EP1130610B1

EP1130610B1 - Dispositif pour mécanisme de commande d'un appareillage électrique et mécanisme de commande équipé d'un tel dispositif

Info

Publication number: EP1130610B1
Application number: EP01400519A
Authority: EP
Inventors: Andreas Ludwig
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: DE60133684D1; ATE393460T1; FR2805921B1; DE60133684T2; FR2805921A1; EP1130610A1

Description

L'invention concerne un dispositif destiné à équiper un mécanisme de commande à ressort d'un appareillage électrique de puissance, tel que par exemple un disjoncteur moyenne ou haute tension.
Comme il est connu ce genre d'appareillage électrique comporte classiquement un module de commutation commandé par un mécanisme de commande où un agencement enclencheur-déclencheur est plus spécialement chargé de faire commuter le module d'une position à une autre en agissant sur lui par l'intermédiaire d'une liaison mécanique de commande pour le mettre en ou hors service et donc sous et hors tension et où un autre agencement est utilisé pour armer le précédent.
Un mécanisme de commande de ce genre est notamment décrit dans un brevet européen 651409 en liaison avec la figure 1 de ce brevet. Il comporte notamment un agencement enclencheur-déclencheur incluant un arbre principal de manoeuvre, dit de mise en circuit, sur lequel sont fixés divers leviers de commande qui permettent notamment à cet arbre d'agir sur le module et d'être entraîné en rotation sous l'action d'une came dans un premier sens déterminé, depuis une position de départ pour laquelle le module est dans un premier état jusqu'à une position pour laquelle le module atteint un second état. Cette rotation s'effectue par pression de la came sur un des leviers que porte l'arbre principal et à l'encontre d'un ressort de rappel qui est apte à faire tourner cet arbre principal en sens inverse du précédent et qui agit par l'intermédiaire d'un autre levier. La rotation inverse de l'arbre principal n'est réalisable que dans certaines conditions qui sont développées plus loin. Il est aussi prévu des moyens d'amortissement de fin de course qui sont rendus solidaires de l'arbre principal et notamment un amortisseur agissant sur cet arbre par un levier différent des précédents lors du retour de l'arbre en position de départ.
Ce genre de mécanisme de commande à ressort présente l'inconvénient d'impliquer un nombre de pièces différentes relativement élevé qui constituent des ensembles fonctionnels se combinant de manière relativement complexe dont la mise en service et le maintien en fonctionnement sont délicats à réaliser et donc trop coûteux.
Le document US 2'717'288 divulgue un dispositif et un mécanisme selon les préambules des revendications 1 et 6.
L'invention propose un dispositif pour mécanisme de commande à ressort d'un appareillage électrique de puissance, notamment moyenne ou haute tension, dans lequel au moins un module de commutation est commuté d'une position à une autre par l'intermédiaire d'un agencement enclencheur-déclencheur incluant un arbre principal de manoeuvre sur lequel sont fixés des leviers de commande permettant à cet arbre d'être entraîné en rotation par des moyens d'entraînement dans un premier sens déterminé, depuis une première position pour laquelle le module est dans un premier état jusqu'à une seconde position dans laquelle le module est amené dans un second état, et à l'encontre d'un ressort de rappel apte à faire tourner l'arbre principal en sens inverse pour ramener le module du second état au premier état. L'agencement comporte de plus un amortisseur de fin de course agissant lors du retour de l'arbre en première position sous l'action du ressort de rappel.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif est tel que défini dans la revendication 1.
L'invention propose aussi un mécanisme de commande pour appareillage électrique de puissance, notamment moyenne ou haute tension, dans lequel au moins un module de commutation est commuté d'une position à une autre par l'intermédiaire d'un agencement enclencheur-déclencheur incluant un arbre de manoeuvre sur lequel sont fixés des leviers de commande permettant à cet arbre d'être entraîné en rotation, dans un premier sens déterminé sous l'action d'une came rotative venant presser sur un des leviers, dit d'enclenchement-déclenchement, ladite rotation s'effectuant depuis une première position pour laquelle le module est dans un premier état jusqu'à une seconde position dans laquelle le module est amené dans un second état, et à l'encontre d'un ressort de rappel apte à faire tourner l'arbre principal en sens inverse pour ramener le module du second état au premier état. La rotation de sens inverse n'est réalisable après effacement d'un cliquet de retenue qui retient cet arbre dans sa seconde position en agissant sur le levier d'enclenchement-déclenchement, sous le contrôle de moyens de déclenchement, lorsque la came est devenue inopérante en raison de sa rotation et de son profil. L'agencement comporte de plus un amortisseur de fin de course agissant lors du retour de l'arbre en première position sous l'action du ressort de rappel.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit mécanisme est tel que défini dans la revendication 6.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.
