FR3085534A1 - PYROTECHNIC CUT-OFF DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de coupure pyrotechnique (100) comprenant : une première chambre (14) de mise sous pression en communication avec un initiateur pyrotechnique, une deuxième chambre (15) de coupure dans laquelle est présente une portion conductrice (40), et un piston (30), le piston comprenant un relief de coupure (34), l'initiateur pyrotechnique étant configuré pour faire passer le dispositif de coupure d'une première configuration de passage du courant à une deuxième configuration de coupure de courant, le piston étant mis en mouvement lors du passage de la première à la deuxième configuration afin de rompre la portion conductrice par impact avec le relief de coupure. Le piston définit un canal de soufflage d'arc électrique (3) configuré pour mettre en communication la première chambre avec la deuxième chambre lors du passage de la première à la deuxième configuration et au plus tard au moment de l'impact entre le relief de coupure et la portion conductrice.The invention relates to a pyrotechnic switching device (100) comprising: a first pressurizing chamber (14) in communication with a pyrotechnic initiator, a second cutting chamber (15) in which a conductive portion (40) is present, and a piston (30), the piston comprising a cut-off relief (34), the pyrotechnic initiator being configured to change the cut-off device from a first current flow configuration to a second current cut configuration, the piston being set in motion during the transition from the first to the second configuration in order to break the conductive portion by impact with the cut relief. The piston defines an electric arc blowing channel (3) configured to put the first chamber into communication with the second chamber when switching from the first to the second configuration and at the latest at the time of impact between the relief of cut and the 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.The present invention relates to the general field of electrical cut-off devices, and more particularly those of the type with pyrotechnic actuation.
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.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.
Les dispositifs connus permettent d'obtenir des résultats satisfaisants lors de coupure sur des circuits à basse tension. Toutefois, dès lors que la tension d'utilisation augmente, la probabilité d'apparition d'un arc électrique à l'intérieur du dispositif de coupure augmente. La formation d'un arc électrique peut occasionner des dégâts et réduire la fiabilité de la coupure.Known devices make it possible to obtain satisfactory results when cutting on low voltage circuits. However, as the operating voltage increases, the probability of an electric arc appearing inside the breaking device increases. The formation of an electric arc can cause damage and reduce the reliability of the cut.
Il existe ainsi toujours un besoin pour un dispositif de coupure pyrotechnique qui soit plus fiable à des tensions élevées tout en étant de conception simple et économique.There is thus always a need for a pyrotechnic breaking device which is more reliable at high voltages while being simple and economical in design.
Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention
La présente invention propose à cet effet un dispositif de coupure pyrotechnique comprenant :The present invention proposes for this purpose a pyrotechnic cut-off device comprising:
- une première chambre de mise sous pression en communication avec une sortie d'un initiateur pyrotechnique,- a first pressurization chamber in communication with an output of a pyrotechnic initiator,
- une deuxième chambre de coupure dans laquelle est présente une portion conductrice, eta second interrupting chamber in which a conductive portion is present, and
- un piston séparant la première chambre de la deuxième chambre, le piston comprenant un relief de coupure en saillie en regard de la portion conductrice, l'initiateur pyrotechnique étant configuré pour faire passer le dispositif de coupure d'une première configuration de passage du courant à une deuxième configuration de coupure de courant, le piston étant mis en mouvement lors du passage de la première à la deuxième configuration afin de rompre la portion conductrice par impact avec le relief de coupure.- A piston separating the first chamber from the second chamber, the piston comprising a cut-off relief projecting opposite the conductive portion, the pyrotechnic initiator being configured to pass the cut-off device from a first current flow configuration to a second configuration of power cut, the piston being set in motion when passing from the first to the second configuration in order to break the conductive portion by impact with the cut relief.
Selon l'invention, le piston définit un canal de soufflage d'arc électrique configuré pour mettre en communication la première chambre avec la deuxième chambre lors du passage de la première à la deuxième configuration et au plus tard au moment de l'impact entre le relief de coupure et la portion conductrice.According to the invention, the piston defines an electric arc blowing channel configured to put the first chamber in communication with the second chamber when switching from the first to the second configuration and at the latest at the time of impact between the cut relief and the conductive portion.
Le dispositif de coupure selon l'invention est remarquable par la présence d'un canal de soufflage d'arc électrique. Un tel canal permet d'utiliser une partie du gaz généré par l'initiateur pyrotechnique pour augmenter de façon locale la pression à proximité des parties sectionnées de la portion conductrice dans la deuxième position et produire un effet de souffle dans cette zone, juste après la coupure. On sait par la loi de Paschen qu'une augmentation de la pression permet d'augmenter la tension de formation d'un arc électrique. En outre, un effet de soufflage de l'arc permet encore de réduire la probabilité de sa formation. Par la combinaison de ces deux effets, le dispositif de coupure selon l'invention réduit la formation d'arcs électriques, et ce dernier peut être dès lors utilisé à des tensions plus élevées.The breaking device according to the invention is remarkable by the presence of an electric arc blowing channel. Such a channel makes it possible to use part of the gas generated by the pyrotechnic initiator to locally increase the pressure near the severed parts of the conductive portion in the second position and produce a blast effect in this zone, just after the break. We know from Paschen's law that an increase in pressure increases the voltage for forming an electric arc. In addition, a blowing effect of the arc further reduces the probability of its formation. By the combination of these two effects, the breaking device according to the invention reduces the formation of electric arcs, and the latter can therefore be used at higher voltages.
