FR3071659A1 - PYROTECHNIC CUTTING DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de coupure pyrotechnique (1) comprenant une première (44) et une deuxième (45) bornes électriques, comprenant : un initiateur pyrotechnique (20), une chambre (15) dans laquelle sont présentes une première (41) et une deuxième (42) portions conductrices, chaque portion conductrice reliant électriquement la première borne à la deuxième borne du dispositif de coupure, la deuxième portion conductrice étant connectée en parallèle à la première portion conductrice et étant munie d'un élément fusible (43) connecté en série, et un piston (30) séparant la première chambre de la deuxième chambre comprenant une face inférieure (33) à partir de laquelle font saillie un premier (34) et un deuxième (35) reliefs situés respectivement en regard de la première et de la deuxième portions conductrices, la distance (dl) séparant le relief de la première portion conductrice étant inférieure à la distance (d2) séparant le relief de la deuxième portion conductrice.The invention relates to a pyrotechnic breaking device (1) comprising a first (44) and a second (45) electrical terminal, comprising: a pyrotechnic initiator (20), a chamber (15) in which there is a first (41) and a second (42) conductive portion, each conductive portion electrically connecting the first terminal to the second terminal of the severing device, the second conductive portion being connected in parallel to the first conductive portion and being provided with a fuse element (43). connected in series, and a piston (30) separating the first chamber from the second chamber comprising a lower face (33) from which project a first (34) and a second (35) relief respectively located opposite the first and the second conductive portions, the distance (d1) separating the relief of the first conductive portion being less than the distance (d2) separating the relief from the uxth conductive portion.
Description
Arrière-plan de l'inventionInvention background
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de coupure électrique, et plus particulièrement ceux du type à actionnement pyrotechnique. L'invention concerne aussi un système électrique sécurisé par un tel dispositif.The present invention relates to the general field of electrical cut-off devices, and more particularly those of the type with pyrotechnic actuation. The invention also relates to an electrical system secured by such a device.
On connaît des dispositifs de coupure pyrotechnique comprenant un corps dans lequel est présent un initiateur pyrotechnique configuré pour, lorsqu'il est déclenché, mettre en mouvement un piston muni d'un relief en direction d'une barre conductrice à sectionner. Les documents WO 2016/038043 et WO 2016/038050 montrent des exemples de dispositifs de ce type. Toutefois, ces dispositifs peuvent être sujets, notamment lorsque des tensions élevées sont utilisées dans le circuit électrique, à la formation d'arcs électriques. Ces arcs électriques augmentent le temps nécessaire pour couper le courant dans le circuit et réduisent de manière générale la fiabilité du dispositif de coupure.Are known pyrotechnic cutoff devices comprising a body in which is present a pyrotechnic initiator configured to, when triggered, set in motion a piston provided with a relief in the direction of a conductive bar to be cut. Documents WO 2016/038043 and WO 2016/038050 show examples of devices of this type. However, these devices can be subject, especially when high voltages are used in the electrical circuit, to the formation of electric arcs. These electric arcs increase the time required to cut the current in the circuit and generally reduce the reliability of the breaking device.
Pour pallier l'apparition de ces arcs, on peut connecter un fusible en parallèle de la barre conductrice de tels dispositifs. Lorsque le circuit électrique fonctionne normalement, le fusible et la barre conductrice sont passants. Lors du déclenchement de l'initiateur suite à la détection d'une surintensité du courant, le piston sectionne la barre conductrice afin de couper le courant. Après le déclenchement de l'initiateur et la rupture de la barre conductrice, tout le courant traverse le fusible ce qui le fait fondre, et coupe définitivement le courant dans le circuit. Le recours à ce fusible permet de réduire l'apparition d'arc électrique et d'employer des tensions plus élevées dans le circuit électrique auquel est raccordé le dispositif de coupure. Un tel dispositif est efficace dans le cas où une anomalie en termes d'une surintensité du courant est détectée. En revanche, dans le cas où une anomalie non-électrique se produit, comme un choc par exemple, ce dispositif ne réalisera pas nécessairement la coupure, dans la mesure où le courant continuera de traverser le fusible qui est généralement calibré pour supporter le courant de fonctionnement du circuit.To overcome the appearance of these arcs, a fuse can be connected in parallel with the busbar of such devices. When the electrical circuit is operating normally, the fuse and the busbar are conducting. When the initiator trips following the detection of an overcurrent, the piston cuts the conductive bar to cut the current. After the initiator has tripped and the busbar has broken, all of the current flows through the fuse, causing it to melt, and permanently cuts off the current in the circuit. The use of this fuse makes it possible to reduce the occurrence of electric arc and to use higher voltages in the electric circuit to which the breaking device is connected. Such a device is effective in the event that an anomaly in terms of an overcurrent is detected. On the other hand, in the event that a non-electrical anomaly occurs, such as a shock for example, this device will not necessarily cut off, since the current will continue to flow through the fuse which is generally calibrated to support the current of circuit operation.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de coupure pyrotechnique qui soit apte à couper le courant dans un circuit en réponse à une anomalie électrique et non-électrique, utilisable à tension élevée, et réduisant la formation d'arcs électriques.There is therefore a need for a pyrotechnic breaking device which is capable of cutting the current in a circuit in response to an electrical and non-electrical anomaly, usable at high voltage, and reducing the formation of electric arcs.
Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention
A cet effet, la présente invention propose, selon un premier aspect, un Dispositif de coupure pyrotechnique comprenant une première et une deuxième bornes électriques destinées à être reliées à un circuit électrique à couper, le dispositif comprenant :To this end, the present invention proposes, according to a first aspect, a pyrotechnic breaking device comprising a first and a second electrical terminal intended to be connected to an electrical circuit to be cut, the device comprising:
- un initiateur pyrotechnique,- a pyrotechnic initiator,
- une chambre dans laquelle sont présentes une première et une deuxième portions conductrices, chaque portion conductrice reliant électriquement la première borne à la deuxième borne du dispositif de coupure, la deuxième portion conductrice étant connectée en parallèle à la première portion conductrice et étant munie d'un élément fusible connecté en série, eta chamber in which a first and a second conductive portion are present, each conductive portion electrically connecting the first terminal to the second terminal of the breaking device, the second conductive portion being connected in parallel to the first conductive portion and being provided with a fuse element connected in series, and
- un piston mobile délimitant la chambre et comprenant une face inférieure à partir de laquelle fait saillie au moins un relief en regard de la première et de la deuxième portions conductrices, la distance séparant le relief de la première portion conductrice étant inférieure à la distance séparant le relief de la deuxième portion conductrice.a movable piston delimiting the chamber and comprising a lower face from which protrudes at least one relief facing the first and the second conductive portions, the distance separating the relief from the first conductive portion being less than the distance separating the relief of the second conductive portion.
L'initiateur pyrotechnique est configuré pour faire passer le dispositif de coupure d'une première configuration de passage du courant à une deuxième configuration de coupure du courant, le piston étant mis en mouvement lors du passage de la première à la deuxième configuration afin de déconnecter d'abord la première portion conductrice par rupture de celle-ci par impact avec le relief, puis la deuxième portion conductrice par rupture de celle-ci par impact avec le relief.The pyrotechnic initiator is configured to switch the cut-off device from a first current flow configuration to a second current cut configuration, the piston being set in motion when switching from the first to the second configuration in order to disconnect firstly the first conductive portion by rupture thereof by impact with the relief, then the second conductive portion by rupture thereof by impact with the relief.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi de réaliser une coupure fiable d'un circuit électrique quel que soit le type d'anomalie déclenchant le dispositif de coupure (électrique ou non), tout en conservant les avantages de la présence d'un élément fusible en parallèle d'une barre conductrice (notamment une utilisation du dispositif à tension élevée sans formation d'arc électrique). Par « anomalie non-électrique », on entend par exemple un choc, c'est-à-dire un mouvement brusque du système de contrôle auquel le dispositif de coupure peut être relié ou un dépassement de seuil de température ou de pression dans l'environnement du système de contrôle.The device according to the invention thus makes it possible to carry out a reliable cut-off of an electrical circuit whatever the type of anomaly triggering the cut-off device (electric or not), while retaining the advantages of the presence of a fuse element in parallel with a busbar (in particular the use of the high voltage device without the formation of an electric arc). By "non-electrical anomaly" is meant, for example, a shock, that is to say an abrupt movement of the control system to which the cut-off device can be connected or an overshoot of the temperature or pressure threshold in the control system environment.
On comprend que grâce à l'écart distance séparant le relief des portions conductrices, la première portion conductrice sera coupée un intervalle de temps prédéfini avant la deuxième portion conductrice. L'intervalle de temps prédéfini est dépendant de cet écart de distance, ainsi que de la puissance de l'initiateur pyrotechnique qui donne au piston sa vitesse de déplacement dans le dispositif. L'intervalle de temps prédéfini peut être simulé, et mesuré facilement en observant la variation de la tension et/ou du courant électrique aux bornes du dispositif de coupure après déclenchement de l'initiateur. Ainsi, dès que la première portion conductrice a été coupée, tout le courant traversant le dispositif de coupure est transféré dans la deuxième portion conductrice qui n'a pas encore été coupée. Dans un premier cas, le déclenchement du dispositif de coupure est dû à une surintensité du courant, alors l'élément fusible peut immédiatement commencer à fondre et provoquer la coupure de la deuxième portion conductrice. Dans un deuxième cas, le déclenchement du dispositif de coupure est dû à une anomalie non-électrique, alors l'élément fusible ne fond pas et le courant est entièrement coupé par rupture de la deuxième portion conductrice. Ainsi, dans l'un ou l'autre des cas, le courant est coupé définitivement de façon fiable, soit par la fonte de l'élément fusible, soit par la coupure de la deuxième portion conductrice.It is understood that thanks to the distance difference separating the relief from the conductive portions, the first conductive portion will be cut a predefined time interval before the second conductive portion. The predefined time interval is dependent on this distance difference, as well as on the power of the pyrotechnic initiator which gives the piston its speed of movement in the device. The predefined time interval can be simulated and easily measured by observing the variation of the voltage and / or of the electric current at the terminals of the breaking device after the initiator has tripped. Thus, as soon as the first conductive portion has been cut, all the current passing through the cutting device is transferred to the second conductive portion which has not yet been cut. In a first case, the tripping of the cut-off device is due to an overcurrent, then the fuse element can immediately start to melt and cause the second conductive portion to cut. In a second case, the tripping of the cut-off device is due to a non-electrical anomaly, then the fuse element does not melt and the current is completely cut off by rupture of the second conductive portion. Thus, in one or other of the cases, the current is definitively cut off reliably, either by the melting of the fusible element, or by the cutting of the second conductive portion.
