EP1476886B1 - Mecanisme de commande a ressorts pour disjoncteur a mouvement rectiligne - Google Patents

Mecanisme de commande a ressorts pour disjoncteur a mouvement rectiligne Download PDF

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EP1476886B1
EP1476886B1 EP03718871A EP03718871A EP1476886B1 EP 1476886 B1 EP1476886 B1 EP 1476886B1 EP 03718871 A EP03718871 A EP 03718871A EP 03718871 A EP03718871 A EP 03718871A EP 1476886 B1 EP1476886 B1 EP 1476886B1
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spring
opening
closing
operating rod
operating
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Areva T&D SAS
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H01H3/3026—Charging means in which the closing spring charges the opening spring or vice versa

Definitions

  • the present invention relates to a spring drive mechanism for circuit breaker with rectilinear movement, to perform a cycle: opening, closing, and reopening, said mechanism acting on a control rod of the circuit breaker, and comprising a closing spring and an opening spring, coaxial, said spring opening being mounted around said control rod, in a cylindrical casing fixture connected to the circuit breaker, between a fixed base of the housing and a support piece connected to the rod of control near its free end.
  • French Patent 2,747,502 and the patent "GB 537 180 A” describes a circuit breaker control as above. which comprises a reset spring reset motor controlled in both directions of rotation which complicates the order. Moreover, when closing of the circuit-breaker, the coupling between the end of the control rod and a cylinder pushed by the closing spring is effected by means of retractable fingers, this results in a risk of scratching.
  • the present invention aims to propose a control mechanism avoiding these disadvantages, simpler and in which the excess energy stored in the closing spring is recovered.
  • the subject of the invention is thus a spring-loaded control mechanism for circuit breaker with rectilinear movement, allowing to perform a cycle: opening, closing and reopening, said mechanism acting on a control rod of the circuit breaker, and comprising a closing spring and an opening spring, said spring opening acting on said control rod, characterized in that the spring of closing acts on the end of a crank, whose other end is linked to a tree, integral with a flywheel, and on which is mounted a closing cam which cooperates with a rolling roller located on said control rod, in that a latch closing mechanism makes it possible to keep the closing spring in a bandaged position, the opening of this latch releasing the closing spring and causing the rotation of said cam in the direction in which it closes the circuit breaker and resets the opening spring, and in that it comprises a coupled rearming motor, via a freewheel mechanism, to said shaft, an opening trigger lock allowing the maintaining the operating rod in the closed position of the circuit breaker against the force of said opening spring and being controllable at the opening
  • FIG. 1 Referring to figs. 1, 2, 3 and 4, we see schematically represented a spring-loaded control mechanism for a circuit breaker for performing a cycle opening, closing, reopening of the circuit breaker.
  • the mechanism is shown in a state corresponding to the closed position of the circuit breaker, before such a cycle and so with both springs: opening and closing bandaged.
  • the circuit breaker comprises an insulating outer casing 1, partially represented, containing all the active organs, and its symbolically function in the form of a switch 2 in the closed position in FIGS. 1, 2, 3 and 5 and in open position in fig. 4 and 6.
  • An operating rod 3 is connected in a manner known to the moving parts.
  • the control mechanism has a fixed mechanism body 4 comprising a cylindrical housing 5 and a chassis housing 6 connected to each other by flanges 7, 8. The entire mechanism body is fixed by a flange 9 to the insulating jacket 1.
  • the active parts of the mechanism comprise first a closing spring 10 and a 11. These springs are of the spiral spring type with straight axes and coaxial.
