbre auxiliaire comprend une partie sous la forme d'un piston de guidage apte à
être déplacé avec contact électrique à l'intérieur d'un alésage électriquement reliée
à la plaque conductrice.
[0015] Dans les deux modes de réalisation précités, les moyens de couplage peuvent comprendre
des moyens mécaniques de compression élastique aptes à exercer une force résultante
sur l'arbre auxiliaire pour participer à la force de pression de contact en complément
de la force procurée par la différence des pressions respectives des deux fluides
isolants
[0016] L'invention, ses caractéristiques et ses avantages, sont précisés dans la description
qui suit, en référence aux dessins annexés qui en illustrent certaines formes de réalisation
à titre d'exemples non limitatifs.
[0017] La figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande selon l'invention,
appliqué à un ensemble de coupure et de déconnexion connu en soi et représenté en
position fermée de passage du courant.
[0018] La figure 2 représente schématiquement le dispositif de commande de la figure 1 en
position ouverte d'interruption du courant par l'ensemble de commutation.
[0019] La figure 3 représente schématiquement un dispositif de commande selon l'invention,
appliqué à un ensemble de commutation à coupure hybride dans lequel l'appareil de
commutation dans le vide est disposé de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe
principal de l'appareil de commutation dans le gaz.
[0020] La figure 4 représente schématiquement le dispositif de commande de la figure 3 dans
la position d'ouverture de l'ensemble de commutation.
[0021] La figure 5 représente schématiquement un dispositif de commande analogue à celui
de la figure 3, dans lequel est prévue la possibilité d'une refermeture de l'appareil
de commutation dans le vide après la fin de la fonction disjoncteur assurée par l'appareil
de commutation dans le gaz.
[0022] La figure 6 représente schématiquement un dispositif de commande analogue à celui
de la figure 5, dans une application pour un ensemble de commutation blindé.
[0023] La figure 7 représente schématiquement un autre dispositif de commande selon l'invention,
dans lequel les moyens de couplage entre l'arbre principal et l'arbre auxiliaire permettent
un résultat analogue à celui procuré par le dispositif de commande de la figure 3,
et dans lequel une évacuation de sécurité est prévue en cas de fuite au niveau des
moyens d'étanchéité au fluide isolant gazeux.
[0024] Les figures 7a et 7b représentent très schématiquement le principe de manoeuvre du
contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide grâce à la came tournante
des moyens de couplage représentés sur la figure 7.
[0025] La figure 8 représente schématiquement le dispositif de commande de la figure 3 auquel
sont ajoutés des moyens élastiques pour renforcer la pression de contact en position
fermée de passage du courant dans l'ensemble de commutation.
[0026] La figure 9 représente schématiquement une amélioration du mécanisme d'actionnement
du contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide tel que représenté sur
la figure 3, permettant d'augmenter la pression de contact dans cet appareil sans
augmenter l'énergie de manoeuvre nécessaire pour un dispositif de commande selon l'invention.
[0027] La figure 9a est un agrandissement du mécanisme d'actionnement amélioré qui est représenté
sur la figure 9 en position de fermeture de l'ensemble de commutation.
[0028] La figure 9b représente schématiquement le mécanisme d'actionnement de la figure
9a en position d'ouverture de l'ensemble de commutation.
[0029] La figure 9c représente schématiquement un autre mécanisme d'actionnement amélioré
du contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide, permettant un résultat
analogue à celui procuré par le mécanisme d'actionnement de la figure 9.
[0030] La figure 9d représente schématiquement un autre mécanisme d'actionnement amélioré
du contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide.
[0031] La figure 10 représente schématiquement une alternative de réalisation des moyens
d'étanchéité au fluide isolant gazeux dont la pression est utilisée pour le fonctionnement
d'un dispositif de commande selon l'invention.
[0032] La figure 11 représente schématiquement une variante de réalisation du dispositif
de commande représenté sur la figure 10, qui comporte un espace de sécurité à la pression
atmosphérique fonctionnant sur le principe de sécurité utilisé dans le dispositif
de commande de la figure 7.
[0033] Le dispositif de commande selon l'invention qui est représenté schématiquement sur
la figure 1 est appliqué à un ensemble de commutation, et plus précisément un ensemble
de coupure et de déconnexion, tel que connu notamment du document de brevet
WO 0074095 Al. Il est décrit dans ce document un mécanisme de manoeuvre pour l'actionnement combiné
de deux appareils de commutation électriquement reliés en série, avec un premier appareil
de commutation dans le vide et un second appareil de commutation constitué d'un sectionneur
à couteau pivotant disposé dans l'air pour assurer une fonction de déconnexion après
la coupure du courant par le premier appareil. La tige de manoeuvre du contact mobile
de l'interrupteur à vide peut être actionnée en translation grâce à une came pivotante
apte à appuyer contre un épaulement solidaire de la tige à son extrémité. Le mécanisme
pour assurer la pression de contact n'est pas décrit dans ce document, mais un mécanisme
classique à ressort et/ou par commande électromagnétique peut être utilisé. La bielle
de manoeuvre du couteau pivotant est articulée sur un levier solidaire en rotation
de la came, de même que l'arbre principal de manoeuvre est articulé sur un autre levier
pour entraîner la came en rotation.
[0034] Ainsi, un mouvement de l'arbre principal de manoeuvre permet d'actionner les deux
appareils de commutation de façon coordonnée, ce qui permet aux contacts mobiles respectifs
de ces appareils d'avoir des mouvements qui suivent une séquence temporelle déterminée.
Le profil de la came permet ici de séparer rapidement les contacts de l'interrupteur
à vide avant que la rotation de la came soit suffisante pour séparer le couteau pivotant
du contact fixe du sectionneur, ce qui correspond à une séquence normale pour un tel
ensemble de coupure et de déconnexion.
[0035] L'ensemble de coupure et de déconnexion représenté sur la figure 1 est similaire
sur beaucoup de points avec celui décrit dans le brevet
WO 0074095 Al. La première modification selon l'invention pour cet état de la technique consiste
à prévoir une enceinte remplie d'un fluide isolant gazeux G
2 sous une pression P
2 et dans le volume V
2 de laquelle sont logés l'appareil 10 de déconnexion et une grande partie du dispositif
de commande. Cette enceinte comprend un carter métallique 7 qui est électriquement
relié au couteau pivotant 15 du sectionneur 10 et qui est ouvert du côté du sectionneur
10 pour être assemblé de façon étanche avec une extrémité d'une enveloppe isolante
18. Le fait d'avoir le sectionneur disposé dans un milieu gazeux sous pression qui
possède de meilleures propriétés d'isolation diélectrique que l'air ambiant permet
d'augmenter la tenue diélectrique du sectionneur en position d'ouverture, ou encore
de diminuer les dimensions du sectionneur sans diminuer sa tenue diélectrique.
[0036] Le carter 7 constitue un des deux pôles du sectionneur, et l'enveloppe isolante 18
assure l'isolation dans l'air entre le carter et l'autre pôle qui supporte le contact
fixe 16 du sectionneur. Il est disposé directement dans l'air, et a un rôle d'étanchéité
entre le gaz isolant G
2 et l'air. L'arbre principal 2 de manoeuvre comprend une partie déplaçable en translation
qui traverse le carter de façon étanche pour être reliée à un mécanisme de commande
non représenté. De même que dans le dispositif de
WO 0074095, des moyens de couplage 3 comprennent une came pivotante 14 solidaire d'un levier
sur lequel est articulé une bielle 12 de manoeuvre du couteau pivotant 15. Ces moyens
3 permettent de coupler les mouvements respectifs de l'arbre principal 2 et de l'arbre
auxiliaire 4 qui fait office de tige de manoeuvre du contact mobile 5 de l'interrupteur
à vide 1. Ce contact 5 est représenté en position fermée de passage du courant, et
est en appui contre le contact fixe 6 de l'interrupteur à vide pour assurer la pression
de contact nécessaire.
[0037] L'arbre auxiliaire 4 comporte ici un piston 4A qui traverse avec étanchéité une paroi
7A du carter 7 et qui est apte à être déplacé à l'intérieur d'un alésage 8 formé par
une pièce qui est montée de façon étanche sur une ouverture de ladite paroi 7A. Des
moyens d'étanchéité 17 au gaz isolant G2, réalisés par un joint torique, sont agencés
entre le piston et l'alésage 8. Le piston 4A comporte au moins une partie 4A2 électriquement
conductrice qui est assemblée en contact électrique avec le contact mobile 5 de l'interrupteur
à vide. Lors du déplacement du piston 4A, la partie 4A2 du piston reste aussi en contact
électrique avec l'alésage 8 grâce à des contacts glissants comme par exemple des contacts
toriques à ressort connus en soi.