Dans un exemple de réalisation, l'élément fusible comprend une âme fusible présente dans une enveloppe isolante. L'élément fusible peut être un fusible commercial. De manière générale, l'élément fusible peut comprendre une enveloppe électriquement isolante contenant un milieu diélectrique, par exemple de la silice pulvérulente, dans lequel est présente une âme fusible telle qu'un fil conducteur, par exemple en cuivre. Le fait d'utiliser une âme fusible avec son enveloppe isolante permet avantageusement d'améliorer la tenue dans le temps de l'âme fusible, et notamment de ralentir le phénomène d'ouverture spontanée de ce dernier, améliorant ainsi davantage encore la fiabilité du dispositif de coupure.In an exemplary embodiment, the fusible element comprises a fusible core present in an insulating envelope. The fuse element may be a commercial fuse. In general, the fusible element may comprise an electrically insulating envelope containing a dielectric medium, for example powdered silica, in which is present a fusible core such as a conductive wire, for example made of copper. The fact of using a fusible core with its insulating envelope advantageously makes it possible to improve the resistance over time of the fusible core, and in particular to slow down the phenomenon of spontaneous opening of the latter, thus further improving the reliability of the device. cutoff.
Dans un exemple de réalisation, les portions conductrices sont présentes sur un support en regard du relief du piston, ledit support étant muni d'une gorge dans laquelle le relief du piston est destiné à venir se loger lorsque le dispositif est dans la deuxième configuration.In an exemplary embodiment, the conductive portions are present on a support facing the relief of the piston, said support being provided with a groove in which the relief of the piston is intended to be received when the device is in the second configuration.
Dans un exemple de réalisation, le piston peut comprendre un premier relief et un deuxième relief situés respectivement en regard de la première portion conductrice et de la deuxième portion conductrice, le premier relief s'étendant à partir de la face inférieure du piston sur une longueur différente de la longueur sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face.In an exemplary embodiment, the piston may comprise a first relief and a second relief situated respectively opposite the first conductive portion and the second conductive portion, the first relief extending from the underside of the piston over a length different from the length over which the second relief extends from said face.
Dans ce cas, le premier relief peut s'étendre à partir de la face inférieure du piston sur une longueur strictement supérieure à la longueur sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face.In this case, the first relief can extend from the underside of the piston over a length strictly greater than the length over which the second relief extends from said face.
En variante, le piston peut comprendre un unique relief présentant une face inférieure en regard des portions conductrices, ladite face étant séparée d'une distance constante de la face inférieure du piston.As a variant, the piston may comprise a single relief having a lower face opposite the conductive portions, said face being separated by a constant distance from the lower face of the piston.
Dans un exemple de réalisation, les portions conductrices peuvent être situées dans un même plan transversal à un axe de déplacement du piston dans le dispositif de coupure.In an exemplary embodiment, the conductive portions may be located in the same plane transverse to an axis of movement of the piston in the cut-off device.
Dans un exemple de réalisation, la première portion conductrice peut être décalée par rapport à la deuxième portion conductrice selon un axe de déplacement du piston dans le dispositif de coupure.In an exemplary embodiment, the first conductive portion can be offset with respect to the second conductive portion along an axis of movement of the piston in the cut-off device.
Dans un exemple de réalisation, la section de la deuxième portion conductrice peut être inférieure à la section de la première portion conductrice. Cette disposition permet d'augmenter la durée de vie de l'élément fusible. En effet, en fonctionnement normal, une section plus petite réduit la proportion du courant qui traverse la deuxième portion et donc le fusible.In an exemplary embodiment, the section of the second conductive portion may be smaller than the section of the first conductive portion. This arrangement increases the life of the fuse element. Indeed, in normal operation, a smaller section reduces the proportion of current flowing through the second portion and therefore the fuse.
L'invention vise aussi, selon un deuxième aspect, un système électrique sécurisé comprenant au moins :The invention also relates, according to a second aspect, to a secure electrical system comprising at least:
- un système d'alimentation sécurisé comprenant au moins :- a secure feeding system comprising at least:
un dispositif de coupure tel que celui décrit ci-avant, et un circuit électrique relié aux bornes du dispositif de coupure,a breaking device such as that described above, and an electrical circuit connected to the terminals of the breaking device,
- un dispositif électrique relié audit système d'alimentation et destiné à être alimenté par ce dernier, etan electrical device connected to said supply system and intended to be supplied by the latter, and
- un dispositif de contrôle configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique lorsqu'une anomalie est détectée.- a control device configured to activate the pyrotechnic initiator when an anomaly is detected.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de contrôle peut être configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique lorsqu'une anomalie non-électrique est détectée.In an exemplary embodiment, the control device can be configured to activate the pyrotechnic initiator when a non-electrical anomaly is detected.