  • the opening spring 11 is mounted around the operating rod 3 to the inside of the cylindrical housing 5 fixed in support on the one hand against a fixed bottom 12 of the housing and secondly against a sliding ring 13 connected to the operating rod 3 by an axis 14 in the vicinity of the free end of the operating rod.
  • the operating rod 3 is terminated by a clevis 15 which carries an axis 16 on which is mounted a roller 17.
  • the axis 16 passes through the clevis 15 from one end to the other and its ends are guided through lights 18 and 19 formed in two opposite walls 20 and 21 of the chassis housing 6.
  • the closing spring 10 surrounds the fixed cylindrical housing 5 and bears on the one hand against the shoulder that forms the flange 9 and on the other hand against a second sliding ring 22 slidable along the cylindrical housing 5 and which are articulated, by one of their ends, two connecting rods 23 and 24 whose other end is articulated, for one, to a crank 25 and for the other to a flywheel 26, the crank and the flywheel being secured to a shaft 27 which is connected to a cam 28 for cooperate with the roller 17, located at the free end of the operating rod 3, for closing the circuit breaker.
  • a reset motor 29 is coupled to the shaft 27 by via the flywheel 26 externally toothed and gears 30, 31 and 32, the pinion 32 being a pinion with freewheel mechanism.
  • the motor 29 is in a single direction of rotation, resulting in the toothed wheel 26 and the cam 28 in the direction indicated by the arrows F in Figs. 1 and 3.
  • the mechanism includes an opening trigger lock 33 which allows the stem of 3 in the position corresponding to the closed position of the circuit breaker with the opening spring 11 compressed.
  • This latch supports the force of the opening spring 11 and is controllable to the opening by the control system, not described, of the circuit breaker. Unlocking causes the breaker to open.
  • the lock 33 as can be seen well fig. 2 applies to one of the branches of the clevis 15, so very close to the axis of the stem of actuating 3.
  • a closing latch 34 makes it possible to maintain the closing spring 10 in the bandaged position.
  • This lock is engaged on the toothed wheel 26 and, as seen on fig. 1, in the locked position, the closed closing spring 10, the connecting rod 24 is in a position tending to drive the wheel 26 and thus the axis 27 and the cam 28 in the direction of the arrow F that is to say the same direction as the direction of training of these same parts 26, 27, 28 by the reset motor 29.
  • the cam 28, as we see fig. 1, 2 and 3 is in a position to open the circuit breaker if the opening trigger lock 33 is triggered: this is the case of the position represented fig. 5.
  • the opening trigger lock 33 is controlled at the opening and the opening spring 11 disengages causing the opening of the circuit breaker: the two springs 10 and 11 are overflowed, the circuit breaker is open, one is in the position second Open cycle opening, closing, opening, shown in fig. 7.
  • the motor 29 drives the steering wheel until the cam is in the low position, spring 10 tablet and prevents the latch 34 from locking the steering wheel: under the thrust of the spring 10 it re-debonds (cam at the top) closing the circuit breaker, spring 11 compresses the lock 33 puts in place, the inertia drives the steering wheel and the cam a little further and the engine resumes the relay to complete the rotation of the steering wheel and the cam in the position shown in fig. 1, 2 and 3, the spring 10 is rebaged, the latch 34 is put back in place.
  • the freewheel gear 32 is essential.
  • the sizing of the reset motor 29 can be reduced.
  • the mechanism comprises, as seen on the FIGS. 2, 3, 5 to 7, a hydraulic damping device comprising a chamber 35, above the fixed base 12, in the cylindrical casing 5.
  • the stem of operation 3 comprises a piston 36 moving in a cylinder formed by a tube 37 pierced with holes such as 38, 39.
  • the entire chamber is filled with a liquid.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Description