[0038] L'alésage 8 débouche à l'extérieur du carter 7 sur un volume V
1 rempli d'un fluide G
1 maintenu à une pression P
1 inférieure à la pression P
2 du fluide isolant gazeux G
2 dans le carter. Le fluide G
1 peut être un gaz isolant, de même nature ou différent de G
2, ou encore un liquide ou un gel diélectrique, ou encore un petit volume d'air ou
d'un autre gaz à la pression P
1 sans propriétés diélectriques particulières et prévu adjacent à un volume de solide
ou de gel diélectrique qui entoure la chambre étanche de l'interrupteur à vide pour
assurer l'isolation diélectrique entre les deux pôles de l'interrupteur. Sur la figure
1, le fluide G
1 représenté est un gaz isolant contenu dans une enveloppe isolante rigide 11 fixée
avec étanchéité contre le carter 7 autour de son alésage 8.
[0039] La différence entre la pression P
2 du gaz G
2 à l'intérieur du carter 7 et la pression P
1 du gaz G
1 à l'intérieur de l'enveloppe étanche 11 applique sur le piston 4A une force de pression
différentielle Fp qui est le produit de la valeur P
2-P
1 et de la section du piston dans l'alésage 8. En fonction de ces paramètres, la force
de pression différentielle Fp peut être prévue pour assurer la force de pression de
contact nécessaire pour maintenir les contacts 5 et 6 de l'interrupteur à vide 1 en
appui l'un contre l'autre même si un courant de court-circuit parcourt l'interrupteur.
Il faut en outre noter que la force totale de pression différentielle qui s'exerce
sur le contact mobile 5 de l'interrupteur à vide 1 est en réalité la somme de la force
de pression différentielle Fp définie ci-dessus et de la force de pression du gaz
G
1 qui s'exerce sur le soufflet métallique 19 d'étanchéité de l'interrupteur à vide,
du fait que ce soufflet réalise une séparation mobile entre le vide dans la chambre
étanche de l'interrupteur et le gaz G
1 autour de cette chambre. Dans ce qui suit, la force de pression de contact F
c est définie comme la force à exercer sur le contact mobile 5 de l'interrupteur à
vide en supplément de la force de pression du gaz G
1 qui s'exerce sur le soufflet d'étanchéité de l'interrupteur, afin de maintenir les
contacts de l'interrupteur en appui l'un contre l'autre dans des conditions de courant
spécifiées.
[0040] Sur la figure 2, le dispositif de commande de la figure 1 est représenté schématiquement
en position ouverte d'interruption du courant par l'ensemble de commutation. La partie
du sectionneur à couteau pivotant n'est pas représentée, mais on comprendra de par
la position de la bielle 12 de manoeuvre du couteau pivotant du sectionneur que ce
couteau est ouvert. Le mouvement de l'arbre principal 2 vers le bas de la figure,
entraîné par un dispositif de commande non représenté, provoque la rotation de la
came pivotante 14 dont le profil est prévu pour appuyer contre l'épaulement 4B de
l'arbre auxiliaire 4 dès le début de la rotation. La force d'appui de la came 14 contre
l'épaulement 4B est prévue suffisante pour dépasser la force de pression différentielle
Fp qui reste sensiblement constante sur toute la course du piston 4A. En fin de course
du piston, comme représenté sur la figure, les contacts 5 et 6 de l'interrupteur à
vide sont séparés avec un écartement prévu pour ne pas excéder les limites d'élasticité
du soufflet métallique 19 de cet interrupteur.
[0041] Sur la figure 3, un dispositif de commande selon l'invention est représenté schématiquement
dans une application pour un ensemble de commutation appelé disjoncteur à coupure
hybride ou encore disjoncteur hybride, qui associe l'appareil de commutation dans
le vide à un appareil de commutation à coupure dans un gaz. Dans ce qui suit, ces
deux appareils de commutation sont appelés respectivement interrupteur à vide et interrupteur
à gaz. L'interrupteur à gaz 10, non représenté à gauche de la figure, possède typiquement
un équipage de contacts mobiles comprenant un contact d'arc mobile apte à être manoeuvré
en translation par l'arbre principal 2 de manoeuvre du disjoncteur hybride. Cet arbre
principal est relié de façon classique par une bielle isolante à un mécanisme de commande
non représenté à droite de la figure. La position de l'arbre 2 correspond ici à l'état
fermé du disjoncteur hybride, c'est à dire l'état de passage d'un courant permanent
dans le disjoncteur. L'interrupteur à vide 1 et l'axe de translation de l'arbre auxiliaire
4 sont disposés selon une même direction Y sensiblement perpendiculaire à la direction
de l'axe de translation X de l'arbre principal 2, mais il est envisageable de prévoir
un angle différent de 90° entre ces deux directions.
[0042] L'interrupteur à vide 1, la pièce d'alésage 8, le piston 4A et les moyens d'étanchéité
17, sont de même type que les éléments correspondants sur la figure 1. Préférablement,
le joint torique qui constitue les moyens d'étanchéité 17 n'est pas en contact avec
la partie électriquement conductrice 4A2 en forme de douille du piston 4A, et est
disposé dans un logement de la pièce qui forme l'alésage 8 de façon à être en appui
permanent contre un élément annulaire 27 monté avec étanchéité sur cette partie 4A2.
L'élément annulaire 27 n'est pas nécessairement électriquement conducteur, et est
prévu pour pouvoir être déplacé en appui contre le joint torique sans affecter de
façon notable la qualité de l'étanchéité. Le taux de fuite du fluide isolant gazeux
G
2 vers le volume V
1 de fluide isolant gazeux G
1 peut ainsi être maintenu à un niveau très faible sur une année d'exploitation du
disjoncteur hybride.
[0043] Idéalement, il sera recherché pour la quantité de gaz G
2 fuyant vers le volume V
1 une valeur moyenne dans le temps sensiblement égale à la perte du gaz G
1 depuis le volume V
1 vers l'extérieur de l'enveloppe isolante 11. De cette façon, si les gaz G
1 et G
2 sont de même nature ou ont des propriétés diélectriques similaires, la pression P
1 de gaz dans l'enveloppe 11 peut être maintenue dans une fourchette de valeurs extrêmes
admissibles [P
1min, P
1max] pour conserver la tenue diélectrique entre les deux pôles de l'interrupteur à vide
1 tout en n'excédant pas une valeur maximale critique pour la structure mécanique
de l'interrupteur. Par sécurité, un dispositif de mesure de la pression P
1 pourra être prévu notamment pour contrôler que cette pression reste supérieure à
la limite basse P
1min et empêcher le déclenchement du disjoncteur hybride si P
1 descend sous cette limite. Inversement, en cas de dépassement de la valeur maximale
critique P
1max, il pourra être prévu un dispositif de sécurité constitué par exemple d'une soupape
23 à ressort précontraint. Une telle soupape, pouvant être installée par exemple dans
une ouverture du disque métallique 22 qui porte le contact fixe 6 de l'interrupteur
à vide 1 et qui ferme l'enveloppe 11, est prévue pour s'ouvrir légèrement afin de
permettre un dégagement vers l'atmosphère d'une petite quantité du gaz G
1 en surpression par rapport à la valeur maximale critique. Bien entendu, cette solution
suppose que le gaz G
1 ne présente pas de danger pour l'atmosphère, et il est dans ce cas avantageux d'utiliser
de l'azote pur.
[0044] La différence des pressions respectives P
2 et P
1 des deux fluides isolants gazeux G
2 et G
1 procure une certaine force Fp qui est appliquée sur l'arbre auxiliaire 4 et qui assure
ici à elle seule toute la force de pression de contact F
c, de la même façon que pour le dispositif de la figure 1. Cette force Fp est proportionnelle
au carré du diamètre D du piston.
[0045] De façon analogue à l'ensemble de commutation représenté sur la figure 1, le carter
métallique 7 est ouvert du côté de l'interrupteur à gaz 10 pour être assemblé de façon
étanche avec une extrémité d'une enveloppe isolante non représentée qui renferme la
chambre de coupure de l'interrupteur à gaz. Le carter 7 constitue un des deux pôles
de l'interrupteur à gaz 10 en étant électriquement relié à l'équipage de contacts
mobiles, non représenté, de cet interrupteur. La partie conductrice 4A2 du piston
4A reste en contact électrique avec l'alésage 8 grâce à des contacts glissants 9.
Le disjoncteur hybride ainsi constitué est de type à isolation dans l'air de même
que le dispositif de la figure 1.
[0046] Les moyens de couplage 3 entre l'arbre principal 2 et l'arbre auxiliaire 4 comprennent
une came 30 qui est solidaire en translation de l'arbre principal 2 et qui peut être
formée par un tronçon 2A de cet arbre 2 comme représenté sur la figure. La surface
de la came 30 est agencée pour permettre le guidage d'un élément de roulement ou roulette
31 qui est solidaire en mouvement de l'arbre auxiliaire 4. L'axe de cette roulette
est monté sur un palier porté par un berceau 4A3 qui constitue une partie de l'arbre
auxiliaire 4. Ce berceau est fixé sur une partie 4A1 insérée dans la partie électriquement
conductrice 4A2 du piston 4A, cette partie 4A1 n'étant pas nécessairement conductrice
puisque la conduction électrique entre l'alésage 8 et le contact mobile 5 de l'interrupteur
à vide est assurée par la partie 4A2. Une partie d'extrémité 4B du berceau 4A3 de
l'arbre auxiliaire 4 est apte à coulisser en translation dans un élément de guidage
13 qui est fixé sur une face 7B du carter 7, cette face étant opposée à la face qui
constitue la paroi 7A traversée par le piston 4A de l'arbre auxiliaire.