Dans un exemple de réalisation, le système peut comprendre en outre un générateur électrique configuré pour alimenter le circuit avec un courant électrique ayant une première intensité, le calibre de l'élément fusible étant supérieur à cette première intensité.In an exemplary embodiment, the system may further comprise an electric generator configured to supply the circuit with an electric current having a first intensity, the rating of the fuse element being greater than this first intensity.
L'invention vise encore une installation électrique comprenant un tel circuit électrique sécurisé. Une telle installation peut être présente dans un véhicule automobile.The invention also relates to an electrical installation comprising such a secure electrical circuit. Such an installation may be present in a motor vehicle.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate exemplary embodiments thereof without any limiting character. In the figures:
- les figures IA et IB sont des vues en perspective éclatées d'un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention,FIGS. 1A and 1B are exploded perspective views of a cut-off device according to an embodiment of the invention,
- la figure 2 montre un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention en coupe transversale selon un plan perpendiculaire à un axe reliant les deux bornes du dispositif,FIG. 2 shows a cut-off device according to an embodiment of the invention in cross section along a plane perpendicular to an axis connecting the two terminals of the device,
- les figures 3A à 3D montrent un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention à différents moments après son déclenchement en coupe longitudinale selon un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure 2 et contenant l'axe de déplacement du piston, et- Figures 3A to 3D show a cut-off device according to an embodiment of the invention at different times after it is triggered in longitudinal section along a plane perpendicular to the cut plane of Figure 2 and containing the axis of movement of the piston , and
- la figure 4 montre schématiquement un exemple de système électrique sécurisé comprenant un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, etFIG. 4 schematically shows an example of a secure electrical system comprising a device according to an embodiment of the invention, and
- la figure 5 montre schématiquement une vue en coupe transversale d'un dispositif de coupure selon un autre mode de réalisation de l'invention.- Figure 5 shows schematically a cross-sectional view of a cutting device according to another embodiment of the invention.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
Les figures IA et IB montrent deux vues éclatées d'un dispositif de coupure 1 selon un mode de réalisation de l'invention, et la figure 2 montre une vue en coupe transversale. Le dispositif de coupure 1 illustré comprend : un corps 10, un initiateur pyrotechnique 20, un piston 30, une première portion conductrice 41, une deuxième portion conductrice 42, un élément fusible 43 et un support 50. Dans l'exemple illustré, la direction longitudinale L correspond à la direction selon laquelle s'étendent les portions conductrices 41 et 42 reliant des bornes 44 et 45 du dispositif 1. La direction transversale T est perpendiculaire à cette direction dans le plan des portions conductrices 41 et 42.Figures IA and IB show two exploded views of a cut-off device 1 according to an embodiment of the invention, and Figure 2 shows a cross-sectional view. The switching device 1 illustrated comprises: a body 10, a pyrotechnic initiator 20, a piston 30, a first conductive portion 41, a second conductive portion 42, a fuse element 43 and a support 50. In the example illustrated, the direction longitudinal L corresponds to the direction in which the conductive portions 41 and 42 connecting terminals 44 and 45 of the device 1 extend. The transverse direction T is perpendicular to this direction in the plane of the conductive portions 41 and 42.
Le dispositif 1 comprend une première 44 et une deuxième 45 bornes électriques destinées à être reliées à un circuit électrique à couper. Chaque portion conductrice 41 et 42 prend ici la forme d'une barre ou languette conductrice aplatie. La première portion conductrice 41 et la deuxième portion conductrice 42 sont montées en parallèle l'une de l'autre entre la première borne 44 et la deuxième borne 45 du dispositif de coupure. Dans l'exemple illustré, les deux portions conductrices 41 et 42 sont d'un seul tenant (de manière monolithique). Une portion conductrice intermédiaire 46 peut relier la première portion conductrice 41 à la deuxième portion conductrice 42. Cette portion intermédiaire 46 peut être présente du côté de la première borne 44 du dispositif.The device 1 comprises a first 44 and a second 45 electrical terminals intended to be connected to an electrical circuit to be cut. Each conductive portion 41 and 42 here takes the form of a flattened conductive bar or tab. The first conductive portion 41 and the second conductive portion 42 are mounted in parallel with each other between the first terminal 44 and the second terminal 45 of the breaking device. In the example illustrated, the two conductive portions 41 and 42 are in one piece (monolithically). An intermediate conductive portion 46 can connect the first conductive portion 41 to the second conductive portion 42. This intermediate portion 46 may be present on the side of the first terminal 44 of the device.