Dans un exemple de réalisation, le canal de soufflage d'arc électrique peut mettre en communication la première chambre avec la deuxième chambre dans la première configuration. En d'autres termes, le canal de soufflage d'arc est ouvert en permanence. L'homme du métier peut choisir les dimensions du canal, notamment sa section, pour que ce dernier n'impacte pas le déplacement du piston et que la coupure soit assurée. On pourrait en effet craindre que les gaz générés par l'initiateur pyrotechnique soient évacués par le canal de soufflage d'arc avant que le piston n'ait pu être mis en mouvement On notera cependant que les pressions engendrées par l'initiateur pyrotechnique (pouvant dépasser la dizaine de méga Pascals) et la rapidité du déclenchement (quelques millisecondes) assurent un déplacement du piston et une coupure de la portion conductrice, l'ensemble du gaz généré n'ayant pas le temps d'être évacué par le canal de soufflage. En fin de course, cependant, les gaz générés sont évacués par le canal de soufflage qui peut remplir sa fonction.In an exemplary embodiment, the arc blowing channel can put the first chamber into communication with the second chamber in the first configuration. In other words, the arc blowing channel is permanently open. A person skilled in the art can choose the dimensions of the channel, in particular its section, so that the latter does not impact the displacement of the piston and that cut-off is ensured. One could indeed fear that the gases generated by the pyrotechnic initiator are evacuated by the arc blowing channel before the piston could not have been set in motion. It will however be noted that the pressures generated by the pyrotechnic initiator (possibly exceed ten mega Pascals) and the rapidity of triggering (a few milliseconds) ensure a displacement of the piston and a cut of the conductive portion, all the gas generated does not have time to be evacuated by the blowing channel . At the end of the race, however, the gases generated are discharged through the blowing channel which can fulfill its function.
Dans un exemple de réalisation, dans la première configuration, le canal de soufflage d'arc électrique peut être bouché par un élément d'obturation configuré pour se rompre lors de l'impact du relief de coupure avec la portion conductrice et mettre ainsi en communication la première chambre avec la deuxième chambre. Cette disposition avantageuse permet d'assurer que la pression dans la chambre de mise sous pression est maintenue au moins jusqu'à la coupure, et que le canal s'ouvre uniquement au moment de la coupure pour souffler l'arc électrique. En outre, on peut utiliser des canaux de taille plus importante grâce à l'élément d'obturation, ce qui assure un soufflage de l'arc encore plus performant et permet d'augmenter encore la tension d'utilisation du dispositif.In an exemplary embodiment, in the first configuration, the electric arc blowing channel can be blocked by a shutter element configured to break upon impact of the cut relief with the conductive portion and thus put in communication the first bedroom with the second bedroom. This advantageous arrangement makes it possible to ensure that the pressure in the pressurization chamber is maintained at least until the cut, and that the channel opens only at the time of the cut to blow the electric arc. In addition, larger channels can be used thanks to the closure element, which ensures an even more efficient arc blowing and makes it possible to further increase the operating voltage of the device.
Dans un exemple de réalisation, l'élément d'obturation peut comprendre un opercule et la portion conductrice comprend un élément en saillie apte à rompre l'opercule lors de l'impact du relief de coupure avec ladite portion conductrice.In an exemplary embodiment, the closure element may comprise a cover and the conductive portion comprises a projecting element capable of breaking the cover on impact of the cut relief with said conductive portion.
Dans un exemple de réalisation, l'élément d'obturation peut comprendre un opercule et le canal de soufflage peut comprendre un élément de rupture situé du côté de la deuxième chambre et faisant saillie par rapport au piston, ledit élément de rupture étant configuré pour rompre l'opercule lors de l'impact du relief de coupure avec la portion conductrice.In an exemplary embodiment, the closure element may comprise a cover and the blowing channel may comprise a rupture element situated on the side of the second chamber and projecting with respect to the piston, said rupture element being configured to rupture the cover during the impact of the cut relief with the conductive portion.
Dans un exemple de réalisation, dans la première configuration, l'élément d'obturation peut comprendre une portion fragile solidaire de l'extrémité du canal située du côté de la deuxième chambre, ladite portion fragile étant configurée pour se rompre lors de l'impact du relief de coupure avec la portion conductrice. Cette portion fragile peut former une seule et même pièce avec le piston. La portion fragile peut être constituée du même matériau que le piston. La portion fragile peut par exemple être moulée avec le piston, pour une plus grande simplicité de fabrication. En variante, la portion fragile peut être rapportée, par exemple collée sur le piston.In an exemplary embodiment, in the first configuration, the closure element may comprise a fragile portion secured to the end of the channel located on the side of the second chamber, said fragile portion being configured to rupture upon impact. cut relief with the conductive portion. This fragile portion can form a single piece with the piston. The fragile portion can be made of the same material as the piston. The fragile portion can for example be molded with the piston, for greater simplicity of manufacture. Alternatively, the fragile portion can be added, for example glued to the piston.