La figure 1 présente un schéma d'un agencement enclencheur-déclencheur que comporte un mécanisme connu de commande d'appareillage électrique de puissance.
La figure 2 présente un schéma d'un agencement enclencheur-déclencheur comporté par un mécanisme de commande analogue à celui évoqué ci-dessus qui est équipé d'un dispositif selon l'invention.
La figure 3 présente une coupe d'un dispositif constitué par un sous-ensemble de rappel et d'amortissement, selon l'invention.
Le mécanisme de commande à ressort, connu, dont un des agencements principaux est schématisé sur la figure 1, correspond à celui qui est décrit en liaison avec la figure 1 de la demande européenne 651409 . Il est prévu pour équiper un appareillage électrique de puissance et notamment un disjoncteur moyenne ou haute tension, comportant un module de commutation de puissance 1 doté d'un agencement enclencheur-déclencheur qui assure plus particulièrement la mise sous et hors tension. A cet effet cet agencement dispose de moyens, schématisés par une liaison mécanique de commande L, lui permettant d'agir sur le module de commutation 1, symbolisé par un contact qui est représenté en position ouverte sur la figure 1 et en position fermée sur la figure 2.
La liaison de commande L est articulée sur un levier 2 latéralement porté par un arbre principal de manoeuvre 3 tournant de manière limitée, soit dans un sens pour permettre le passage d'une première position ou position de départ, pour laquelle le module de commutation 1 est dans un premier état, à une seconde position, pour laquelle ce module est amené dans un second état, soit dans l'autre sens pour un passage de la seconde position à la première. Généralement la première position se traduit par un état déclenché du module, alors que la seconde position correspond à un état enclenché.
L'arbre principal 3 est mis en rotation dans un sens déterminé, depuis sa première position et ici en sens inverse des aiguilles d'une montre, par l'action d'une came d'enclenchement 4 fixée sur un arbre 5 dont la rotation est assurée par des moyens d'entraînement, connus de l'homme de métier. Ces moyens sont notamment décrits dans la demande européenne 651409 et ils ne sont pas détaillés ici dans la mesure où ils n'ont qu'un rapport indirect avec l'objet de l'invention.
La came 4 est dotée d'un profil, par l'intermédiaire duquel elle vient presser contre un galet 6 porté par un levier d'enclenchement-déclenchement 7, lui-même fixé latéralement sur l'arbre principal 3, de manière à faire tourner cet arbre principal, depuis sa première position, vers sa seconde position pour laquelle le module de commutation 1 est enclenché. Le profil de la came 4 est aussi réalisé de manière à ne plus coopérer avec le galet 6 pour entraîner l'arbre 3, à partir du moment où il a permis d'atteindre la seconde position et tant que, d'une part, la rotation de la came ne lui a pas permis de retrouver une première position déterminée de départ et que, d'autre part, le levier 7 n'est pas lui-même revenu dans une première position déterminée de départ.
Le levier d'enclenchement-déclenchement 7 porte un doigt 8 lui permettant de coopérer avec un galet 9 porté par un cliquet de retenue 10, de manière à empêcher l'arbre principal 3 de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, sous l'action d'un ressort de rappel 11. Ce ressort est relié à une extrémité d'un levier 20 latéralement fixé sur l'arbre principal 3 et il est bandé lors de la rotation de l'arbre 3 sous l'action de la came 4. Le cliquet de retenue 10 est un levier articulé sur un axe 12. Il est maintenu dans la position pour laquelle il empêche l'arbre principal de tourner, par l'intermédiaire d'une came de déclenchement 13 contre laquelle il est alors en butée. La came 13 est articulée sur un axe 14 et commandée par des moyens de déclenchement 15, connus de l'homme de métier et représentés sous forme symbolisée sur les figures 1 et 2. Ces moyens connus permettent de commander, automatiquement et/ou manuellement, la rotation de la came 13 pour lui permettre de passer d'une position pour laquelle le cliquet 10 bloque la rotation de l'arbre principal 3, sous l'effet du ressort 11, par immobilisation du doigt 8, à une position pour laquelle le cliquet 10 s'efface par rotation et libère le doigt, cette rotation étant ici prévue dans le sens des aiguilles d'une montre.