L'élément fusible 43 est monté en série avec la deuxième portion conductrice 42 entre la première borne 44 et la deuxième borne 45. L'élément fusible 43 comprend ici une âme fusible présente dans une enveloppe isolante de l'électricité. L'enveloppe isolante peut renfermer une poudre d'un matériau isolant de l'électricité, comme de la silice, à l'intérieur de laquelle est présente l'âme fusible. Le fait d'utiliser une âme fusible avec son enveloppe isolante permet avantageusement d'améliorer la tenue dans le temps de l'âme fusible, et notamment de ralentir le phénomène d'ouverture spontanée de cette dernière, améliorant ainsi davantage encore la fiabilité du dispositif de coupure. On pourrait en variante intégrer au deuxième élément 42b uniquement l'élément fusible d'un fusible commercial (sans son enveloppe isolante).The fuse element 43 is mounted in series with the second conductive portion 42 between the first terminal 44 and the second terminal 45. The fuse element 43 here comprises a fuse core present in an insulating envelope for electricity. The insulating envelope may contain a powder of an electrically insulating material, such as silica, inside which the fusible core is present. The fact of using a fusible core with its insulating envelope advantageously makes it possible to improve the resistance over time of the fusible core, and in particular to slow down the phenomenon of spontaneous opening of the latter, thus further improving the reliability of the device. cutoff. As a variant, the second element 42b could be integrated only with the fuse element of a commercial fuse (without its insulating envelope).
Dans l'exemple illustré, la première portion conductrice 41 peut être reliée à la deuxième borne 45 par un fil conducteur, et la deuxième portion conductrice 42 peut être reliée à l'élément fusible 43 par un fil conducteur. Bien entendu, l'élément fusible 43 peut être disposé différemment, par exemple intégré à une extrémité de la deuxième portion conductrice 42 ou encore positionné dans un logement à l'intérieur du corps 10. Un exemple de montage comprenant un circuit électrique sera décrit en lien avec la figure 4.In the example illustrated, the first conductive portion 41 can be connected to the second terminal 45 by a conductive wire, and the second conductive portion 42 can be connected to the fuse element 43 by a conductive wire. Of course, the fusible element 43 can be arranged differently, for example integrated at one end of the second conductive portion 42 or else positioned in a housing inside the body 10. An example of assembly comprising an electrical circuit will be described in link with figure 4.
Le corps 10 a une ici forme généralement parallélépipédique. Le corps 10 comprend une ouverture latérale 11 par laquelle le support 50 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10, une ouverture inférieure 12 généralement circulaire par laquelle le piston 30 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10, et une ouverture supérieure 13 faisant saillie sur une face supérieure du corps 10 par laquelle l'initiateur 20 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10. L'ouverture latérale 11 se prolonge selon la direction longitudinale L à l'intérieur du corps 10 pour former un logement dans lequel le support 50 est maintenu dans le corps 10.The body 10 here has a generally parallelepiped shape. The body 10 comprises a lateral opening 11 through which the support 50 is intended to be inserted inside the body 10, a generally circular lower opening 12 through which the piston 30 is intended to be inserted inside the body 10, and an upper opening 13 projecting from an upper face of the body 10 through which the initiator 20 is intended to be inserted inside the body 10. The lateral opening 11 extends in the longitudinal direction L inside the body 10 to form a housing in which the support 50 is held in the body 10.
L'initiateur pyrotechnique 20 comprend deux éléments conducteurs 21 configurés pour initier une charge pyrotechnique 22 à laquelle ils sont connectés. La charge pyrotechnique 22 est, lorsqu'elle est initiée par exemple à l'aide d'un courant traversant les éléments conducteurs 21, apte à générer un gaz de pressurisation par sa combustion. Les éléments conducteurs 21 peuvent être reliés à un dispositif de contrôle C (figure 4) configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique 20 lorsqu'une anomalie est détectée.The pyrotechnic initiator 20 comprises two conductive elements 21 configured to initiate a pyrotechnic charge 22 to which they are connected. The pyrotechnic charge 22 is, when it is initiated for example using a current passing through the conductive elements 21, capable of generating a pressurization gas by its combustion. The conductive elements 21 can be connected to a control device C (FIG. 4) configured to actuate the pyrotechnic initiator 20 when an anomaly is detected.
Le piston 30 est, dans cet exemple, de forme cylindrique et centré sur un axe vertical Z. Le piston 30 comprend une gorge circonférentielle 31 dans laquelle un joint d'étanchéité 32, par exemple un joint torique, est destiné à être logé. Le piston 30 peut se déplacer le long de l'axe Z à l'intérieur du corps 10 entre une position haute (première position, dispositif dans la première configuration), comme sur les figures 2 et 3A, et une position basse (deuxième position, dispositif dans la deuxième configuration), comme sur la figure 3D. Tant que l'initiateur pyrotechnique 20 n'a pas été déclenché, le piston 30 est maintenu dans la position haute. Bien entendu, le piston 30 peut présenter une forme différente de celle illustrée, adaptée à la forme de la cavité à l'intérieur du corps.The piston 30 is, in this example, cylindrical in shape and centered on a vertical axis Z. The piston 30 comprises a circumferential groove 31 in which a seal 32, for example an O-ring, is intended to be housed. The piston 30 can move along the axis Z inside the body 10 between a high position (first position, device in the first configuration), as in FIGS. 2 and 3A, and a low position (second position , device in the second configuration), as in Figure 3D. As long as the pyrotechnic initiator 20 has not been triggered, the piston 30 is held in the high position. Of course, the piston 30 may have a shape different from that illustrated, adapted to the shape of the cavity inside the body.