Dans un exemple de réalisation, la portion conductrice peut être supportée par un tiroir délimitant la deuxième chambre, ledit tiroir comprenant une gorge dans laquelle le relief de coupure est logé dans la deuxième configuration. La présence du tiroir permet de former une chambre fermée dans laquelle sont présentes les parties sectionnées de la portion conductrice. La pression au niveau des parties sectionnées peut ainsi augmenter fortement suite à la coupure, ce qui réduit encore la probabilité de formation d'un arc électrique (loi de Paschen).In an exemplary embodiment, the conductive portion can be supported by a drawer delimiting the second chamber, said drawer comprising a groove in which the cut-out relief is housed in the second configuration. The presence of the drawer makes it possible to form a closed chamber in which the sectioned parts of the conductive portion are present. The pressure at the level of the severed parts can thus increase sharply following the cut, which further reduces the probability of the formation of an electric arc (Paschen's law).
Dans un exemple de réalisation, la gorge peut comprendre un canal d'évacuation de gaz mettant en communication la deuxième chambre avec l'extérieur du dispositif de coupure. Un tel canal permet d'augmenter l'effet de soufflage grâce à l'évacuation des gaz par le tiroir, et assure aussi une canalisation des gaz générés vers l'extérieur du dispositif.In an exemplary embodiment, the groove may comprise a gas evacuation channel putting the second chamber in communication with the outside of the cut-off device. Such a channel makes it possible to increase the blowing effect thanks to the evacuation of the gases by the drawer, and also ensures a channeling of the gases generated towards the outside of the device.
Dans un exemple de réalisation, le canal peut être cylindrique et avoir un diamètre prédéterminé.In an exemplary embodiment, the channel may be cylindrical and have a predetermined diameter.
Dans un exemple de réalisation, le canal de soufflage d'arc électrique peut s'étendre au travers du relief de coupure.In an exemplary embodiment, the arc blowing channel can extend through the cut relief.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de coupure peut comprendre plusieurs canaux de soufflage d'arc électrique s'étendant chacun au travers du relief de coupure.In an exemplary embodiment, the cut-off device can comprise several electric arc blowing channels each extending through the cut relief.
Dans un exemple de réalisation, le canal de soufflage d'arc électrique peut être une fente s'étendant au travers du relief de coupure.In an exemplary embodiment, the arc blowing channel may be a slot extending through the cut relief.
L'invention vise aussi une installation électrique comprenant un dispositif de coupure tel que celui décrit ci-avant et un circuit électrique relié à la portion conductrice dudit dispositif.The invention also relates to an electrical installation comprising a breaking device such as that described above and an electrical circuit connected to the conductive portion of said device.
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 un exemple de réalisation dépourvu 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 appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. In the figures:
- la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de coupure selon un premier mode de réalisation de l'invention,FIG. 1 is an exploded perspective view of a cut-off device according to a first embodiment of the invention,
- les figures 2A et 2B montrent des vues du piston du dispositif selon le premier mode de réalisation,FIGS. 2A and 2B show views of the piston of the device according to the first embodiment,
- les figures 3A-3B et 4A-4B sont des vues en coupe du dispositif de coupure selon le premier mode de réalisation, respectivement dans la première et dans la deuxième configuration,FIGS. 3A-3B and 4A-4B are sectional views of the cut-off device according to the first embodiment, respectively in the first and in the second configuration,
- les figures 5A et 5B montrent un dispositif de coupure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 5A and 5B show a cut-off device according to a second embodiment of the invention,
- la figure 6 est une vue du tiroir du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l'invention,FIG. 6 is a view of the drawer of the device according to the second embodiment of the invention,
- les figures 7A et 7B montrent des coupes d'un dispositif de coupure selon un troisième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 7A and 7B show sections of a switching device according to a third embodiment of the invention,
- la figure 8 est une vue du piston du dispositif selon le troisième mode de réalisation de l'invention,FIG. 8 is a view of the piston of the device according to the third embodiment of the invention,
- les figures 9A et 9B montrent des coupes d'un dispositif de coupure selon un quatrième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 9A and 9B show sections of a breaking device according to a fourth embodiment of the invention,
- les figures 10A et 10B sont des vues du piston du dispositif selon le quatrième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 10A and 10B are views of the piston of the device according to the fourth embodiment of the invention,
- les figures 11A et 11B montrent des vues en coupe respectivement dans la première et dans la deuxième configuration d'un dispositif de coupure selon un cinquième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 11A and 11B show sectional views respectively in the first and in the second configuration of a switching device according to a fifth embodiment of the invention,