[0047] Ainsi, lors d'un déclenchement du disjoncteur hybride pour interrompre le courant,
l'entraînement en translation de l'arbre principal 2 selon l'axe X permet, après une
course morte déterminée, d'entraîner en translation l'arbre auxiliaire 4 selon l'axe
Y jusqu'à la séparation complète des contacts 5 et 6 de l'interrupteur à vide comme
représenté sur la figure 4. La course morte de l'arbre principal 2 est définie ici
comme la distance à parcourir par l'arbre, et donc aussi à parcourir par le contact
d'arc mobile de l'interrupteur à gaz, pour que la came 30 vienne en contact avec la
roulette 31 depuis l'état fermé du disjoncteur. Il est bien connu qu'une telle course
morte est généralement nécessaire dans un disjoncteur hybride, afin que les contacts
d'arc de l'interrupteur à gaz se séparent avec une certaine vitesse relative sensiblement
à l'instant où débute la séparation des contacts de l'interrupteur à vide. La course
morte est aussi appelée parfois la distance de mise en vitesse relative des contacts
d'arc de l'interrupteur à gaz, et correspond typiquement à la distance de recouvrement
mutuel des deux contacts d'arcs de l'interrupteur dans une configuration de contacts
dits à tulipe.
[0048] Le couplage par came et roulette utilisé ici entre l'arbre principal 2 et l'arbre
auxiliaire 4 met en oeuvre un principe bien connu dans le domaine des mécanismes de
renvoi de mouvement. Un tel couplage est par ailleurs utilisé depuis longtemps pour
des systèmes de commande coordonnée de plusieurs commutateurs électriques dont un
interrupteur à vide. En particulier, le document de brevet
EP0132083 montre un dispositif permettant d'actionner un interrupteur à vide et un sectionneur
à partir d'un arbre de manoeuvre du contact mobile du sectionneur déplacé en translation
par une commande unique. Une came solidaire en translation de cet arbre est couplée
à une roulette solidaire en translation du contact mobile de l'interrupteur à vide,
cet interrupteur étant disposé perpendiculairement à l'arbre. Un ressort de pression
de contact applique en permanence une poussée sur le contact mobile de l'interrupteur
à vide, permettant d'obtenir la pression de contact nécessaire dans l'interrupteur
en position fermée.
[0049] Les moyens de couplage 3 utilisés dans le présent dispositif de commande sont donc
analogues à ceux décrits dans
EP0132083. On peut noter que l'invention permet ici de se passer avantageusement du ressort
de pression de contact indispensable dans un dispositif de commande classique, ou
permet en tout cas de diminuer la force à exercer par un dispositif à ressort mécanique
comme montré par la suite aux commentaires des figures 8 et 9. Préférablement, dans
le présent dispositif de commande selon l'invention, la roulette 31 et l'arbre principal
2 sont agencés de façon à ce qu'un faible jeu existe entre ces deux éléments dans
l'état fermé du disjoncteur hybride représenté sur la figure 3, et aussi durant le
parcours de la course morte par l'arbre principal lors d'un déclenchement du disjoncteur.
En effet, durant l'exploitation du disjoncteur hybride, il est connu que les contacts
de l'interrupteur à vide peuvent s'éroder sous l'action d'arcs électriques lors de
leur séparation et entraîner ainsi au fil du temps un léger rapprochement du contact
mobile vers le contact fixe dans l'état fermé de l'interrupteur. Le faible jeu mentionné
ci-dessus est prévu pour autoriser ce léger rapprochement, ce qui permet aussi qu'aucune
contrainte causée par la force de pression de contact sur l'arbre auxiliaire 4 ne
soit appliquée sur l'arbre principal 2 dans l'état fermé du disjoncteur hybride.
[0050] La hauteur de la came 30 selon la direction de l'axe Y de translation de l'arbre
auxiliaire 4 est prévue en fonction de l'écartement e souhaité pour les contacts 5
et 6 de l'interrupteur à vide, comme représenté sur la figure 4.
[0051] Sur la figure 4, le dispositif de commande de la figure 3 est représenté schématiquement
dans la position d'ouverture de l'ensemble de commutation. Par souci de simplification,
le dispositif facultatif de sécurité contre la surpression de gaz dans l'enveloppe
isolante de l'interrupteur à vide 1 n'est pas représenté sur cette figure. A partir
de l'état fermé du disjoncteur hybride représenté sur la figure 3, le déclenchement
du disjoncteur est effectué par une translation de l'arbre principal 2 selon l'axe
X vers la droite de la figure pour séparer les contacts d'arc de l'interrupteur à
gaz 10. Après le parcours de la course morte par l'arbre principal 2, la partie principale
30A qui correspond à la pente dite d'ouverture de la came 30 vient en contact avec
la roulette 31 pour entraîner en translation l'arbre auxiliaire 4 selon l'axe Y vers
le bas de la figure. Le contact mobile 5 de l'interrupteur à vide adopte ainsi un
profil de mouvement prédéterminé par la forme de la partie principale 30A. La translation
de l'arbre auxiliaire 4 est achevée lorsque le parcours de la roulette 31 quitte la
partie principale 30A de la came, c'est à dire lorsque la surface de la came sur laquelle
appuie la roulette redevient parallèle à la direction de l'axe X. Il est ainsi possible
de poursuivre l'éloignement mutuel des contacts d'arc de l'interrupteur à gaz après
que les contacts 5 et 6 de l'interrupteur à vide 1 soient complètement séparés avec
l'écartement e souhaité, ceci jusqu'à la fin de la fonction disjoncteur représentée
sur la figure 4. On peut noter que durant l'ouverture de l'interrupteur à vide 1,
le joint torique qui constitue les moyens d'étanchéité 17 reste en appui permanent
contre l'élément annulaire 27 avec lequel il assure l'étanchéité au gaz du piston
4A.
[0052] Dans la position de fin de la fonction disjoncteur représentée sur la figure 4, la
roulette 31 est en appui contre la came 30 en exerçant sur celle-ci une force égale
à la force Fp procurée par la différence des pressions respectives des deux gaz de
part et d'autre du piston 4A. L'arbre principal 2 et sa came 30 assurent ainsi un
rôle de verrouillage du contact mobile 5 de l'interrupteur à vide dans sa position
d'ouverture.
[0053] Sur la figure 5 est représenté schématiquement un dispositif de commande analogue
à celui de la figure 3, dans lequel l'interrupteur à vide est refermé après la fin
de la fonction disjoncteur assurée par l'interrupteur à gaz. La course supplémentaire
effectuée ici par l'arbre principal 2 après la fin de la fonction disjoncteur peut
permettre à l'ensemble de commutation d'assurer une fonction de sectionneur en supplément
de la fonction disjoncteur, du fait que les contacts d'arc de l'interrupteur à gaz
peuvent être suffisamment éloignés entre eux pour assurer une distance de sectionnement
dans le fluide isolant gazeux G
2 de l'interrupteur. Le tronçon 2A de l'arbre principal 2 sur lequel est formé la came
30 est allongé par rapport au dessin de la came du dispositif des figures 3 et 4,
pour permettre de ménager sur la came une partie secondaire 30B avec une pente dite
de refermeture. Cette pente de refermeture est inclinée en sens inverse de la pente
d'ouverture de la partie principale 30A de la came.
[0054] Lors de la course supplémentaire effectuée par l'arbre principal 2, le profil de
pente de la partie secondaire 30B permet à la roulette 31 et donc à l'arbre auxiliaire
4 de se rapprocher du contact fixe de l'interrupteur à vide pour que le contact mobile
vienne appuyer sur ce contact fixe avec une vitesse instantanée quasiment nulle au
moment de l'impact. La même force de pression de contact que celle correspondant à
l'état fermé du disjoncteur hybride est appliquée sur le contact mobile de l'interrupteur
à vide après sa refermeture. La refermeture permet d'éviter que les parties électriquement
reliées au contact mobile de l'interrupteur à vide soient à un potentiel flottant
lorsque le disjoncteur -sectionneur hybride est en position de sectionnement, car
un tel potentiel flottant pourrait endommager l'interrupteur à vide dans certaines
configurations de la ligne qui est sectionnée par l'ensemble de commutation.
[0055] Sur la figure 6 est représenté schématiquement un dispositif de commande analogue
à celui de la figure 5, dans une application pour un ensemble de commutation blindé.
On peut noter que dans ce type d'application, le carter 7 qui est au potentiel de
la haute tension en exploitation doit être électriquement isolé de l'enveloppe métallique
étanche 42 qui constitue la cuve blindée de l'ensemble de commutation. Du fait que
cette cuve étanche renferme le fluide isolant gazeux G
2 du disjoncteur à gaz à une certaine pression P
2, il n'est pas indispensable que le carter 7 soit lui aussi étanche au gaz, sauf à
prévoir par exemple une pression de gaz plus élevée dans le carter que dans l'espace
restant entre ce carter et la cuve. Dans la présente application, le carter 7 est
ouvert, et a le même rôle de conducteur électrique et de support mécanique que dans
les dispositifs de commande selon l'invention montrés précédemment pour des ensembles
de commutation à isolation dans l'air.