Comme illustré sur la figure 2, le corps 10 comprend une première chambre de mise sous pression 14 en communication avec une sortie S de l'initiateur pyrotechnique 20, et une deuxième chambre 15 dans laquelle sont présentes les portions conductrices 41 et 42. Le piston 30 sépare la première chambre 14 de la deuxième chambre 15 de façon hermétique à l'aide du joint d'étanchéité 32.As illustrated in FIG. 2, the body 10 comprises a first pressurization chamber 14 in communication with an outlet S of the pyrotechnic initiator 20, and a second chamber 15 in which the conductive portions 41 and 42 are present. The piston 30 separates the first chamber 14 from the second chamber 15 hermetically using the seal 32.
Conformément à l'invention, le piston 30 comprend une face inférieure 33 à partir de laquelle font saillie un premier relief 34 et un deuxième relief 35. Le premier relief 34 et le deuxième relief 35 sont situés en regard respectivement de la première portion conductrice 41 et de la deuxième portion conductrice 42. Les reliefs 34 et 35 s'étendent généralement ici selon la direction transversale T et sont accolés l'un à l'autre pour une plus grande simplicité de fabrication, ils forment alors une marche. Dans ce cas, chaque relief 34 et 35 peut présenter une dimension dans la direction transversale T qui est supérieure à la dimension, selon cette même direction T, de la portion conductrice 41 ou 42 en regard de laquelle il est positionné. Bien entendu, les reliefs 34 et 35 pourraient être séparés l'un de l'autre et présenter une dimension selon la direction transversale T sensiblement égale à la dimension, selon cette même direction T, de la portion conductrice correspondante en regard de laquelle il est positionné. Les reliefs 34 et 35 s'étendent également selon la direction L et présentent une épaisseur non nulle dans cette direction L.According to the invention, the piston 30 comprises a lower face 33 from which project a first relief 34 and a second relief 35. The first relief 34 and the second relief 35 are located respectively opposite the first conductive portion 41 and of the second conductive portion 42. The reliefs 34 and 35 generally extend here in the transverse direction T and are joined to one another for greater simplicity of manufacture, they then form a step. In this case, each relief 34 and 35 may have a dimension in the transverse direction T which is greater than the dimension, in this same direction T, of the conductive portion 41 or 42 opposite which it is positioned. Of course, the reliefs 34 and 35 could be separated from each other and have a dimension in the transverse direction T substantially equal to the dimension, in this same direction T, of the corresponding conductive portion opposite which it is positioned. The reliefs 34 and 35 also extend in the direction L and have a non-zero thickness in this direction L.
Dans l'exemple illustré ici, les portions conductrices 41 et 42 sont présentes dans un même plan P transversal par rapport à l'axe Z, par exemple perpendiculaire à l'axe Z (voir figure 2). D'autres configurations sont envisageables comme il sera décrit plus bas, en lien avec la figure 5.In the example illustrated here, the conductive portions 41 and 42 are present in the same plane P transverse with respect to the axis Z, for example perpendicular to the axis Z (see FIG. 2). Other configurations are possible as will be described below, in connection with FIG. 5.
Lorsque le dispositif est dans la première configuration, le premier relief 34 est espacé de la première portion 41 d'une première distance di (voir figure 2). Lorsque le dispositif est dans la première configuration, le deuxième relief 35 est espacé de la deuxième portion 42 d'une deuxième distance d2 (voir figure 2). Les distances di et d2 sont, sauf mention contraire, mesurées le long de l'axe Z de déplacement du piston 30. Dans l'exemple illustré ici, la première distance di est strictement inférieure à la deuxième distance d2. De la sorte, lorsque l'initiateur pyrotechnique 20 est déclenché, le piston 30 se déplace selon la direction Z en direction des portions conductrices 41 et 42, et le premier relief 34 vient couper la première portion conductrice 41 avant que le deuxième relief 35 ne vienne couper la deuxième portion conductrice 42.When the device is in the first configuration, the first relief 34 is spaced from the first portion 41 by a first distance di (see FIG. 2). When the device is in the first configuration, the second relief 35 is spaced from the second portion 42 by a second distance d 2 (see FIG. 2). The distances di and d 2 are, unless otherwise stated, measured along the axis Z of displacement of the piston 30. In the example illustrated here, the first distance di is strictly less than the second distance d 2 . In this way, when the pyrotechnic initiator 20 is triggered, the piston 30 moves in the direction Z in the direction of the conductive portions 41 and 42, and the first relief 34 comes to cut the first conductive portion 41 before the second relief 35 does cut the second conductive portion 42.
Comme illustré sur les figures IB et 3A, le premier relief 34 s'étend à partir de la face inférieure 33 du piston 30 sur une longueur L1 supérieure à la longueur L2 sur laquelle s'étend le deuxième relief 35 à partir de cette même face 33. Les longueurs L1 et L2 sont mesurées transversalement par rapport à la face 33 ou dans une direction perpendiculaire à la faceAs illustrated in FIGS. 1B and 3A, the first relief 34 extends from the lower face 33 of the piston 30 over a length L1 greater than the length L2 over which the second relief 35 extends from this same face 33. The lengths L1 and L2 are measured transversely to the face 33 or in a direction perpendicular to the face
33, c'est-à-dire selon la direction donnée par l'axe Z de déplacement du piston 30.33, that is to say in the direction given by the axis Z of displacement of the piston 30.