- les figures 12A et 12B montrent des vues en coupe respectivement dans la première et dans la deuxième configuration d'un dispositif de coupure selon un sixième mode de réalisation de l'invention,FIGS. 12A and 12B show sectional views respectively in the first and in the second configuration of a switching device according to a sixth embodiment of the invention,
- les figures 13A et 13B montrent des vues en coupe respectivement dans la première et dans la deuxième configuration d'un dispositif de coupure selon un septième mode de réalisation de l'invention, etFIGS. 13A and 13B show sectional views respectively in the first and in the second configuration of a switching device according to a seventh embodiment of the invention, and
- la figure 14 montre schématiquement un exemple d'installation électrique comprenant un dispositif de coupure selon l'invention.- Figure 14 schematically shows an example of an electrical installation comprising a switching device according to the invention.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
Le dispositif de coupure 100 selon un premier mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 1, 3A-3B et 4A-4B comprend : un corps 10, un initiateur pyrotechnique 20, un piston 30, une portion conductrice 40 et un support 50. Dans l'exemple illustré, la direction longitudinale L correspond à la direction selon laquelle s'étend la portion conductrice 40 dans le dispositif 100. La direction transversale T est perpendiculaire à cette direction L dans le plan contenant la portion conductrice 40.The cut-off device 100 according to a first embodiment of the invention illustrated in FIGS. 1, 3A-3B and 4A-4B comprises: a body 10, a pyrotechnic initiator 20, a piston 30, a conductive portion 40 and a support 50. In the example illustrated, the longitudinal direction L corresponds to the direction in which the conductive portion 40 extends in the device 100. The transverse direction T is perpendicular to this direction L in the plane containing the conductive portion 40.
Le dispositif 100 comprend une première 41 et une deuxième 42 bornes électriques destinées à être reliées à un circuit électrique à couper et entre lesquelles s'étend la portion conductrice 40. La portion conductrice 40 prend ici la forme d'une barre ou languette conductrice aplatie. Dans un mode de réalisation non illustré, le dispositif 100 peut comprendre une pluralité de portions conductrices. Un exemple d'installation comprenant un circuit électrique relié aux bornes 41 et 42 sera décrit en lien avec la figure 14.The device 100 comprises a first 41 and a second 42 electrical terminals intended to be connected to an electrical circuit to be cut and between which extends the conductive portion 40. The conductive portion 40 here takes the form of a flattened conductive bar or tab . In an embodiment not illustrated, the device 100 may comprise a plurality of conductive portions. An example of installation comprising an electrical circuit connected to terminals 41 and 42 will be described in connection with FIG. 14.
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 14) 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. 14) 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 (figures 3A à 4B). L'axe Z correspond ici à l'axe de déplacement du piston 30. 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 3A et 3B, et une position basse (deuxième position, dispositif dans la deuxième configuration), comme sur les figures 4A et 4B. Tant que l'initiateur pyrotechnique 20 n'a pas été déclenché, le piston 30 est maintenu dans la première configuration. 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 (FIGS. 3A to 4B). The axis Z here corresponds to the axis of movement of the piston 30. 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. 3A and 3B, and a low position (second position , device in the second configuration), as in FIGS. 4A and 4B. As long as the pyrotechnic initiator 20 has not been triggered, the piston 30 is maintained in the first configuration. 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 3A, 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 est présente la portion conductrice 40.As illustrated in FIG. 3A, 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 portion 40 is present.
Le piston 30 comprend une face inférieure 33 à partir de laquelle fait saillie un relief de coupure 34. Le relief de coupure 34 s'étend ici selon la direction transversale T, c'est-à-dire selon la largeur de la portion conductrice 40.The piston 30 comprises a lower face 33 from which a cut relief 34 protrudes. The cut relief 34 here extends in the transverse direction T, that is to say along the width of the conductive portion 40 .
Le support 50 prend, dans l'exemple illustré, la forme d'un tiroir sur lequel la portion conductrice 40 est présente. Dans l'exemple illustré, le support 50 est configuré pour maintenir la portion conductrice 40 en position dans le dispositif 100. Le support comprend ici un logement sous la forme d'une gorge 51 qui est située, dans la première configuration, en regard du relief de coupure 34 et dans lequel ce dernier est destiné à venir se loger dans la deuxième configuration.The support 50 takes, in the example illustrated, the form of a drawer on which the conductive portion 40 is present. In the example illustrated, the support 50 is configured to hold the conductive portion 40 in position in the device 100. The support here comprises a housing in the form of a groove 51 which is located, in the first configuration, facing the cut-off relief 34 and in which the latter is intended to be housed in the second configuration.