La rotation de l'arbre principal 3 sous l'action en traction du ressort 11 est permise par la libération du doigt 8. Elle agit sur le module de commutation 1 qui quitte la position enclenchée, où il se trouvait maintenu, pour revenir en première position. Cette rotation est freinée en fin de course par l'intermédiaire d'un amortisseur 16, qui est articulé sur un axe fixe 17 et dont le piston 18 vient s'articuler à l'extrémité d'un levier 19 latéralement fixé sur l'arbre principal 3.
Selon l'invention, il est prévu de substituer à ce mécanisme de commande élaboré un mécanisme efficace et fiable qui soit moins complexe et moins encombrant, comme l'illustrent les figures 2 et 3. Ceci concerne plus particulièrement les sous-ensembles fonctionnels dont les éléments essentiels sont le ressort de rappel 11 et l'amortisseur 16. Ainsi, dans la réalisation connue succinctement décrite ci-dessus l'amortisseur et le ressort occupent chacun un volume relativement importan :t dans le mécanisme et les moyens de liaison du ressort et de l'amortisseur à l'arbre principal sont mécaniquement assez complexes et impliquent la présence de moyens de réglage spécifiques qui n'ont pas été développés ici. Par exemple, dans le mécanisme connu évoqué ci-dessus, le ressort de rappel 11 est fixé par une première extrémité à l'intérieur d'un contenant 21 d'où sort une chaîne 22 qui est fixée, d'une part, à la seconde extrémité du ressort 11 et, d'autre part, en extrémité du levier 20. Le contenant doit comporter des moyens accessibles de l'extérieur qui permettent de mettre sous tension et de régler la tension du ressort. A des fins de diminution d'encombrement, la chaîne 22 est repliée ce qui conduit à ce qu'elle passe par des poulies de renvoi 23, selon un trajet relativement compliqué et d'une manière qui gagnerait manifestement à être simplifiée,
Pour remédier à ces inconvénients l'invention propose donc un agencement enclencheur-déclencheur pour mécanisme de commande, iei que schématise sur la figure 2. Cet agencement est destiné à actionner un module de commutation 1' qui correspond au module de commutation 1 présenté sur la figure 1, et qu'il est possible de positionner soit dans une position déclenchée, soit dans une position enclenchée, comme ce module 1.
Des moyens, schématisés par une liaison mécanique de commande L' permettent d'agir sur le module de commutation 1' symbolisé par un contact représenté en position fermée. La liaison L' est articulée sur un levier 2' latéralement porté par un arbre principal 3' fonctionnant dans les mêmes conditions que l'arbre principal 3.
Cet arbre principal 3' est mis en rotation depuis une première position ou position de départ, par l'action d'une came d'enclenchement 4' fixée sur un arbre 5' dont la rotation est assurée par des moyens d'entraînement tels qu'évoqués plus haut. La came 4', qui correspond à la came 4, est prévue pour venir presser contre un galet 6' porté par un levier d'enclenchement-déclenchement 7' latéralement fixé sur l'arbre principal 3' de manière à pouvoir le faire tourner depuis la première position, jusqu'à une seconde position pour lequel le module 1' est à l'état enclenché. Le profil de la came 4' est réalisé, comme celui de la came 4, pour ne plus coopérer avec le galet 6' pour entraîner l'arbre 3', à partir du moment où cet arbre a atteint sa seconde position et tant que la rotation n'a pas permis à la came de revenir en première position, telle que représentée sur la figure 2. Comme précédemment, tout renouvellement de cette coopération implique un retour préalable du levier 7' en position de départ.
Le levier 7' porte un doigt 8' lui permettant de coopérer avec un galet 9' porté par un cliquet de retenue 10', de manière à empêcher la rotation de l'arbre principal dans le sens des aiguilles d'une montre, sous l'action d'un ressort de rappel. Le cliquet 10' est articulé sur un axe 12' et il est maintenu dans une position, pour laquelle il empêche l'arbre 3' de tourner sous la traction du ressort de rappel, par l'intermédiaire d'une came de déclenchement 13'. Cette came 13' est commandée par des moyens de déclenchement 15', dans les mêmes conditions que la came de déclenchement 13 par les moyens de déclenchement 15.
Par contre, selon l'invention, il est prévu de substituer un dispositif mécanique 35 unique aux sous-ensembles fonctionnels dont les éléments essentiels étaient le ressort de rappel 11 et l'amortisseur 16 dans l'agencement enclencheur-déclencheur tel que décrit en liaison avec la figure 1.