[0056] L'arbre principal 2 et sa came 30 sont prévus pour permettre à l'ensemble de commutation
d'assurer une fonction de sectionneur en supplément de la fonction disjoncteur. Facultativement,
une partie conductrice de l'arbre principal 2 est électriquement reliée au carter
7 par des contacts glissants et est munie à son extrémité extérieure au carter d'un
plot 2B sur lequel est articulée une bielle isolante qui forme une partie 2C de l'arbre
2 et qui traverse avec étanchéité la cuve 42 de l'ensemble blindé pour être reliée
à un mécanisme de commande non représenté. Le plot 2B est agencé pour venir en contact
électrique avec une borne 43 fixée à la cuve 42 et traversée par la bielle isolante
2C de l'arbre 2, grâce à une course supplémentaire de l'arbre 2 après la fin de la
fonction sectionneur. Le carter 7 est ainsi mis au potentiel à la terre de la cuve
42, par l'intermédiaire de la partie conductrice de l'arbre principal 2. Ceci permet
de mettre à la terre la ligne blindée qui est raccordée au contact fixe de l'interrupteur
à vide, puisque cet interrupteur a été refermé à la fin de la fonction disjoncteur
et que par conséquent son contact fixe est électriquement relié au carter 7. Le conducteur
central 50 de la ligne blindée est ici immergé dans le gaz G
1 qui entoure la chambre étanche de l'interrupteur à vide et dont la pression P
1 est inférieure à la pression P
2 du gaz G
2 qui entoure l'interrupteur à gaz. L'ensemble de commutation ainsi réalisé est un
disjoncteur -sectionneur hybride blindé qui peut assurer une fonction supplémentaire
de mise à la terre d'un côté de la ligne.
[0057] La figure 7 représente schématiquement un autre dispositif de commande selon l'invention,
représenté dans l'état fermé de l'ensemble de commutation. L'arbre auxiliaire 4 est
identique à celui du dispositif de commande de la figure 3. Il porte de la même façon
une roulette 31 prévue pour être déplacée par une came, et est de même apte à coulisser
en translation dans un élément de guidage 13 fixé sur le carter 7. Les moyens de couplage
entre l'arbre principal 2 et l'arbre auxiliaire 4 utilisent ici une came rotative
14' pour agir sur la roulette 31 . L'arbre de rotation 48 de la came 14' est monté
sur des paliers fixés au carter 7, et est solidaire en rotation d'une roue 32 qui
comprend une denture circulaire engrenant avec une crémaillère 21 portée par l'arbre
principal 2. Ainsi, une translation de l'arbre principal provoque la rotation de la
came 14' dont le profil est prévu pour agir sur la roulette 31 après une certaine
course morte de l'arbre principal, de façon coordonnée avec la séparation des contacts
de l'interrupteur à gaz.
[0058] Le milieu diélectrique autour de la chambre étanche de l'interrupteur à vide est
constitué ici par un matériau diélectrique 28 surmoulé autour de cette chambre et
contenu dans une enveloppe isolante 11. De façon connue, l'enveloppe isolante 11 pourrait
aussi bien être constituée par le matériau diélectrique 28 surmoulé si ce matériau
présente une rigidité mécanique suffisante et résiste aux intempéries. Seul un petit
volume V
1 de fluide gazeux G
1 est adjacent à la chambre étanche de l'interrupteur à vide, entre le flasque de la
chambre traversé par le contact mobile de l'interrupteur et la pièce d'alésage 8 dans
laquelle peut coulisser le piston 4A de l'arbre auxiliaire 4. Le gaz G
1 n'est pas nécessairement isolant, puisqu'il n'a pas de rôle d'isolation diélectrique
à assurer entre les pôles de l'interrupteur à vide, et il n'est pas nécessaire de
contrôler la pression de ce gaz puisque une éventuelle fuite n'aurait pas de conséquences
sur l'isolation diélectrique entre les pôles.
[0059] Des moyens d'étanchéité 26 sont prévus ici pour empêcher toute communication entre
le volume V
1 et l'atmosphère extérieure, et le gaz G
1 est rempli à une pression supérieure à la pression atmosphérique de façon à ce qu'une
éventuelle fuite du volume V
1 s'effectue en sens unique vers l'atmosphère extérieure. Cette disposition a pour
but de conserver un volume V
1 exempt notamment de l'humidité et des poussières de l'atmosphère extérieure. De préférence,
le gaz G
1 est rempli en usine, lors du montage de l'ensemble de commutation, à une pression
par exemple de l'ordre de deux fois la pression atmosphérique et qui correspond à
la pression de remplissage provisoire du gaz G
2 dans le carter 7 pour le transport en sécurité de l'ensemble de commutation avant
le remplissage définitif sur site pour l'exploitation. Il n'est donc pas nécessaire
de remplir ni de contrôler le volume V
1 après que l'ensemble de commutation soit sorti d'usine, ce qui est appréciable pour
l'exploitant. On peut noter que les moyens d'étanchéité 26 ne sont pas indispensables,
car il serait acceptable que le volume V
1 soit rempli d'air en communication avec l'atmosphère extérieure si le flasque qui
est traversé par le contact mobile de l'interrupteur à vide est prévu pour fonctionner
dans une telle configuration.
[0060] La pièce d'alésage 8 comporte un orifice radial 24, qui fait communiquer l'atmosphère
extérieure avec un espace interstitiel entre le piston 4A et l'alésage 8 et qui débouche
dans cet espace interstitiel entre les moyens d'étanchéité 17 et l'interrupteur à
vide, de façon à ce qu'une éventuelle fuite du gaz G
2 du volume V
2 du carter 7 à travers les moyens d'étanchéité 17 soit évacuée vers l'atmosphère extérieure.
Ainsi, une telle fuite du gaz G
2 ne provoquerait pas une augmentation de la pression de gaz dans le volume V
1, et il est donc inutile d'installer entre ce volume et l'atmosphère extérieure un
dispositif de sécurité tel une soupape d'évacuation de surpression comme la soupape
23 du dispositif de la figure 3. L'orifice radial 24 constitue en lui-même une évacuation
de sécurité en cas de fuite du gaz G
2 à travers les moyens d'étanchéité 17.
[0061] Les figures 7a et 7b représentent très schématiquement le principe de manoeuvre du
contact mobile de l'interrupteur à vide grâce à la came tournante 14'. La figure 7a
reproduit la configuration de la figure 7, dans laquelle les contacts de l'interrupteur
à vide 1 sont fermés. En pratique, on peut noter qu'un faible jeu est nécessaire entre
la surface de roulement de la roulette 31 et la surface de la portion en arc de cercle
de la came 14' qui correspond au parcours de la course morte.
[0062] La figure 7b correspond à la configuration de la figure 7 après un déclenchement
du disjoncteur hybride et au moment où les contacts de l'interrupteur à vide sont
complètement séparés avec l'écartement e souhaité. La came a effectué ici une rotation
de presque 180°, qui peut être poursuivie tout en maintenant l'écartement e. On peut
noter que le profil de la came permettrait une refermeture de l'interrupteur à vide
par une course supplémentaire de l'arbre principal 2 et à condition bien sûr que la
crémaillère 21 ait une longueur suffisante.
[0063] Le couplage par une came rotative permet un résultat analogue à celui procuré par
un couplage utilisant une came en translation comme dans le dispositif de commande
de la figure 3. Le dispositif de commande de la figure 7 peut présenter comme avantages
d'une part de pouvoir diminuer la vitesse relative d'impact entre les surfaces respectives
de la came 14'et de la roulette 31 à la fin de la course morte, et d'autre part de
réduire fortement les efforts transversaux exercés sur l'arbre principal 2, ce qui
permet notamment de limiter l'usure des éléments de guidage longitudinal de l'arbre.
Toutefois, un tel couplage est plus coûteux à réaliser qu'un couplage utilisant une
came en translation.
[0064] Le dispositif de commande représenté schématiquement sur la figure 8 constitue un
perfectionnement du dispositif de commande de la figure 3. Des moyens mécaniques de
compression élastique sont en effet ajoutés pour renforcer la pression de contact
en position fermée de passage du courant dans l'ensemble de commutation. Ces moyens
de compression élastique comprennent un ressort 35 qui est monté précontraint sur
l'arbre auxiliaire 4 selon la direction de l'axe Y de l'arbre. Ce ressort 35 a une
extrémité qui est en appui contre un élément poussoir 34 logé dans un organe de butée
34' fixé au berceau 4A3 de l'arbre 4, et a une autre extrémité qui est en appui contre
le piston 4A de l'arbre. Cet élément poussoir 34 est apte à être rapproché de l'autre
extrémité du ressort 35, en se décollant de sa position de butée maintenue par l'organe
34', lorsqu'une compression de faible amplitude du ressort 35 est effectuée sous l'action
d'un doigt 33 qui est fixé à l'arbre principal 2 et qui est ici prévu pour pouvoir
glisser en appui contre l'élément poussoir 34.