Selon l'invention, le piston 30 définit un canal de soufflage d'arc électrique 35 configuré pour mettre en communication la première chambre 14 avec la deuxième chambre 15 lors du passage de la première la deuxième configuration et au plus tard au moment de l'impact entre le relief de coupure 34 et la portion conductrice 40. Dans cet exemple, le canal de soufflage 35 met en communication la première chambre 14 avec la deuxième chambre 15 dans la première configuration, c'est-à-dire qu'il est ouvert en permanence. Le canal de soufflage 35 a pour fonction d'augmenter localement la pression et de provoquer un souffle au niveau de la portion conductrice 40 au moment où celle-ci est rompue pour éviter la formation d'un arc électrique entre les parties sectionnées de la portion conductrice 40. Le canal de soufflage 35 est ainsi préférentiellement positionné en regard de la portion conductrice 40 dans la première configuration, et débouche en direction de la zone où sera sectionnée la portion conductrice 40. Dans cet exemple, le canal de soufflage 35 s'étend au travers du relief de coupure 34, c'est-à-dire traverse le relief de coupure 34 de part en part. Le canal de soufflage 34 est ici un canal cylindrique avec un diamètre prédéterminé. Les figures 2A et 2B montrent des vues du piston 30 comprenant le canal de soufflage 35.According to the invention, the piston 30 defines an electric arc blowing channel 35 configured to put the first chamber 14 into communication with the second chamber 15 during the passage of the first the second configuration and at the latest at the time of the impact between the cut relief 34 and the conductive portion 40. In this example, the blowing channel 35 puts the first chamber 14 in communication with the second chamber 15 in the first configuration, that is to say that it is permanently open. The blowing channel 35 has the function of locally increasing the pressure and causing a blast at the level of the conductive portion 40 at the moment when the latter is broken to avoid the formation of an electric arc between the sectioned portions of the portion conductive 40. The blowing channel 35 is thus preferably positioned opposite the conductive portion 40 in the first configuration, and opens in the direction of the zone where the conductive portion 40 will be sectioned. In this example, the blowing channel 35 s' extends through the cut relief 34, that is to say crosses the cut relief 34 right through. The blowing channel 34 is here a cylindrical channel with a predetermined diameter. FIGS. 2A and 2B show views of the piston 30 comprising the blowing channel 35.
Pour un piston cylindrique ayant un diamètre de l'ordre de 20 mm, le canal de soufflage 35 peut par exemple présenter un diamètre compris entre 0,5 mm et 2 mm.For a cylindrical piston having a diameter of the order of 20 mm, the blowing channel 35 may for example have a diameter between 0.5 mm and 2 mm.
Les différentes étapes de fonctionnement du dispositif 1 vont maintenant être décrites en lien avec les figures 3A-3B et 4A-4B qui en montrent des vues selon différentes coupes, respectivement dans la première configuration et dans la deuxième configuration. Les figures 3A et 3B représentent le dispositif 100 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 se met en mouvement vers la portion conductrice 40 en suivant la direction Z jusqu'à ce que le relief de coupure 34 vienne impacter la portion conductrice 40. Comme la pressurisation de la première chambre 14 se fait dans un temps très court et que les dimensions du canal de soufflage 35 (notamment sa section) sont réduites par rapport au diamètre du piston 30 (plus précisément par rapport à la surface du piston sur laquelle les gaz de pressurisation exercent une force), le relief de coupure 34 assure la section de la portion conductrice en deux parties 40a et 40b. Une fois la coupure réalisée et/ou en même temps que la coupure, du gaz est évacué par le canal de soufflage 35 vers la portion conductrice, puis entre les parties 40a et 40b coupées de celle-ci afin d'empêcher un arc électrique de se former. Dans la deuxième configuration, le relief de coupure 34 est logé dans la gorge 51 du support 50.The different operating steps of the device 1 will now be described in connection with FIGS. 3A-3B and 4A-4B which show views thereof according to different sections, respectively in the first configuration and in the second configuration. FIGS. 3A and 3B represent the device 100 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 sets in motion towards the conductive portion 40 in the direction Z until the cut-out relief 34 comes to impact the conductive portion 40 As the pressurization of the first chamber 14 takes place in a very short time and the dimensions of the blowing channel 35 (in particular its section) are reduced relative to the diameter of the piston 30 (more precisely relative to the surface of the piston on which the pressurization gases exert a force), the cut-out relief 34 ensures the section of the conductive portion into two parts 40a and 40b. Once the cut has been made and / or at the same time as the cut, gas is evacuated through the blowing channel 35 towards the conductive portion, then between the cut portions 40a and 40b thereof in order to prevent an electric arc from form. In the second configuration, the cut-out relief 34 is housed in the groove 51 of the support 50.
Les figures 5A et 5B montrent deux vues en coupe d'un dispositif de coupure 200 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans la première configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le deuxième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 200 est identique à celui du dispositif 100. Par rapport au dispositif de coupure 100, le dispositif de coupure 200 comprend en outre un canal d'évacuation de gaz 52 présent au fond de la gorge 51 du support 50, permettant de mettre en communication la deuxième chambre 15 avec l'extérieur du dispositif afin d'augmenter l'effet de soufflage de l'arc électrique. Le canal d'évacuation de gaz 52 présente ici la forme d'une fente, visible notamment sur la figure 6.FIGS. 5A and 5B show two sectional views of a cut-off device 200 according to a second embodiment of the invention, in the first configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the second embodiment denote identical characteristics. The operating principle of the cut-off device 200 is identical to that of the cut-out device 100. Compared with the cut-off device 100, the cut-off device 200 further comprises a gas discharge channel 52 present at the bottom of the groove 51 of the support 50, making it possible to put the second chamber 15 in communication with the outside of the device in order to increase the blowing effect of the electric arc. The gas evacuation channel 52 here has the form of a slot, visible in particular in FIG. 6.