Ce dispositif mécanique, selon l'invention, se présente sous la forme d'un sous-ensemble autonome dans lequel un ressort de rappel 36 et un amortisseur 37 sont associés dans un montage coaxial. Ce sous-ensemble est prévu en particulier pour permettre des réglages indépendants de la pré-tension appliquée au ressort et de l'amortissement au niveau de l'amortisseur
L'amortisseur 37 est par exemple un amortisseur à huile usuel qui est articulé par une première extrémité sur un pivot fixe 24, comme l'amortisseur 15 sur le pivot 16. Cet amortisseur 37 comporte une tige de piston 25, qui saille de sa seconde extrémité et qui s'articule sur un levier 26 latéralement fixé sur l'arbre principal 3'. Ce levier 26 se substitue aux leviers 19 et 20 de la réalisation connue, décrite plus haut.
Dans la réalisation proposée, l'amortisseur 37 comporte une cuve 27, remplie d'huile, qui est au moins partiellement logée dans un corps cylindrique 28 où elle est fixée et c'est ce corps qui comporte un passage 29 prévu pour recevoir le pivot d'articulation 24.
Le ressort de rappel 36 est un ressort hélicoïdal qui vient se fixer par une extrémité sur le corps 28 qu'il vient entourer. Dans l'exemple de réalisation envisagé, le corps 28 comporte une rainure périphérique d'allure hélicoïdale dont les dimensions sont complémentaires de celle du ressort 36 qui vient donc s'y assujettir par une première extrémité, comme on le voit sur les figures 2 et 3. Le ressort 36 est traversé sur sa longueur par la tige de piston 25 et il se fixe par sa seconde extrémité sur une douille 30 que traverse également la tige de piston 25. Dans l'exemple de réalisation proposé, la fixation du ressort 25 sur la douille 30 est réalisée comme celle de ce ressort sur le corps 28.
Un manchon d'ajustement 31 se visse sur l'extrémité de la tige de piston qui saille hors de la cuve 27 de l'amortisseur 37 et qui est filetée en ce but. Ce manchon est terminé à une extrémité par un collet d'appui 38 qui est logé à l'intérieur du ressort hélicoïdal, lorsque le dispositif est monté, de manière à servir de butée pour la douille 30. Cet agencement permet de régler la contrainte imposée longitudinalement au ressort 36, par vissage ou dévissage du manchon d'ajustement 31, étant entendu que ce ressort est prévu pour exercer une traction sur le levier 26.
L'extrémité du manchon d'ajustement 31, qui est à l'opposé de celle par où pénètre la tige de piston 25, vient s'articuler à l'extrémité du levier 26 de manière que le dispositif 35 selon l'invention puisse pivoter en suivant le mouvement de cette extrémité, lorsque l'arbre principal 3' est manoeuvré. Dans l'exemple de réalisation proposé, une chape 32 reçoit l'extrémité filetée de la tige de piston 25. La chape 32 comporte un passage d'axe 33 prévu pour lui permettre de venir s'articuler sur un pivot d'extrémité 34 que porte le levier 26.
Le ressort 36 du dispositif de rappel et d'amortissement ainsi constitué est donc élastiquement étiré, lorsque l'arbre principal 3' est mis en rotation sous l'action de la came 4' agissant par appui sur le levier 7', lorsque cette came est mise en rotation par ses moyens d'entraînement. Un étirement maximal du ressort 36 est obtenu, lorsque la came 4' a entraîné le module de commutation 1' en position enclenchée. Simultanément la tige de piston 25 de l'amortisseur est amené en sa position de saillie maximale, hors de la cuve 27 de l'amortisseur.
Le positionnement du manchon 31 sur la tige de piston se règle par vissage ou dévissage, il permet de régler la force de rappel exercée par le ressort 36 sur l'arbre principal 3' par l'intermédiaire du levier 26. Cette force assure le retour de l'arbre principal dans sa première position, pour laquelle le commutateur 1' est déclenché, dès que la came 13 est rappelée en arrière en raison de conditions d'exploitation correspondant aux conditions de déclenchement préétablies. L'amortisseur 37 entre en action lors du retour de l'arbre principal en première position, sous l'action du ressort 36 et il assure un freinage pour permettre d'éviter l'apparition d'oscillations en fin de course.