[0065] Une telle compression du ressort 35 permet d'appliquer sur l'arbre auxiliaire 4 une
force qui s'ajoute à la force de pression différentielle Fp procurée par la différence
des pressions respectives des deux fluides isolants gazeux, et qui vient renforcer
la force de pression de contact F
c dans la position de fermeture de l'ensemble de commutation, c'est à dire la position
de fermeture de l'appareil de commutation dans le gaz. Une telle configuration peut
être avantageuse si la force Fp s'avère insuffisante pour assurer à elle seule la
force de pression de contact F
c nécessaire pour résister aux efforts électrodynamiques tendant à écarter les contacts
de l'interrupteur à vide dans le cas d'un courant de court-circuit. Cette configuration
peut en effet être préférée à l'alternative qui consisterait à augmenter le diamètre
du piston 4A pour augmenter la force de pression différentielle, car elle permet de
conserver une valeur minimale de force de pression de contact même en cas de fuite
de gaz importante depuis le volume de l'interrupteur à gaz. Une telle valeur minimale
de force de pression de contact assurée par un ressort mécanique permettrait de pouvoir
maintenir en exploitation l'ensemble de commutation dans sa position de fermeture
pour faire transiter un courant nominal, ceci même dans l'hypothèse très peu probable
où le volume de l'interrupteur à gaz serait ramené à la pression atmosphérique suite
à une fuite de gaz très importante. Il n'y aurait ainsi pas de répulsion (avec séparation)
des contacts de l'interrupteur à vide et d'amorçages d'arcs entre les contacts, dès
lors que ladite valeur minimale de force de pression de contact excède la valeur minimale
requise pour un courant nominal spécifié.
[0066] Ainsi, l'adjonction d'un système à ressort mécanique pour renforcer la pression de
contact dans un dispositif de commande selon l'invention peut constituer une sécurité
appréciable en terme de sûreté et de continuité d'exploitation de l'ensemble de commutation
muni du dispositif de commande. D'autres configurations que celle du dispositif de
la figure 8 pour de tels systèmes complémentaires à ressorts mécaniques peuvent être
envisagées, et l'énergie mécanique du ou des ressorts peut être mise à contribution
pour participer au travail de séparation complète des contacts de l'interrupteur à
vide, comme montré dans ce qui suit.
[0067] Un système complémentaire à ressorts mécaniques est représenté schématiquement sur
la figure 9, permettant une amélioration du mécanisme d'actionnement du contact mobile
de l'appareil de commutation dans le vide tel que représenté sur la figure 3. Ce système
complémentaire possède des moyens mécaniques de compression élastique qui comprennent
deux ressorts 36 et 37 agissant chacun sur un bras pivotant dont une extrémité comporte
une roulette agencée pour appuyer contre une surface de roulement profilée sur le
berceau 4A3 de l'arbre auxiliaire 4, du côté de l'extrémité 4B de l'arbre 4 qui peut
coulisser en translation dans un élément de guidage 13' fixé au carter.
[0068] Ce système complémentaire à ressorts est représenté en agrandissement sur la figure
9a. Les deux bras pivotants 38 et 39 portent chacun une roulette respectivement 40
et 41. Les deux surfaces de roulement profilées sur le berceau 4A3 sont ici symétriques,
de même que les dispositions des ressorts 36 et 37 et des bras pivotants. Dans la
position de fermeture de l'ensemble de commutation, la force résultante F
r exercée par le système à ressorts est dirigée selon l'axe Y de l'arbre auxiliaire
4, du fait de la symétrie de la disposition du système par rapport à cet axe. Le profil
des surfaces de roulement sur le berceau 4A3 est prévu pour que la force résultante
F
r soit dirigée dans le même sens que la force de pression différentielle F
p, participant ainsi à la force de pression de contact F
c qui est égale à la somme Fp+ F
r. Ce profil est aussi prévu pour que la force F
r change de sens selon l'axe Y, lors d'un déplacement de l'arbre auxiliaire 4 consécutif
à une manoeuvre de l'arbre principal 2 pour l'ouverture ou la fermeture de l'ensemble
de commutation.
[0069] Le changement de sens de la force F
r est visible sur la figure 9b qui représente le mécanisme d'actionnement dans la position
d'ouverture de l'ensemble de commutation en fin de fonction disjoncteur. Chaque surface
de roulement présente un profil avec un bossage latéral, si bien que la composante
projetée sur l'axe Y de la force exercée par un ressort 36 ou 37 sur l'arbre auxiliaire
4 s'annule pour changer de sens lorsque le point de contact entre une roulette 40
ou 41 et la surface de roulement passe le sommet du bossage latéral. Le sommet d'un
tel bossage est défini comme la zone du bossage la plus éloignée de l'axe Y. Ainsi,
lorsque la roulette 31 portée par l'arbre auxiliaire 4 parcourt la partie principale
30A de la came 30 en provoquant le déplacement de l'arbre, lors d'une ouverture ou
d'une fermeture de l'ensemble de commutation, la force F
r diminue en valeur absolue pour s'annuler et changer de sens.
[0070] Au cours de l'ouverture de l'ensemble de commutation, la force F
r change de sens pour s'opposer à la force de pression différentielle Fp. On peut noter
qu'un tel changement de sens permet de diminuer quelque peu le travail à exercer par
le mécanisme de commande de l'arbre principal 2 pour l'ouverture complète. Il est
entendu que les énergies des ressorts ainsi que les profils des bossages latéraux
sont prévus pour que la force F
r reste inférieure à Fp en valeur absolue, de façon à ce que l'arbre auxiliaire 4 soit
toujours soumis à une force résultante égale à la somme des forces mécaniques et pneumatiques
qui soit dirigée vers l'interrupteur à vide pour permettre une fermeture (ou une refermeture)
des contacts de l'interrupteur.
[0071] Sur la figure 9c est représenté schématiquement un autre mécanisme d'actionnement
amélioré du contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide. Le résultat
est analogue à celui procuré par le mécanisme d'actionnement de la figure 9, et permet
dans une moindre mesure d'augmenter la pression de contact dans cet appareil sans
augmenter l'énergie de manoeuvre nécessaire pour le dispositif de commande. Les deux
ressorts identiques 36 et 37, disposés de façon symétrique par rapport à l'axe Y,
ont chacun une première extrémité articulée en rotation sur un support fixe, et une
seconde extrémité articulée en rotation sur l'arbre auxiliaire. Le changement de sens
de la force F
r s'effectue lorsque les deux ressorts sont simultanément orientés selon une même direction
perpendiculaire à l'axe Y de l'arbre auxiliaire, ce qui se produit en pratique lorsque
l'arbre a parcouru la plupart de la course e pour l'écartement souhaité des contacts
de l'interrupteur à vide.
[0072] Sur la figure 9d est représenté schématiquement un autre mécanisme d'actionnement
amélioré du contact mobile de l'appareil de commutation dans le vide, qui combine
avantageusement les deux solutions précédentes. Le berceau 4A3 de l'arbre auxiliaire
4 comporte une seule surface de roulement profilée sur laquelle vient appuyer une
roulette montée à une extrémité d'un bras pivotant. De même que pour la solution décrite
en référence aux figures 9, 9a et 9b, une extrémité d'un ressort 37 agit sur ce bras
pivotant, et le profil de la surface de roulement présente un bossage latéral prévu
pour que la composante projetée sur l'axe Y de la force exercée par le ressort 37
sur l'arbre auxiliaire 4 puisse s'annuler pour changer de sens. Le berceau 4A3 comporte
aussi une articulation pivotante attachée à une extrémité d'un autre ressort 36 comme
dans la solution décrite en référence à la figure 9c. Le ressort 36 a une énergie
moindre que celle du ressort 37, et la force résultante F
r exercée par les deux ressorts sur l'arbre 4 a une composante F
rX qui est orientée vers l'interrupteur à gaz, selon l'axe de translation X de l'arbre
principal 2.
[0073] Cette orientation de la composante F
rX permet de diminuer les efforts instantanés au niveau de la surface de contact 13'A
entre l'extrémité 4B de l'arbre 4 et l'élément de guidage 13' fixé au carter 7. Ces
efforts instantanés sont en effet relativement importants lorsque la came 30 entre
en contact avec la roulette 31 lors d'une manoeuvre d'ouverture de l'ensemble de commutation,
du fait de la vitesse instantanée de plusieurs mètres par seconde pour la translation
de l'arbre principal 2, et à fortiori si la pente d'ouverture de la partie principale
30A de la came 30 est relativement prononcée. On peut noter que la présence du ressort
pivotant 36 n'est pas indispensable, et a principalement pour rôle de renforcer si
nécessaire la composante F
rY de la force résultante F
r selon l'axe Y tout en diminuant la composante F
rX.