La présente invention concerne un mécanisme de commande à ressorts pour disjoncteur à mouvement rectiligne, permettant d'effectuer un cycle : ouverture, fermeture, et réouverture, ledit mécanisme agissant sur une tige de commande du disjoncteur, et comprenant un ressort de fermeture et un ressort d'ouverture, coaxiaux, ledit ressort d'ouverture étant monté autour de ladite tige de commande, dans un carter cylindrique fixe lié au disjoncteur, entre un fond fixe du carter et une pièce d'appui liée à la tige de commande au voisinage de son extrémité libre.
Le brevet français 2 747 502 et le brevet "GB 537 180 A" décrit une commande de disjoncteur telle que ci-dessus qui comprend un moteur de réarmement du ressort de fermeture commandé dans les deux sens de rotation ce qui complique la commande. Par ailleurs, lors de la fermeture du disjoncteur, le couplage entre l'extrémité de la tige de commande et un cylindre poussé par le ressort de fermeture est effectué par l'intermédiaire de doigts escamotables, il en résulte un risque de griffage.
La présente invention a pour but de proposer un mécanisme de commande évitant ces inconvénients, plus simple et dans lequel l'excès d'énergie emmagasiné dans le ressort de fermeture est récupéré.
L'invention a ainsi pour objet un mécanisme de commande à ressorts pour disjoncteur à mouvement rectiligne, permettant d'effectuer un cycle : ouverture, fermeture et réouverture, ledit mécanisme agissant sur une tige de commande du disjoncteur, et comprenant un ressort de fermeture et un ressort d'ouverture, ledit ressort d'ouverture agissant sur ladite tige de commande, caractérisé en ce que le ressort de fermeture agit sur l'extrémité d'une manivelle, dont l'autre extrémité est liée à un arbre, solidaire d'un volant d'inertie, et sur lequel est montée une came de fermeture qui coopère avec un galet de roulement situé sur ladite tige de commande, en ce qu'un verrou de fermeture permet de maintenir le ressort de fermeture en position bandée, l'ouverture de ce verrou libérant le ressort de fermeture et provoquant la rotation de ladite came dans le sens où elle assure la fermeture du disjoncteur et le réarmement du ressort d'ouverture, et en ce qu'il comprend un moteur de réarmement accouplé, par l'intermédiaire d'un mécanisme à roue libre, audit arbre, un verrou déclencheur d'ouverture permettant le maintien de la tige de manoeuvre en position fermée du disjoncteur contre l'effort dudit ressort d'ouverture et étant commandable à l'ouverture.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un exemple particulier de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel :
  • La fig. 1 montre en élévation un mécanisme de commande pour disjoncteur selon l'invention dans un état correspondant à la position fermée du disjoncteur et avec le ressort de fermeture bandé.
  • La fig. 2 est une vue en coupe selon II-II de la fig. 1.
  • La fig. 3 est une vue en coupe selon A-A de la fig. 2 montrant le mécanisme dans la même position que les fig. 1 et 2, c'est-à-dire en position fermée, ressort de fermeture bandée, avant un cycle : ouverture, fermeture, réouverture du disjoncteur.
  • La fig. 4 est une vue partielle en coupe selon IV-IV de la fig. 2.
  • Les fig. 5 à 7 sont des coupes selon A-A de la fig. 2, mais respectivement dans les états correspondants au cycle ouverture, fermeture, réouverture du disjoncteur.
    • En se reportant aux fig. 1, 2, 3 et 4, on voit schématiquement représenté un mécanisme de commande à ressorts rectilignes pour disjoncteur permettant d'effectuer un cycle ouverture, fermeture, réouverture du disjoncteur. Sur ces figures, le mécanisme est montré dans un état correspondant à la position fermée du disjoncteur, avant un tel cycle et donc avec les deux ressorts : d'ouverture et de fermeture bandés.
    Le disjoncteur comporte une enveloppe externe isolante 1, partiellement représentée, contenant l'ensemble des organes actifs et on a figuré symboliquement sa fonction sous la forme d'un interrupteur 2 en position fermée sur les fig. 1, 2, 3 et 5 et en position ouverte sur les fig. 4 et 6. Une tige de manoeuvre 3 est reliée d'une manière connue aux organes mobiles.
    Le mécanisme de commande comporte un corps fixe de mécanisme 4 comprenant un carter cylindrique 5 et un boítier-châssis 6 liés l'un à l'autre par des brides 7, 8. L'ensemble du corps de mécanisme est fixé par une bride 9 à l'enveloppe isolante 1. Les parties actives du mécanisme comportent d'abord un ressort de fermeture 10 et un ressort d'ouverture 11. Ces ressorts sont du type ressort à boudin à axes rectilignes et coaxiaux.
    Le ressort d'ouverture 11 est monté autour de la tige de manoeuvre 3 à l'intérieur du carter cylindrique 5 fixe en appui d'une part contre un fond fixe 12 du carter et d'autre part contre un anneau coulissant 13 lié à la tige de manoeuvre 3 par un axe 14 au voisinage de l'extrémité libre de la tige de manoeuvre. La tige de manoeuvre 3 se termine par une chape 15 qui porte un axe 16 sur lequel est monté un galet de roulement 17.