Les figures 7A et 7B montrent deux vues en coupe d'un dispositif de coupure 300 selon un troisième mode de réalisation de l'invention, dans la première configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le troisième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 300 est identique à celui du dispositif 100. Par rapport au dispositif de coupure 100, c'est la forme du canal de soufflage d'arc électrique 35' qui a été modifiée. Ici, le canal de soufflage d'arc électrique 35' prend la forme d'une fente présentant une longueur L1 (mesurée dans la direction transversale T) supérieure à la moitié du diamètre du piston 30. Cette forme présente l'avantage de réaliser le soufflage de l'arc électrique sur une zone plus étendue de la portion conductrice 40. La longueur L1 du canal de soufflage 35' pourra être adaptée notamment à la largeur de la portion conductrice 40. La figure 8 montre une vue du piston 30 comprenant le canal de soufflage 35' sous la forme d'une fente.FIGS. 7A and 7B show two sectional views of a cutting device 300 according to a third embodiment of the invention, in the first configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the third embodiment designate identical characteristics. The operating principle of the switching device 300 is identical to that of the device 100. Compared to the switching device 100, the shape of the arc blowing channel 35 ′ has been modified. Here, the arc blowing channel 35 'takes the form of a slot having a length L1 (measured in the transverse direction T) greater than half the diameter of the piston 30. This form has the advantage of achieving the blowing of the electric arc over a wider area of the conductive portion 40. The length L1 of the blowing channel 35 ′ may be adapted in particular to the width of the conductive portion 40. FIG. 8 shows a view of the piston 30 comprising the blowing channel 35 'in the form of a slot.
Pour un piston cylindrique ayant un diamètre de l'ordre de 20 mm, le canal de soufflage 35' peut par exemple présenter une longueur L1 comprise entre 0,1 mm et 3 mm et une largeur L2 comprise entre 0,5 mm et 2 mm.For a cylindrical piston having a diameter of the order of 20 mm, the blowing channel 35 ′ may for example have a length L1 of between 0.1 mm and 3 mm and a width L2 of between 0.5 mm and 2 mm .
Les figures 9A et 9B montrent deux vues en coupe d'un dispositif de coupure 400 selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, dans la première configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le quatrième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 400 est identique à celui du dispositif 100. Par rapport au dispositif de coupure 100, il y a plusieurs canaux de soufflage d'arc électrique 35 répartis au sein du piston 30. Le dispositif 400 comprend en effet sept canaux de soufflage 35 répartis selon la direction transversale T au sein du relief de coupure 34. Cette disposition permet, comme pour le dispositif 300, d'augmenter la zone sur laquelle le soufflage de l'arc électrique est réalisé. Les canaux de soufflage 35 présentent une forme cylindrique avec un diamètre prédéterminé. Les figures 10A et 10B montrent des vues du piston 30 comprenant plusieurs canaux de soufflage 35.FIGS. 9A and 9B show two sectional views of a cut-off device 400 according to a fourth embodiment of the invention, in the first configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the fourth embodiment denote identical characteristics. The operating principle of the cut-off device 400 is identical to that of the cut-out device 100. Compared to the cut-off device 100, there are several electric arc blowing channels 35 distributed within the piston 30. The device 400 indeed comprises seven blowing channels 35 distributed in the transverse direction T within the cut relief 34. This arrangement allows, as for the device 300, to increase the area over which the blowing of the electric arc is carried out. The blowing channels 35 have a cylindrical shape with a predetermined diameter. FIGS. 10A and 10B show views of the piston 30 comprising several blowing channels 35.
Pour un piston cylindrique ayant un diamètre de l'ordre de 20 mm, chaque canal de soufflage 35 peut par exemple présenter un diamètre compris entre 0,5 mm et 2 mm.For a cylindrical piston having a diameter of the order of 20 mm, each blowing channel 35 may for example have a diameter between 0.5 mm and 2 mm.
Dans les cinquième, sixième et septième modes de réalisation qui vont être décrits ci-après, le canal de soufflage d'arc électrique 35 est bouché par un élément d'obturation configuré pour se rompre lors de l'impact du relief de coupure 34 avec la portion conductrice et mettre ainsi en communication la première chambre 14 avec la deuxième chambre 15. Cette disposition permet d'augmenter la pression dans la première chambre 14 et de libérer les gaz seulement dès que la portion conductrice 40 entre en contact avec le relief de coupure 34. Chacun de ces modes de réalisation concerne une variante de réalisation de l'élément d'obturation.In the fifth, sixth and seventh embodiments which will be described below, the electric arc blowing channel 35 is blocked by a shutter element configured to break on impact of the cut relief 34 with the conductive portion and thus bring the first chamber 14 into communication with the second chamber 15. This arrangement makes it possible to increase the pressure in the first chamber 14 and to release the gases only as soon as the conductive portion 40 comes into contact with the relief of cut 34. Each of these embodiments relates to an alternative embodiment of the closure element.