[0074] Sur la figure 10 est représentée schématiquement une alternative de réalisation des
moyens d'étanchéité au fluide isolant gazeux G
2 de l'interrupteur à gaz et dont la pression P
2 est utilisée pour le fonctionnement d'un dispositif de commande selon l'invention.
Il n'est pas prévu de moyens d'étanchéité au gaz dans l'espace interstitiel 49 entre
le piston 4A' et la pièce d'alésage 8' qui porte les contacts glissants 9. Le piston
a essentiellement un rôle de guidage mécanique de l'arbre auxiliaire 4 et de conduction
électrique entre le contact mobile de l'interrupteur à vide et une plaque conductrice
20 électriquement relié à un pôle de l'interrupteur à gaz, cette plaque 20 pouvant
constituer une face d'un carter métallique tel que référencé 7 dans les réalisations
précédentes. L'interrupteur à vide est entouré d'un gaz G
1 qui est réparti des deux côtés du piston 4A' avec sensiblement la même pression P
1. Le piston 4A' peut comporter un passage formé par un petit canal 25, mais un tel
canal n'est normalement pas nécessaire car un équilibrage même relativement lent de
la pression du gaz G
1 entre les deux côtés du piston s'effectue par l'espace interstitiel 49 non étanche
au gaz. De préférence, un dispositif 45 de mesure de la pression P
1 est prévu notamment pour contrôler que cette pression reste supérieure à la limite
basse P
1min.
[0075] La paroi 7' qui sépare les deux fluides isolants gazeux G
1 et G
2 est scellée avec étanchéité à la plaque conductrice 20, et présente une zone flexible
au centre de laquelle est prévue une ouverture qui est traversée avec étanchéité par
l'arbre auxiliaire 4. Cette paroi 7' se présente comme un soufflet d'étanchéité, et
peut être réalisée à partir d'un métal prévu pour offrir une flexibilité et une résistance
mécanique suffisantes. Elle a de préférence la forme d'un disque ouvert en son centre
pour le passage de l'arbre 4. Son diamètre peut être bien supérieur au diamètre du
piston 4A', ce dernier pouvant par ailleurs être diminué tant que la section de conduction
électrique par les contacts glissants 9 reste en adéquation avec le courant à faire
transiter par l'ensemble de commutation. En augmentant le diamètre de la paroi 7',
il est possible d'obtenir une force de pression différentielle Fp supérieure à celle
qui serait obtenue par un dispositif de commande à piston étanche tel que représenté
par exemple sur la figure 3, cette comparaison s'entendant pour des masses mobiles
sensiblement égales entre les deux dispositifs de commande. En outre, étant donné
que dans une solution de type à soufflet d'étanchéité, il n'y a pas de surface mobile
relativement à un joint d'étanchéité, il est possible d'obtenir une très bonne étanchéité
au niveau du raccordement étanche entre le soufflet et un ensemble mobile tel que
constitué ici par l'arbre auxiliaire 4.
[0076] Le taux de fuite du gaz G
2 à la pression P
2 vers le volume V
1 du gaz G
1 à la pression P
1 est normalement négligeable, et la quantité de gaz G
2 passant dans ce volume V
1 sera normalement toujours inférieure à la quantité de gaz G
1 pouvant fuir de ce volume vers l'extérieur de l'enveloppe isolante 11. Il n'y a donc
en principe pas de risque que la pression P
1 augmente jusqu'à dépasser la valeur maximale P
1max critique pour la structure mécanique de l'interrupteur à vide, et il n'est à priori
pas nécessaire de prévoir un dispositif de sécurité tel une soupape pour l'évacuation
du gaz G
1 en surpression. Toutefois, pour une sécurité absolue, il peut être prévu entre le
volume V
1 et l'atmosphère extérieure un dispositif économique d'évacuation de gaz, constitué
d'un disque de rupture 46 aussi appelé parfois disque frangible et prévu pour rompre
lorsque la différence de pression de gaz entre les deux côtés du disque dépasse une
valeur de rupture déterminée. Ce disque de rupture 46 est monté ici sur une pièce
annulaire métallique 44 qui relie électriquement la pièce d'alésage 8' à la plaque
conductrice 20, et qui participe aussi à l'étanchéité entre le volume V
1 et l'atmosphère extérieure.
[0077] Une variante de réalisation du dispositif de commande précédent de la figure 10 est
représentée schématiquement sur la figure 11. Cette variante comporte un espace de
sécurité à la pression atmosphérique qui fonctionne sur le principe de sécurité utilisé
dans le dispositif de commande de la figure 7. En effet, dans le cas où la paroi 7',
qui a un rôle notamment de soufflet d'étanchéité vis à vis du gaz G
2 de l'interrupteur à gaz, n'assurerait pas une étanchéité parfaite, toute fuite du
gaz G
2 à travers ce soufflet serait évacuée vers l'atmosphère extérieure via un canal 24.
Le volume V
1 qui est compris entre la paroi 7' et le piston 4A de l'arbre auxiliaire communique
avec l'atmosphère extérieure par le canal 24, et le gaz G
1 contenu dans ce volume V
1 est donc ici de l'air atmosphérique.
[0078] De même que pour l'ensemble de commutation de la figure 7, un matériau diélectrique
28 est surmoulé autour de la chambre étanche de l'interrupteur à vide. Le gaz G
0 du volume V
0 compris entre le matériau 28 et le piston 4A est analogue au gaz G
1 utilisé pour le dispositif de la figure 7, et ce qui a été dit précédemment en rapport
avec ce gaz reste valable pour la présente configuration. Le piston 4A n'a pas de
rôle ici pour générer la force de pression de contact nécessaire dans l'interrupteur
à vide. Au contraire, étant donné que le gaz G
0 est à une pression de préférence supérieure à la pression atmosphérique, la pression
différentielle entre les deux côtés du piston génère une force qui a tendance à s'opposer
(tout en restant de beaucoup inférieure) à la force de pression différentielle générée
par le gaz G
2 sur la paroi flexible 7'. Préférablement, le diamètre du piston 4A sera prévu aussi
petit que possible, à condition que la section de conduction électrique par les contacts
glissants 9 reste suffisante. On peut noter que les moyens d'étanchéité 26 et l'élément
annulaire d'étanchéité 27 ne sont pas forcément indispensables et que le gaz G
0 pourrait alors être de l'air atmosphérique, comme expliqué précédemment en rapport
avec le dispositif de la figure 7.
[0079] Les dispositifs de commandes qui ont été décrits dans ce qui précède ont été montrés
dans des applications à des ensembles de commutation comportant à chaque fois un interrupteur
à vide associé à un interrupteur à gaz. Toutefois, il est entendu qu'un dispositif
de commande selon l'invention peut être appliqué à ensemble de commutation dont un
premier et/ou un second appareil de commutation serait constitué de plusieurs interrupteurs
arrangés électriquement en série ou en parallèle. Par exemple, il est connu qu'un
ensemble de commutation peut comprendre un appareil de commutation dans le vide constitué
de plusieurs interrupteurs à vide montés en parallèle avec leurs contacts mobiles
solidaires en mouvement en étant reliés à un même arbre auxiliaire déplaçable en translation.
1. Dispositif de commande pour l'actionnement coordonné d'au moins deux appareils de
commutation qui sont électriquement reliés en série pour constituer un ensemble de
commutation dont un premier appareil de commutation (1) dans le vide comporte une
paire de contacts (5, 6) séparables pour la commutation entre une position de fermeture
et une position d'ouverture, comportant un arbre principal (2) de manoeuvre pour actionner
un second appareil de commutation (10) immergé dans un fluide isolant (G2) gazeux contenu dans un certain volume (V2) à une pression (P2) déterminée, comportant en outre un arbre auxiliaire (4) apte à être déplacé par
des moyens de couplage (3) pour permettre la manoeuvre d'un contact mobile (5) du
premier appareil de commutation (1) lors d'un déplacement dudit arbre principal (2),
ledit contact mobile (5) étant maintenu en appui contre l'autre contact (6) dudit
premier appareil (1), dans la position de fermeture de cet appareil, par une force
(FC) prévue pour produire une pression de contact supérieure à une valeur déterminée,
caractérisé en ce que ledit arbre auxiliaire (4) traverse avec étanchéité une paroi (7A, 7') qui sépare
ledit volume (V2) de fluide isolant (G2) gazeux d'un autre volume (V1) de fluide (G1) à une pression (P1) inférieure, la différence des pressions respectives (P2, P1) des deux fluides (G2, G1) procurant une certaine force (Fp) qui est appliquée sur ledit arbre auxiliaire (4) et qui participe à ladite force
de pression de contact (FC).
2. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel une partie dudit arbre
auxiliaire (4) est constituée d'un piston (4A) apte à être déplacé à l'intérieur d'un
alésage (8) formé par une pièce qui est montée de façon étanche sur une ouverture
de ladite paroi (7A), des moyens d'étanchéité (17) audit fluide isolant (G2) gazeux étant agencés entre ledit piston (4A) et ledit alésage (8).