Claims

Dispositif pour mécanisme de commande à ressort d'un appareillage électrique de puissance, notamment moyenne ou haute tension, dans lequel au moins un module de commutation (1') est commuté d'une position à une autre par l'intermédiaire d'un agencement enclencheur-déclencheur incluant un arbre principal de manoeuvre (3') sur lequel sont fixés des leviers de commande permettant à cet arbre d'être entraîné en rotation sous l'action d'une came (4') dans un premier sens déterminé, depuis une première position pour laquelle le module est dans un premier état jusqu'à une seconde position dans laquelle le module est amené dans un second état, et à l'encontre d'un ressort de rappel apte à faire tourner l'arbre principal en sens inverse pour ramener le module du second état au premier état, ledit agencement enclencheur-déclencheur comportant aussi un amortisseur de fin de course agissant lors du retour de l'arbre en première position sous l'action du ressort de rappel, caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué par un sous-ensemble de rappel et d'amortissement qui comporte un amortisseur (37) et un ressort de rappel (36) coaxialement montés entre deux pivots d'articulation dont l'un (24) peut être fixé à un point fixe et dont l'autre (34) peut être fixé en extrémité d'un des leviers (26) que porte l'arbre principal, la cuve (27) de l'amortisseur (37) est articulée sur un premier des pivots et la tige de piston (25) de cet amortisseur est articulée sur le second des pivots et le ressort est solidaire de la cuve de l'amortisseur par une première extrémité et de l'extrémité d'articulation de la tige de piston par une seconde extrémité et entoure ladite cuve.
Dispositif, selon la revendication 1, dans lequel la tige de piston est filetée en extrémité pour recevoir un agencement de réglage de tension pour le ressort de rappel qu'elle traverse, de manière à permettre de modifier la position de cet agencement sur une partie de la longueur de cette tige et la précontrainte imposée au ressort.
Dispositif, selon l'une des revendications 1, 2, dans lequel est prévu un agencement de réglage, de la contrainte appliquée au ressort de rappel, qui comporte un manchon d'ajustement (31), vissé sur la tige du piston et muni à une extrémité d'un collet d'appui (38) se logeant à l'intérieur du ressort, ainsi qu'une douille (30) de fixation d'extrémité de ressort enfilée sur le manchon et en butée contre le collet d'appui sous la traction du ressort.
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la tige de piston s'articule sur un pivot (34) porté par un levier (26) fixé sur l'arbre principal.
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la tige de piston (25) s'articule par une chape (32) sur un pivot (34) d'un levier (26) latéralement fixé sur l'arbre principal, cette chape étant fixée en extrémité de tige, au-delà du ressort de rappel (36).
Mécanisme de commande pour appareillage électrique de puissance, notamment moyenne ou haute tension, dans lequel au moins un module de commutation (1') est commuté dune position à une autre par l'intermédiaire d'un agencement enclencheur-déclencheur incluant un arbre de manoeuvre (3') sur lequel sont fixés des leviers de commande permettant à cet arbre d'être entraîné en rotation, dans un premier sens, ladite rotation s'effectuant depuis une première position pour laquelle le module est dans un premier état jusqu'à une seconde position dans laquelle le module est amené dans un second état. et à l'encontre d'un ressort de rappel apte à faire tourner l'arbre principal en sens inverse pour ramener le module du second état au premier état, ledit agencement comportant de plus un amortisseur de fin de course agissant lors du retour de l'arbre en première position sous l'action du ressort de rappel, ledit agencement enclencheur-déclencheur comportant un levier (26), fixé sur l'arbre principal, qui porte un pivot (34) d'extrémité au niveau duquel s'articule un dispositif constitué par un sous-ensemble de rappel et d'amortissement, incluant un amortisseur (37) et un ressort de rappel (36) coaxialement montés entre deux pivots d'articulation dont l'un est fixe et dont l'autre est ledit pivot d'extrémité (34), la cuve (27) de l'amortisseur étant articulée sur un premier des pivots et la tige de piston (25)de cet amortisseur étant articulée sur le second de ces pivots, le mécanisme étant caractérisé en ce que le premier sens de rotation dudit arbre est déterminé sous l'action d'une came rotative (4') venant presser sur un des leviers (7'), dit d'enclenchement-déclenchement, ladite rotation de sens inverse est réalisable après effacement d'un cliquet de retenue (10') qui retient cet arbre dans sa seconde position en agissant sur le levier d'enclenchement-déclenchement (7'), sous le contrôle de moyens de déclenchement (5), lorsque la came est devenue inopérante en raison de sa rotation et de son profil et le ressort de rappel est solidaire le ressort de rappel est solidaire de la cuve de l'amortisseur par une première extrémité et de l'extrémité d'articulation de la tige de piston par une seconde extrémité et entoure ladite cuve.
Mécanisme de commande, selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon au moins l'une des revendications précédentes de dispositif.