Les figures 11A et 11B montrent deux vues en coupe agrandies au niveau de la portion conductrice 30 et du relief de coupure 34 d'un dispositif de coupure 500 selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, respectivement dans la première et dans la deuxième configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le cinquième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 500 est identique à celui du dispositif 100. Le dispositif 500 comprend ici piston 30 muni d'un canal de soufflage 35 identique à celui du dispositif 100. Dans le dispositif 500, un élément d'obturation sous la forme d'un opercule 36 bouche le canal de soufflage 35 dans la première configuration. L'opercule peut par exemple être en aluminium. La portion conductrice 40 présente, dans ce mode de réalisation, un élément en saillie 43 prenant ici la forme d'une aiguille apte à percer l'opercule 36 lors du passage à la deuxième configuration (figureFIGS. 11A and 11B show two enlarged sectional views at the level of the conductive portion 30 and of the cutting relief 34 of a cutting device 500 according to a fifth embodiment of the invention, respectively in the first and in the second configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the fifth embodiment denote identical characteristics. The operating principle of the switching device 500 is identical to that of the device 100. The device 500 here comprises piston 30 provided with a blowing channel 35 identical to that of the device 100. In the device 500, a shutter element under the shape of a cover 36 blocks the blowing channel 35 in the first configuration. The cover may for example be made of aluminum. The conductive portion 40 has, in this embodiment, a projecting element 43 here taking the form of a needle capable of piercing the cover 36 during the transition to the second configuration (FIG.
11B). Le perçage de l'opercule 36 permet de libérer les gaz de pressurisation entre les parties coupées 40a et 40b de la portion conductrice 40 et empêcher la formation d'un arc.11B). The drilling of the cover 36 makes it possible to release the pressurization gases between the cut parts 40a and 40b of the conductive portion 40 and prevent the formation of an arc.
Les figures 12A et 12B montrent deux vues en coupe agrandies au niveau de la portion conductrice 30 et du relief de coupure 34 d'un dispositif de coupure 600 selon un sixième mode de réalisation de l'invention, respectivement dans la première et dans la deuxième configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le sixième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 600 est identique à celui du dispositif 100. Dans le dispositif 600, un élément d'obturation sous la forme d'un opercule 36 bouche le canal de soufflage 35 dans la première configuration. Le canal de soufflage 35 comprend en outre un élément de rupture 37 faisant saillie par rapport au piston 30 configuré pour rompe l'opercule 36 lors de l'impact du relief 34 avec la portion conductrice 40. L'élément de rupture 37 prend, dans cet exemple, la forme d'un téton fixé sur l'opercule et qui, dans la première configuration, dépasse du canal de soufflage 37 en direction de la portion conductrice 40. Lors du passage de la première (figure 12A) à la deuxième (figure 12B) configuration, l'élément de rupture 37 vient au contact de la portion conductrice 40 avant le relief de coupure 34 et rompt l'opercule 36 afin de libérer le canal de soufflage 35.FIGS. 12A and 12B show two enlarged sectional views at the level of the conductive portion 30 and of the cutting relief 34 of a cutting device 600 according to a sixth embodiment of the invention, respectively in the first and in the second configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the sixth embodiment denote identical characteristics. The operating principle of the cut-off device 600 is identical to that of the device 100. In the device 600, a shutter element in the form of a cover 36 blocks the blowing channel 35 in the first configuration. The blowing channel 35 further comprises a rupture element 37 projecting with respect to the piston 30 configured to break the cover 36 on impact of the relief 34 with the conductive portion 40. The rupture element 37 takes, in this example, the shape of a stud fixed on the cover and which, in the first configuration, protrudes from the blowing channel 37 in the direction of the conductive portion 40. When passing from the first (FIG. 12A) to the second ( FIG. 12B) configuration, the rupture element 37 comes into contact with the conductive portion 40 before the cut-out relief 34 and breaks the cover 36 in order to release the blowing channel 35.