3. Dispositif de commande selon la revendication 2, dans lequel ladite paroi (7A) et
ledit alésage (8) constituent un assemblage conducteur électriquement relié à un pôle
du second appareil de commutation (10), ledit piston (4A) comporte au moins une partie
(4A2) conductrice électriquement raccordée au contact mobile (5) du premier appareil
de commutation (1), et des contacts glissants (9) sont disposés entre ledit alésage
(8) et ladite partie (4A2) conductrice du piston.
4. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite paroi
(7A) est constituée par une face d'un carter (7) qui renferme au moins une partie
dudit volume (V2) de fluide isolant (G2) gazeux et dans lequel sont disposés lesdits moyens de couplage (3).
5. Dispositif de commande selon la revendication 4, dans lequel l'arbre auxiliaire (4)
possède une partie d'extrémité (4B) apte à coulisser en translation dans un élément
de guidage (13, 13') qui est fixé sur une face (7B) du carter (7) opposée à la face
constituant ladite paroi (7A).
6. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'arbre principal
(2) possède un tronçon (2A) dont un côté présente une surface agencée pour former
une came (30) de guidage d'un élément de roulement (31) qui est solidaire en mouvement
de l'arbre auxiliaire (4).
7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel lesdits moyens
de couplage (3) comprennent des moyens mécaniques de compression élastique aptes à
exercer une force sur ledit arbre auxiliaire (4) pour participer à ladite force de
pression de contact (FC) en complément de la force (Fp) procurée par la différence des pressions respectives
(P2, P1) des deux fluides (G2, G1).
8. Dispositif de commande selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens de compression
élastique comprennent un ressort (35) qui est monté sur l'arbre auxiliaire (4) et
dont une extrémité est en appui contre un élément poussoir (34) apte à être comprimé
sous l'action d'un doigt (33), ledit doigt étant fixé audit arbre principal (2) et
agencé pour appuyer contre ledit élément poussoir (34) dans la position de fermeture
du second appareil de commutation (10).
9. Dispositif de commande selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens de compression
élastique comprennent au moins un ressort (36, 37), la force résultante (Fr) exercée par lesdits moyens de compression sur ledit arbre auxiliaire (4) étant prévue
pour changer de sens selon la direction de l'axe de translation (Y) dudit arbre, lors
d'un déplacement dudit arbre pour l'ouverture du premier appareil de commutation (1),
tout en restant inférieure à la force (Fp) procurée par la différence des pressions
respectives (P2, P1) des deux fluides (G2, G1).
10. Dispositif de commande selon la revendication 9, dans lequel ledit ressort (36, 37)
agit sur un bras pivotant (38, 39) dont une extrémité comporte une roulette (40, 41)
agencée pour appuyer contre une surface de roulement profilée sur ledit arbre auxiliaire
(4).
11. Dispositif de commande selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel ladite
force résultante (Fr) a une composante (FrX) qui est orientée en permanence vers le second appareil de commutation (10) selon
la direction de l'axe de translation (X) de l'arbre principal (2) de manoeuvre
12. Dispositif de commande selon la revendication 2, dans lequel ledit alésage (8) comporte
un orifice radial (24) qui fait communiquer l'atmosphère extérieure avec un espace
interstitiel entre le piston (4A) et l'alésage (8), ledit orifice radial (24) débouchant
dans ledit espace interstitiel entre lesdits moyens d'étanchéité (17) et le premier
appareil de commutation (1), de façon à ce qu'une éventuelle fuite de gaz (G2) à travers les moyens d'étanchéité (17) soit évacuée vers l'atmosphère extérieure.
13. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi (7') est
scellée à une plaque conductrice (20) électriquement relié à un pôle du second appareil
de commutation (10) et présente une zone flexible au centre de laquelle est prévue
une ouverture qui est traversée avec étanchéité par ledit arbre auxiliaire (4).
14. Dispositif de commande selon la revendication 13, dans lequel ledit arbre auxiliaire
(4) comprend un piston (4A, 4A') apte à être déplacé à l'intérieur d'un alésage (8,
8') relié électriquement à ladite plaque conductrice (20), et dans lequel des contacts
glissants (9) sont agencés entre ledit piston et ledit alésage.
15. Dispositif de commande selon la revendication 14, dans lequel des moyens d'étanchéité
(26) sont agencés entre ledit piston (4A) et ledit alésage (8), et dans lequel ledit
autre volume (V1) est ménagé entre ledit piston (4A) et ladite paroi (7'), ce volume (V1) étant en communication avec l'atmosphère extérieure pour être rempli d'air sensiblement
à la pression atmosphérique.
16. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 11 et 13 à 15, dans lequel
ledit fluide (G1) dudit autre volume (V1) est un gaz et dans lequel un dispositif de sécurité constitué d'une soupape (23)
ou d'un disque de rupture (46) permet d'évacuer du gaz (G1) vers l'atmosphère extérieure au cas où la pression (P1) de ce gaz dépasse une valeur critique.
1. A control device for actuating at least two items of switchgear in co-ordinated manner,
which items are electrically connected together in series to constitute a switchgear
assembly in which a vacuum first item of switchgear (1) that performs interruption
in a vacuum includes a pair of contacts (5, 6) that can be separated to switch from
a closed position to an open position, the control device including a main drive shaft
(2) for actuating a second item of switchgear (10) immersed in a gaseous insulating
fluid (G2) contained in a certain volume (V2) at a determined pressure (P2), the control device further including an auxiliary shaft (4) suitable for being
moved by coupling means (3) to enable a moving contact (5) of the first item of switchgear
(1) to be driven when said main shaft (2) is moved, said moving contact (5) being
held pressed against the other contact (6) of said first item of switchgear (1), when
said first item of switchgear is in the closed position, by a force (Fc) chosen to generate a contact pressure higher than a determined value, said control
device being characterized in that said auxiliary shaft (4) passes in leaktight manner through a wall (7A, 7') which
separates said volume (V2) of gaseous insulating fluid (G2) from another volume (V1) of fluid (G1) at a lower pressure (P1), the difference between the respective pressures (P2, P1) of the two fluids (G1, G1) procuring a certain force (Fp) which is applied to said auxiliary shaft (4) and
which participates in said contact pressure force (Fc).
2. A control device according to claim 1, in which a portion of said auxiliary shaft
(4) is constituted by a piston (4A) suitable for being moved inside a bore (8) formed
by a part which is mounted in leaktight manner in an opening in said wall (7A), sealing
means (17) for sealing relative to said gaseous insulating fluid (G2) being arranged between said piston (4A) and said bore (8).
3. A control device according to claim 2, in which said wall (7A) and said bore (8) constitute
an electrically conductive assembly connected to a pole of the second item of switchgear
(10), said piston (4A) includes at least one electrically conductive portion (4A2)
connected to the moving contact (5) of the first item of switchgear (1), and sliding
contacts (9) are disposed between said bore (8) and said conductive portion (4A2)
of the piston.
4. A control device according to any one of claims 1 to 3, in which said wall (7A) is
constituted by one face of a casing (7) which encloses at least a portion of said
volume (V2) of gaseous insulating fluid (G2) and in which said coupling means (3) are disposed.
5. A control device according to claim 4, in which the auxiliary shaft (4) has an end
portion (4B) suitable for sliding in translation in a guide element (13, 13') that
is fixed to a face (7B) of the casing (7) that is opposite the face constituting said
wall (7A).
6. A control device according to any one of claims 1 to 5, in which the main shaft (2)
has a segment (2A) that has one side provided with a surface arranged to form a cam
(30) for guiding a rolling element (31) which is constrained to move with the auxiliary
shaft (A).
7. A control device according to any one of claims 1 to 6, in which said coupling means
(3) comprise resilient compression mechanical means suitable for exerting a force
on said auxiliary shaft (4) for participating in said contact pressure force (Fc) in addition to the force (Fp) procured by the difference in the respective pressures
(P2, P1) of the two fluids (G2, G1).
8. A control device according to claim 7, in which said resilient compression means comprise
a spring (35) which is mounted on the auxiliary shaft (4) and which has one end pressing
against a pusher element (34) suitable for being compressed under the action of a
finger (33), said finger being fixed to said main shaft (2) and arranged to press
against said pusher element (34) when the second item of switchgear (10) is in the
closed position.
9. A control device according to claim 7, in which said resilient compression means comprise
at least one spring (36, 37), the resultant force (Fr) exerted by said compression means on said auxiliary shaft (4) being organized to
change direction along the axis (Y) along which said shaft moves in translation while
said shaft is moving to open the first item of switchgear (1), while remaining lower
than the force (Fp) procured by the difference in the respective pressures (P2, P1) of the two fluids (G2, G1).
10. A control device according to claim 9, in which said spring (36, 37) acts on a pivotally
mounted arm (38, 39) having one end provided with a wheel (40, 41) arranged to press
against a shaped-profile rolling surface on said auxiliary shaft (4).
11. A control device according to claim 9 or 10, in which said resultant force (Fr) has a component (FrX) which is oriented continuously towards the second item of switchgear (10) along
the axis (X) along which the main drive shaft (2) moves in translation.