Comme illustré sur la figure 2, la section de la première portion conductrice 41 est supérieure à la section de la deuxième portion conductrice 42 (mesurée en coupe transversale par rapport à l'axe reliant les bornes 44 et 45 du dispositif). Cette disposition permet de réduire l'intensité du courant qui traverse l'élément fusible 43 en fonctionnement normal et d'augmenter ainsi sa durée de vie.As illustrated in FIG. 2, the section of the first conductive portion 41 is greater than the section of the second conductive portion 42 (measured in transverse section relative to the axis connecting the terminals 44 and 45 of the device). This arrangement makes it possible to reduce the intensity of the current flowing through the fuse element 43 in normal operation and thus to increase its service life.
Le support 50 prend, dans l'exemple illustré, la forme d'un tiroir sur lequel les portions conductrices 41 et 42 sont présentes. Dans l'exemple illustré, le support 50 est configuré pour maintenir les portions conductrices 41 et 42 en position dans le dispositif 1, par exemple en y ménageant des logements correspondants. Le support 50 est ici muni d'une gorge 51 qui s'étend dans la direction transversale T dans laquelle les reliefs 34 et 35 sont destinés à venir se loger après déclenchement de l'initiateur pyrotechnique 20 et une fois que les portions conductrices 41 et 42 ont été coupées. La gorge 51 dans le support permet ainsi de verrouiller le piston 30 dans la deuxième position et d'assurer une coupure définitive des portions conductrices 41 et 42.The support 50 takes, in the example illustrated, the form of a drawer on which the conductive portions 41 and 42 are present. In the example illustrated, the support 50 is configured to hold the conductive portions 41 and 42 in position in the device 1, for example by providing corresponding housings therein. The support 50 is here provided with a groove 51 which extends in the transverse direction T in which the reliefs 34 and 35 are intended to be housed after triggering of the pyrotechnic initiator 20 and once the conductive portions 41 and 42 were cut. The groove 51 in the support thus makes it possible to lock the piston 30 in the second position and to ensure a definitive cut-off of the conductive portions 41 and 42.
Les différentes étapes de fonctionnement du dispositif 1 vont maintenant être décrites en lien avec les figures 3A à 3D qui en montrent des vues en coupe longitudinale, c'est-à-dire dans un plan contenant la direction L et l'axe Z. Sur ces vues, l'élément fusible 43 n'a pas été représenté. La figure 3A représente le dispositif 1 dans la première configuration (piston dans la première position ou position haute), c'est-à-dire avant déclenchement de l'initiateur pyrotechnique 20. Suite au déclenchement de l'initiateur pyrotechnique 20, la chambre 14 est pressurisée par les gaz issus de la combustion de la charge pyrotechnique 22, le piston 30 se met en mouvement vers les portions conductrices 41 et 42 en suivant la direction Z jusqu'à ce que le premier relief 34 vienne impacter la première portion conductrice 41 (figure 3B). Puis, le premier relief 34 rompt ou coupe la première portion conductrice 41 (figure 3C), le courant est alors dévié en totalité dans la deuxième portion conductrice 42 et traverse alors l'élément fusible 43 (non représenté ici). Si l'intensité du courant traversant l'élément fusible 43 est supérieure au calibre de ce dernier, l'élément fusible 43 fond et coupe le courant. Enfin, le piston 30 continue encore sa course jusqu'à ce que le deuxième relief 35 vienne impacter la deuxième portion conductrice 42 et la rompe également. Si le déclenchement du dispositif de coupure 1 n'était pas dû à un dépassement de seuil de courant, c'est suite à la coupure de la deuxième portion conductrice 42 que le courant est coupé. En fin de course du piston 30, dans la deuxième position ou position basse, les reliefs 34 et 35 sont logés dans la gorge 51 du support 50 (figure 3D).The different operating steps of the device 1 will now be described in connection with FIGS. 3A to 3D which show views in longitudinal section, that is to say in a plane containing the direction L and the axis Z. On these views, the fuse element 43 has not been shown. FIG. 3A represents the device 1 in the first configuration (piston in the first position or high position), that is to say before triggering of the pyrotechnic initiator 20. Following the triggering of the pyrotechnic initiator 20, the chamber 14 is pressurized by the gases from the combustion of the pyrotechnic charge 22, the piston 30 sets in motion towards the conductive portions 41 and 42 in the direction Z until the first relief 34 comes to impact the first conductive portion 41 (Figure 3B). Then, the first relief 34 breaks or cuts the first conductive portion 41 (FIG. 3C), the current is then totally deflected in the second conductive portion 42 and then passes through the fuse element 43 (not shown here). If the intensity of the current passing through the fuse element 43 is greater than the rating of the latter, the fuse element 43 melts and cuts the current. Finally, the piston 30 still continues its stroke until the second relief 35 comes to impact the second conductive portion 42 and also breaks it. If the tripping of the breaking device 1 was not due to a current threshold being exceeded, it is following the cutting of the second conductive portion 42 that the current is cut. At the end of stroke of the piston 30, in the second position or low position, the reliefs 34 and 35 are housed in the groove 51 of the support 50 (Figure 3D).