Les figures 13A et 13B montrent deux vues en coupe agrandies au niveau de la portion conductrice 30 et du relief de coupure 34 d'un dispositif de coupure 700 selon un sixième mode de réalisation de l'invention, respectivement dans la première et dans la deuxième configuration. Sauf mention contraire, les signes de références correspondant entre le premier et le sixième mode de réalisation désignent des caractéristiques identiques. Le principe de fonctionnement du dispositif de coupure 700 est identique à celui du dispositif 100. Dans le dispositif 700, un élément d'obturation sous la forme d'une portion fragile 38 solidaire de l'extrémité du canal de soufflage 35 située du côté de la deuxième chambre 15 bouche le canal de soufflage 35 dans la première configuration. La portion fragile 38 comprend ici un téton 38a en saillie du côté de la deuxième chambre 15 qui peut entrer en contact avec la portion conductrice 40 lors du passage de la première (figure 13A) à la deuxième (figure 13B) configuration afin de rompre la portion fragile 38 et libérer le canal de soufflage 35. La portion fragile 38 peut être avantageusement moulée avec le piston 30, c'est-à-dire être d'un seul tenant avec le piston 30. En variante, la portion fragile 38 peut être collée sur le piston 30.FIGS. 13A and 13B show two enlarged sectional views at the level of the conductive portion 30 and of the cutting relief 34 of a cutting device 700 according to a sixth embodiment of the invention, respectively in the first and in the second configuration. Unless otherwise stated, the corresponding reference signs between the first and the sixth embodiment denote identical characteristics. The operating principle of the breaking device 700 is identical to that of the device 100. In the device 700, a closure element in the form of a fragile portion 38 integral with the end of the blowing channel 35 located on the side of the second chamber 15 plugs the blowing channel 35 in the first configuration. The fragile portion 38 here comprises a stud 38a projecting from the side of the second chamber 15 which can come into contact with the conductive portion 40 when passing from the first (FIG. 13A) to the second (FIG. 13B) configuration in order to break the fragile portion 38 and release the blowing channel 35. The fragile portion 38 can advantageously be molded with the piston 30, that is to say be in one piece with the piston 30. Alternatively, the fragile portion 38 can be glued to piston 30.
Les caractéristiques des dispositifs 100, 200, 300, 400, 500, 600 et 700 décrits précédemment, notamment la forme du canal de soufflage, la position de celui-ci, la présence d'une pluralité de canaux de soufflage, ou la présence d'un élément d'obturation sur le canal de soufflage peuvent être combinées entre elles dans des modes de réalisation non illustrés.The characteristics of the devices 100, 200, 300, 400, 500, 600 and 700 described above, in particular the shape of the blowing channel, the position thereof, the presence of a plurality of blowing channels, or the presence of a sealing element on the blowing channel can be combined with one another in embodiments not shown.
La figure 14 montre schématiquement un exemple d'installation électrique sécurisée 800 mettant en œuvre un dispositif de coupure 100 selon l'invention. L'installation électrique sécurisée 800 comprend un système d'alimentation sécurisé 810 comprenant un dispositif de coupure 100 (représenté de façon très schématique) et un circuit d'alimentation 811. Le circuit d'alimentation 811 comprend ici un générateur électrique G relié à la première borne 41 de la portion conductrice 40 du dispositif de coupure 100. Le générateur électrique G peut être par exemple une batterie ou un alternateur. Le système d'alimentation sécurisé 110 comprend en outre un élément de contrôle Ç configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique 22 lorsqu'une anomalie est détectée. L'élément de contrôle Ç est connecté à l'initiateur pyrotechnique 22 par l'intermédiaire des connecteurs 21. L'anomalie en réponse à laquelle l'élément de contrôle Ç peut déclencher le deuxième initiateur 22 peut être une anomalie électrique, comme un dépassement de seuil de courant dans le circuit, ou une anomalie non-électrique comme la détection d'un choc, par exemple une décélération brusque de l'élément de contrôle, d'un changement de température, de pression, etc. Dans l'exemple illustré, l'élément de contrôle Ç est relié au circuit d'alimentation pour mesurer le courant et détecter le dépassement d'un seuil de courant. En cas de détection d'une anomalie, l'élément de contrôle Ç est apte à envoyer un courant électrique à l'initiateur pyrotechnique 20 pour son déclenchement afin de couper le courant, comme décrit précédemment. L'installation électrique sécurisée 800 comprend enfin un dispositif électrique D relié à la deuxième borne 42 de la portion électrique 40 du dispositif de coupure 100 pour être alimenté par le système d'alimentation sécurisé 810. A titre 5 d'exemple, un véhicule automobile peut comprendre une installation électrique sécurisée 800.FIG. 14 schematically shows an example of a secure electrical installation 800 implementing a cut-off device 100 according to the invention. The secure electrical installation 800 comprises a secure supply system 810 comprising a cut-off device 100 (shown very schematically) and a supply circuit 811. The supply circuit 811 here comprises an electric generator G connected to the first terminal 41 of the conductive portion 40 of the switching device 100. The electric generator G may for example be a battery or an alternator. The secure supply system 110 further comprises a control element Ç configured to activate the pyrotechnic initiator 22 when an anomaly is detected. The control element Ç is connected to the pyrotechnic initiator 22 via the connectors 21. The anomaly in response to which the control element Ç can trigger the second initiator 22 may be an electrical anomaly, such as an overshoot current threshold in the circuit, or a non-electrical anomaly such as the detection of a shock, for example a sudden deceleration of the control element, a change in temperature, pressure, etc. In the example illustrated, the control element Ç is connected to the supply circuit to measure the current and detect the exceeding of a current threshold. If an anomaly is detected, the control element Ç is able to send an electric current to the pyrotechnic initiator 20 for its triggering in order to cut the current, as described above. The secure electrical installation 800 finally comprises an electrical device D connected to the second terminal 42 of the electrical portion 40 of the switching device 100 to be supplied by the secure supply system 810. As an example, a motor vehicle may include a secure electrical installation 800.
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