12. A control device according to claim 2, in which said bore (8) has a radial orifice
(24) that puts the outside atmosphere into communication with a gap between the piston
(4A) and the bore (8), said radial orifice (24) opening out into said gap between
said sealing means (17) and the first item of switchgear (1), so that any leakage
of gas (G2) through the sealing means (17) is discharged to the outside atmosphere.
13. A control device according to claim 1, in which said wall (7') is bonded to a conductive
plate (20) electrically connected to a pole of the second item of switchgear (10)
and has a flexible zone in the center of which an opening is provided through which
said auxiliary shaft (4) passes in leaktight manner.
14. A control device according to claim 13, in which said auxiliary shaft (4) is provided
with a piston (4A, 4A') suitable for being moved inside a bore (8, 8') electrically
connected to said conductive plate (20), and in which sliding contacts (9) are arranged
between said piston and said bore.
15. A control device according to claim 14, in which sealing means (26) are arranged between
said piston (4A) and said bore (8), and in which said other volume (V1) is provided between said piston (4A) and said wall (7'), the volume (V1) being in communication with the outside atmosphere so as to be filled with air substantially
at atmospheric pressure.
16. A control device according to any one of claims 1 to 11, and 13 to 15, in which said
fluid (G1) of said other volume (V1) is a gas, and in which a safety device constituted by a valve (23) or by a breakable
disk (46) makes it possible to discharge the gas (G1) towards the outside atmosphere in the event that the pressure (P1) of said gas exceeds a critical value.
1. Steuervorrichtung für die koordinierte Betätigung zumindest zweier Schaltgeräte, die
elektrisch in Reihe verbunden sind, um eine Schalteinheit zu bilden, wovon ein erstes
Vakuum-Schaltgerät (1) ein Paar von trennbaren Kontaktstücken (5, 6) für das Umschalten
zwischen einer Einschaltstellung und einer Ausschaltstellung aufweist, enthaltend
eine Betätigungshauptwelle (2) zum Betätigen eines zweiten Schaltgeräts (10), das
in einem gasförmigen Isoliermedium (G2) versenkt ist, das in einem bestimmten Raum (V2) mit bestimmtem Druck (P2) enthalten ist, ferner enthaltend eine Nebenwelle (4), die über Kopplungsmittel (3)
verlagert werden kann, um die Betätigung eines beweglichen Kontaktstückes (5) des
ersten Schaltgeräts (1) bei einer Verlagerung der Hauptwelle (2) zu gestatten, wobei
das bewegliche Kontaktstück (5) in Anlage an dem anderen Kontaktstück (6) des ersten
Geräts (1) in Einschaltstellung dieses Geräts durch eine Kraft (Fc) gehalten wird, die dazu vorgesehen ist, einen Kontaktdruck zu erzeugen, der größer
als ein bestimmter Wert ist, dadurch gekenntzeichnet, dass die Nebenwelle (4) in dichter
Weise durch eine Wand (7A, 7') tritt, welche den Raum (V2) für gasförmiges Isoliermedium (G2) von einem weiteren Raum (V1) für ein Medium (G1) mit geringerem Druck (P1) trennt, wobei durch die Differenz der jeweiligen Druckwerte (P2, P1) der beiden Medien (G2, G1) eine gewisse Kraft (Fp) hervorgerufen wird, die auf die Nebenwelle (4) aufgebracht wird und bei der Kontaktdruckkraft
(Fc) mitwirkt.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt der Nebenwelle (4) aus einem
Kolben (4A) besteht, der innerhalb einer Bohrung (8) verlagert werden kann, die von
einem Teil gebildet wird, das in dichter Weise an einer Öffnung der Wand (7A) angebracht
ist, wobei Dichtmittel (17) zum Abdichten gegen das gasförmige Isoliermedium (G2) zwischen Kolben (4A) und Bohrung (8) angeordnet sind.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wand (7A) und die Bohrung (8) eine elektrisch
leitfähige Einheit bilden, die mit einem Pol des zweiten Schaltgeräts (10) verbunden
ist, wobei der Kolben (4A) zumindest einen elektrisch leitfähigen Abschnitt (4A2)
aufweist, der an das bewegliche Kontaktstück (5) des ersten Schaltgeräts (1) angeschlossen
ist, und Gleitkontaktstücke (9) zwischen Bohrung (8) und leitfähigem Abschnitt (4A2)
des Kolbens angeordnet sind.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wand (7A) aus einer
Seite eines Gehäuses (7) besteht, das zumindest einen Teil des Raums (V2) für das gasförmige Isoliermedium (G2) verschließ und in welchem die Kopplungsmittel (3) angeordnet sind.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Nebenwelle (4) einen Endabschnitt (4B)
besitzt, der in einem Führungselement (13, 13') translatorisch verschiebbar ist, das
an eine Seite (7B) des Gehäuses (7) befestigt ist, welche der die Wand (7A) bildenden
Seite entgegengesetzt ist.
6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hauptwelle (2) einen
Abschnitt (2A) besitzt, von dem eine Seite eine Fläche aufweist, die dazu vorgesehen
ist, einen Führungsnocken (30) zum Führen eines Abrollelements (31) zu bilden, das
drehfest mit der Nebenwelle (4) verbunden ist.
7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kopplungsmittel (3)
mechanische Federdruckmittel aufweisen, die eine Kraft auf die Nebenwelle (4) ausüben
können, um bei der Kontaktdruckkraft (Fc) in Ergänzung zur der Kraft (Fp) mitzuwirken, die durch die Differenz der jeweiligen Druckwerte (P2, P1) der beiden Medien (G2, G1) hervorgerufen wird.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Federdruckmittel eine Feder (35) aufweisen,
die an der Nebenwelle (4) gelagert ist und von der ein Ende sich gegen ein Schieberelement
(34) abstützt, das unter der Wirkung eines Fingers (33) zusammengedrückt werden kann,
wobei der Finger an die Hauptwelle (2) befestigt und dazu vorgesehen ist, in der Einschaltstellung
des zweiten Schalfigeräts (10) gegen das Schieberelement (34) zu drücken.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Federdruckmittel zumindest eine Feder
(36, 37) aufweisen, wobei die resultierende Kraft (Fr), die von den Druckmitteln auf die Nebenwelle (4) ausgeübt wird, dazu vorgesehen
ist, bei einer Verlagerung der Welle zum Ausschalten des ersten Schaltgeräts (1) die
Richtung entlang der Verschiebeachse (Y) der Welle zu ändern und dabei kleiner als
die Kraft (Fp) zu bleiben, die durch die Differenz der jeweiligen Druckwerte (P2, P1) der beiden Medien (G2, G1) hervorgerufen wird.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Feder (36, 37) auf einen Schwenkarm (38,
39) einwirkfi, der an einem Ende eine Rolle (40, 41) trägt, die dazu vorgesehen ist,
gegen eine profilierte Abrollfiläche an der Nebenwelle (4) zu drücken.
11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, wobei die resultierende Kraft
(Fr) eine Komponenfie (FrX) hat, die entlang der Verschiebeachse (X) der Betätigungshauptwelle (2) dauerhaft
auf das zweite Schaltgerät (10) gerichtet ist.
12. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bohrung (8) eine radial verlaufende Öffnung
(24) aufweiset, über welche die Außenatmosphäre mit einem Zwischenraum zwischen Kolben
(4A) und Bohrung (8) kommuniziert, wobei die radial verlaufende Öffnung (24) in den
Zwischenraum zwischen den Dichtmitteln (17) und dem ersten Schaltgerät (1) ausmündet,
so dass ein eventuelles Gasleck (G2) durch die Dichtmittel (17) hindurch zur Außenatmosphäre abgeleitet wird.
13. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wand (7') mit einer elektrisch leitfähigen
Platte (20) verschweißt ist, die mit einem Pol des zweiten Schaltgeräts (10) verbunden
ist und einen biegsamen Bereich aufweist, in dessen Mitte eine Öffnung vorgesehen
ist, durch welche sich die Nebenwelle (4) in dichter Weise erstreckt.
14. Steuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Nebenwelle (4) einen Kolben (4A, 4A')
aufweist, der innerhalb einer Bohrung (8, 8') verlagert werden kann, die elektrisch
mit der leitfähige Platte (20) verbunden ist, und wobei Gleitkontaktstücke (9) zwischen
Kolben und Bohrung vorgesehen sind.
15. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei Dichtmittel (26) zwischen Kolben (4A) und
Bohrung (8) angeordnet sind und wobei der weitere Raum (V1) zwischen Kolben (4A) und Wand (7') ausgebildet ist, wobei dieser Raum (V1) mit der Außenatmosphäre kommuniziert, um mit Luft im wesentlichen unter Atmosphärendrack
gefüllt zu werden.
16. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 13 bis 15, wobei das Medium
(G1) des weiteren Raums (V1) ein Gas ist und wobei mit einer Sicherheitsvorrichtung, die aus einem Ventil (23)
oder einer Berstscheibe (46) besteht, Gas (G1) zur Außenatmosphäre in dem Falle abgeleitet werden kann, dass der Druck (P1) dieses Gases einen kritischen Wert übersteigt.