La figure 4 montre un exemple de système électrique sécurisé 100 mettant en œuvre un dispositif de coupure 1 selon l'invention. Le système électrique sécurisé comprend un système d'alimentation sécurisé 110 comprenant un dispositif de coupure 1 et un circuit électrique 111. Le circuit électrique 111 comprend ici un générateur électrique G relié à la première borne 44 du dispositif de coupure 1.FIG. 4 shows an example of a secure electrical system 100 implementing a switching device 1 according to the invention. The secure electrical system comprises a secure supply system 110 comprising a cut-off device 1 and an electrical circuit 111. The electrical circuit 111 here comprises an electrical generator G connected to the first terminal 44 of the cut-off device 1.
Le système électrique sécurisé 100 comprend en outre un dispositif électrique D relié d'une part au générateur G pour être alimenté par celuici, et d'autre part à la deuxième borne 45 du dispositif de coupure 1.The secure electrical system 100 further comprises an electrical device D connected on the one hand to the generator G to be supplied by it, and on the other hand to the second terminal 45 of the breaking device 1.
Le système électrique sécurisé 100 comprend en outre un dispositif de contrôle C configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique 20 lorsqu'une anomalie est détectée. Le dispositif de contrôle C est connecté à l'initiateur pyrotechnique 20 par l'intermédiaire des conducteurs 21. Dans l'exemple illustré, le dispositif de contrôle C est connecté au circuit 111 pour détecter le dépassement d'un seuil de courant. Bien entendu, l'anomalie peut être d'un autre type, et notamment être une anomalie non-électrique comme la détection d'un choc, d'un changement de température, de pression, etc. En cas de détection d'une anomalie, le dispositif de contrôle C est apte à envoyer un signal électrique à l'initiateur pyrotechnique 20 pour son déclenchement afin de couper le courant dans le circuit 111, comme décrit précédemment.The secure electrical system 100 further comprises a control device C configured to actuate the pyrotechnic initiator 20 when an anomaly is detected. The control device C is connected to the pyrotechnic initiator 20 via the conductors 21. In the example illustrated, the control device C is connected to the circuit 111 to detect the exceeding of a current threshold. Of course, the anomaly can be of another type, and in particular be a non-electrical anomaly such as the detection of a shock, a change in temperature, pressure, etc. If an anomaly is detected, the control device C is able to send an electrical signal to the pyrotechnic initiator 20 for its triggering in order to cut the current in the circuit 111, as described above.
On vient de décrire un dispositif 1 dans lequel le piston 30 comprend deux reliefs 34 et 35 qui font saillie depuis une face inférieure 33 du piston sur une longueur différente. On ne sort toutefois pas du cadre de l'invention lorsque ce n'est pas le cas.We have just described a device 1 in which the piston 30 comprises two reliefs 34 and 35 which project from a lower face 33 of the piston over a different length. It is not, however, outside the scope of the invention when this is not the case.
A ce titre, la figure 5 montre une vue en section transversalement à la direction L, une variante du dispositif de coupure dans la première configuration. Sauf mention contraire, les signes de référence identiques sur des figures différentes désignent les mêmes caractéristiques. Selon cette variante, le dispositif de coupure 1' comprend piston 30 muni d'un unique relief 34' en saillie, le relief 34' présentant une face inférieure 36 en regard des portions conductrices 41 et 42, ladite face 36 étant séparée d'une distance L3 constante de la face inférieure 33 du piston (représentée en pointillés sur cette figure). Dans ce mode de réalisation, la première portion conductrice 41 est présente dans un premier plan PI transversal à la direction Z, et la deuxième portion conductrice 42 est présente dans un deuxième plan P2 transversal à la direction Z et décalé par rapport au plan PI selon ce même axe Z. Le support 50 peut être configuré pour surélever la première portion conductrice 41 par rapport à la deuxième portion conductrice 42. Ainsi, dans cette variante de la figure 5, la première distance di séparant la première portion 41 du relief 34' est toujours strictement inférieure à la deuxième distance d2 séparant de relief 35'de la deuxième portion conductrice. Le fonctionnement du dispositif de coupure l'est identique à celui décrit précédemment.As such, Figure 5 shows a sectional view transverse to the direction L, a variant of the switching device in the first configuration. Unless otherwise stated, identical reference signs in different figures denote the same characteristics. According to this variant, the cut-off device 1 ′ comprises piston 30 provided with a single protruding relief 34 ′, the relief 34 ′ having a lower face 36 facing the conductive portions 41 and 42, said face 36 being separated from a constant distance L3 from the underside 33 of the piston (shown in dotted lines in this figure). In this embodiment, the first conductive portion 41 is present in a first plane PI transverse to the direction Z, and the second conductive portion 42 is present in a second plane P2 transverse to the direction Z and offset with respect to the plane PI along this same axis Z. The support 50 can be configured to raise the first conductive portion 41 relative to the second conductive portion 42. Thus, in this variant of FIG. 5, the first distance di separating the first portion 41 from the relief 34 ' is always strictly less than the second distance d 2 separating in relief 35 ′ from the second conductive portion. The operation of the cut-off device is identical to that described above.
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