    L'axe 16 traverse la chape 15 de part en part et ses extrémités sont guidées dans des lumières 18 et 19 pratiquées dans deux parois opposées 20 et 21 du boítier-châssis 6.
    Le ressort de fermeture 10 entoure le carter cylindrique fixe 5 et prend appui d'une part contre l'épaulement que forme la bride 9 et d'autre part contre un second anneau coulissant 22 pouvant coulisser le long du carter cylindrique 5 et auquel sont articulés, par l'une de leurs extrémités, deux bielles 23 et 24 dont l'autre extrémité est articulée, pour l'une, à une manivelle 25 et pour l'autre à un volant d'inertie 26, la manivelle et le volant étant solidaires d'un arbre 27 auquel est liée une came 28 destinée à coopérer avec le galet de roulement 17, situé à l'extrémité libre de la tige de manoeuvre 3, pour la fermeture du disjoncteur.
    Par ailleurs, un moteur de réarmement 29 est accouplé à l'arbre 27 par l'intermédiaire du volant 26 denté extérieurement et de pignons 30, 31 et 32, le pignon 32 étant un pignon à mécanisme de roue libre.
    Le moteur 29 est à sens de rotation unique entraínant le volant denté 26 et la came 28 dans le sens indiqué par les flèches F sur les fig. 1 et 3. Enfin, le mécanisme comprend un verrou déclencheur d'ouverture 33 qui permet de maintenir la tige de manoeuvre 3 dans la position qui correspond à la position fermée du disjoncteur avec le ressort d'ouverture 11 comprimé.
    Ce verrou supporte l'effort du ressort d'ouverture 11 et il est commandable à l'ouverture par le système de commande, non décrit, du disjoncteur. Le déverrouillage provoque l'ouverture du disjoncteur. Le verrou 33, comme on le voit bien fig. 2, s'applique à l'une des branches de la chape 15, donc très près de l'axe de la tige de manoeuvre 3. Un verrou de fermeture 34 permet de maintenir le ressort de fermeture 10 en position bandée. Ce verrou est en prise sur le volant denté 26 et, comme on le voit sur la fig. 1, dans la position verrouillée, le ressort de fermeture 10 bandé, la bielle 24 est dans une position tendant à entraíner le volant 26 et donc l'axe 27 et la came 28 dans le sens de la flèche F c'est-à-dire le même sens que le sens d'entraínement de ces mêmes pièces 26, 27, 28 par le moteur de réarmement 29. Dans cette position, la came 28, comme on le voit fig. 1, 2 et 3 est dans une position permettant l'ouverture du disjoncteur si le verrou déclencheur d'ouverture 33 est déclenché : c'est le cas de la position représentée fig. 5.
    Dans cette position de la fig. 5, correspondant à la position première ouverture du cycle ouverture, fermeture, ouverture, si le verrou de fermeture 34 est commandé pour se dégager, la puissance du ressort de fermeture 10 est libérée, entraínant par les bielles 23, 24, le volant 26 et donc l'arbre 27 et la came 28 en rotation dans le sens de la flèche F provoquant la fermeture du disjoncteur, on est alors dans la position de la fig. 6 correspondant à la position Fermeture du cycle Ouverture, Fermeture, Ouverture du disjoncteur. Le verrou déclencheur d'ouverture 33 s'est remis en place et l'inertie acquise du volant et de la came est récupérée, recomprimant en partie le ressort de fermeture 10, la came s'arrêtant ainsi dans une position angulaire dépassant, comme on le voit sur cette fig. 6, la position nécessaire pour assurer la fermeture du disjoncteur. Un moyen anti-retour est prévu, par exemple au niveau des pignons, du volant 26 ou du moteur de réarmement 29.
    Si le défaut persiste, le verrou déclencheur d'ouverture 33 est commandé à l'ouverture et le ressort d'ouverture 11 se débande entraínant l'ouverture du disjoncteur : les deux ressorts 10 et 11 sont débordés, le disjoncteur est ouvert, on est à la position seconde Ouverture du cycle ouverture, Fermeture, Ouverture, représentée fig. 7.
    Pour revenir à la position initiale de fermeture : fig. 1, 2 ou 3, le moteur 29 entraíne le volant jusqu'à ce que la came soit en position basse, ressort 10 comprimé et on empêche le verrou 34 de bloquer le volant : sous la poussée du ressort 10 il se re-débande (came en haut) assurant la fermeture du disjoncteur, ressort 11 comprimé le verrou 33 se met en place, l'inertie entraíne le volant et la came un peu plus loin et le moteur reprend le relais pour terminer la rotation du volant et de la came dans la position représentée fig. 1, 2 et 3, le ressort 10 est rebandé, le verrou 34 se remet en place. Pour ce fonctionnement, le pignon à roue libre 32 est indispensable.
    Grâce à l'énergie cinétique récupérée du volant et la came à la fin d'une opération de fermeture, le dimensionnement du moteur de réarmement 29 peut être réduit.
    Dans l'exemple représenté, le mécanisme comprend, comme on le voit sur les figures 2, 3, 5 à 7, un dispositif d'amortissement hydraulique comprenant une chambre 35, au-dessus du fond fixe 12, dans le carter cylindrique 5. Dans cette chambre, la tige de manoeuvre 3 comprend un piston 36 se déplaçant dans un cylindre formé par un tube 37 percé de trous tels que 38, 39. L'ensemble de la chambre est rempli d'un liquide.

    Claims (6)

    1. Mécanisme de commande à ressorts pour disjoncteur à mouvement rectiligne, permettant d'effectuer un cycle : ouverture, fermeture et réouverture, ledit mécanisme agissant sur une tige de commande (3) du disjoncteur, et comprenant un ressort de fermeture (10) et un ressort d'ouverture (11), ledit ressort d'ouverture (11) agissant sur ladite tige de commande (3), caractérisé en ce que le ressort de fermeture (10) agit sur l'extrémité d'une manivelle (25), dont l'autre extrémité est liée à un arbre (27), solidaire d'un volant d'inertie (26), et sur lequel est montée une came de fermeture (28) qui coopère avec un galet de roulement (17) situé sur ladite tige de commande (3), en ce qu'un verrou de fermeture (34) permet de maintenir le ressort de fermeture (10) en position bandée, l'ouverture de ce verrou libérant le ressort de fermeture (10) et provoquant la rotation de ladite came (28) dans le sens où elle assure la fermeture du disjoncteur et le réarmement du ressort d'ouverture (11), et en ce qu'il comprend un moteur de réarmement (29) accouplé, par l'intermédiaire d'un mécanisme à roue libre (32), audit arbre (27), un verrou déclencheur d'ouverture (33) permettant le maintien de la tige de manoeuvre (3) en position fermée du disjoncteur contre l'effort dudit ressort d'ouverture (11) et étant commandable à l'ouverture.
    2. Mécanisme de commande à ressorts selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ressorts de fermeture et d'ouverture sont rectilignes et coaxiaux à ladite tige de commande (3).
    3. Mécanisme de commande à ressorts selon la revendication 1 ou 2,
      caractérisé en ce que ledit ressort d'ouverture (11) est monté autour de ladite tige de commande (3), dans un carter cylindrique fixe (5) lié au disjoncteur, entre un fond fixe (12) du carter et une pièce d'appui (13) liée à la tige de commande au voisinage de son extrémité libre.
    4. Mécanisme de commande à ressorts selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit ressort de fermeture (10) entoure ledit carter cylindrique et prend appui d'une part contre un épaulement (9) dudit carter (5) et d'autre part contre un anneau (22) coulissant le dong dudit carter, au moins une bielle (23) étant articulée d'une part audit anneau coulissant (22) et d'autre part à l'extrémité de ladite manivelle (25).
    5. Mécanisme de commande à ressorts selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit galet de roulement (17) est situé à l'extrémité libre de ladite tige de commande (3).
    6. Mécanisme de commande à ressorts selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tige de manoeuvre (3) est entourée d'un dispositif d'amortissement hydraulique qui comprend une chambre (35) en forme de cylindre creux dont le fond et le couvercle sont traversés par ladite tige de manoeuvre et d'un piston (36) solidaire de ladite tige de manoeuvre.
    EP03718871A 2002-02-19 2003-02-14 Mecanisme de commande a ressorts pour disjoncteur a mouvement rectiligne Expired - Lifetime EP1476886B1 (fr)

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    FR0202092 2002-02-19
    PCT/FR2003/000475 WO2003071564A1 (fr) 2002-02-19 2003-02-14 Mecanisme de commande a ressorts pour disjoncteur a mouvement rectiligne

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    EP1476886A1 EP1476886A1 (fr) 2004-11-17
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    US (1) US6917006B2 (fr)
    EP (1) EP1476886B1 (fr)
    AT (1) ATE300094T1 (fr)
    AU (1) AU2003222910A1 (fr)
    DE (1) DE60301055T2 (fr)
    FR (1) FR2836277B1 (fr)
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