Brevet FR2027806A1 — publié le 19701002

La présente invention est relative à un fusible électrique empli de sable, c'est-à-dire à un fusible du genre dans lequel la rupture du courant électrique s'effectue au moyen d'un arc électrique qui jaillit dans une matière isolante granulaire 5 étroitement serrée, par exemple dans du sable de quartz à grains de taille uniforme ou diverse. Pour les fusibles électriques de ce genre à remplissage de sable, on a préféré utiliser des pièces fusibles en argent, matière qui, du point de vue technique, est excellente, mais 10 qui, du point de vue économique, représente une partie considérable du coût du fusible, excepté dans le cas de fusibles très petits. C'est pourquoi on a utilisé le cuivre pour les pièces fusibles dans d.e nombreux cas, et cela parce que le cuivre se rapproche beaucoup de l'argent par ses caractéristiques 15 électriques, mais l'avantage économique est atténué dans une certaine mesure par le fait que le cuivre n'est pas un métal précieux et qu'aux températures de fonctionnement élevées, il est sujet à une forte oxydation qui altère les propriétés électriques et provoque ainsi un vieillissement. 20 Conformément à la présente invention, un fusible électrique empli de sable présente un élément fusible qui est d'une seule pièce avec des masses absorbant la chaleur et des surfaces de refroidissement, le tout-étant en majeure partie en aluminium. Il est connu d'utiliser l'aluminium pour les éléments fu-25 sibles des fusibles électriques, à savoir pour les fusibles ouverts ou semi-ouverts simples, où l'élément fusible est placé essentiellement dans l'air. Ces fusibles ouverts ou semi-ouverts sont par eux-mêmes ce qu'on appelle des fusibles lents, c'est-à-dire des fusibles qui présentent une section transversale rela-50 tivement grande par rapport à l'intensité de courant qu'ils sont en mesure de laisser passer, et qui servent dans les cas où il n'est pas nécessaire de prévoir un matériel ayant des propriétés très spéciales. Au contraire, les fusibles emplis de sable sont caractéri-55 ses par le fait qu'ils sont rapides, c'est-à-dire qu'ils sont capables de laisser passer un courant d'une grande intensité par rapport à leur section transversale, et par conséquent par rapport à la quantité de métal qui doit fondre avant que le fusible puisse rompre le courant électrique. 40 Or on a trouvé que 1 ' alraniniùm peut également être utilisé 70 00107 2. 2027806 avec avantage dans ces applications très délicates, si on fait pleinement usage du fait auquel aucune attention n'a été accordée jusqu'à présent, et qui consiste en ce que 11aluminium, non seulement présente une conductibilité élevée de la chaleur, 5 mais que cette conductibilité de la chaleur augmente de façon notable aux températures élevées, par conséquent aux températures qui régnent dans l'élément fusible aux valeurs,critiques. A 600°G, la conductibilité thermique est environ double de sa valeur à 100°C. Dans la région critique, la chaleur peut donc 10 être dissipée à un régime accru à partir de l'élément fusible, vers les masses destinées à absorber cette chaleur et vers les surfaces de refroidissement qui sont d'une seule pièce avec l'élément fusible. Il est possible d'obtenir, de cette manière, des résultats 15 qui, en dépit de la conductibilité électrique moins favorable et du point de fusion plus bas, sont parfaitement comparables avec ceux qu'on peut obtenir avec le cuivre, et on obtient en plus, le grand avantage, même si l'aluminium est moins noble que le cuivre du point de vue chimique, qu'il est, à cet égard, 20 auto-protecteur. Il est bien connu qu'une pellicule d'oxyde sur l'aluminium est si serrée, c'est-à-dire imperméable à l'oxygène, qu'elle a un effet de protection, tandis que le film d'oxyde sur le cuivre est poreux et permet par conséquent à l'oxydation de se propager aussi longtemps que- les conditions 25 de l'oxydation sont remplies. l'économie de dépense qui résulte de l'emploi de l'aluminium de préférence au cuivre pour l'élément fusible n'est pas très grande, bien qu'elle ne soit pas entièrement négligeable, mais l'emploi de l'aluminium pour l'élément fusible ouvre des 30 perspectives plus étendues pour l'emploi de l'aluminium pour d'autres parties métalliques constituant le fusible, parce que, dans ce cas, elles ne sont pas sujettes à la corrosion due à la différence de potentiel électrolytique. D'autres avantages vont ressortir de l'utilisation d'une même matière, ainsi que 35 cela sera évident pour l'homme de l'art. Pour une meilleure compréhension de l'invention, référence va être faite au dessin annexé dans lequel : IPigs. 1 et 2 sont des représentations schématiques servant à la description de certains aspects du fonctionnement des fu-40 sibles électriques. 70 00107 3. 2027806 Fig. 3 représente un fusible électrique selon une première forme de réalisation de l'invention. Fig. 4 représente un fusible électrique selon ■une seconde forme de réalisation de l'invention. 5 Pig. 5 représente un fusible électrique selon une troisième forme de réalisation de l'invention. La fig. 1 représente un élément fusible cylindrique long 1 entre deux bornes 2 et 2'. Gomme le fusible s'échauffe de façon uniforme par le courant électrique qui le traverse, et comme le 10 refroidissement par conduction à travers l'élément fusible lui-même ne peut se faire que dans le sens axial, ce ne sont que les extrémités situées près des bornes 2 et 2' qui seront vraiment refroidies par conduction. La partie centrale de l'élément fusible n'est refroidie que par rayonnement (et par conduction 15 à travers la charge granulaire ou pulvérulente entourant l'élément fusible). Par conséquent, quand on exécute de cette façon l'élément fusible, on ne peut pas bien mettre à profit les caractéristiques avantageuses de 1 ' aluminium en ce qui concerne la conductibilité calorifique. 20 La fig. 2 représente exactement eomme la fig. 1 un élément fusible court 1 entre des bornes 2 et 2*, mais comme l'élément fusible est aussi court dans le sens axial, la distance le long de laquelle il faut transmettre la chaleur par conduction est faible en proportion, et, comme les grosses bornes 2 et 2' fonc-25 tionnent en capteurs de chaleur, le refroidissement par conduction est efficace, par comparaison avec le cas de la fig. 1. La longueur de l'élément fusible qui peut être considérée comme suffisamment courte pour donner un refroidissement satisfaisant est fonction de la conductibilité calorifique de l'élé-30 ment fusible lui-même, de même que de celle des capteurs de chaleur, mais elle dépend également du refroidissement de l'élément fusible dans le sens radial, c'est-à-dire à travers la charge granuleuse. Pour des cas pratiques, on a trouvé que cette longueur est de l'ordre de quelques millimètres à des fractions 35 de millimètre. On conçoit que, du point de vue du seul refroidissement, l'élément fusible le plus court est le plus favorable, mais il importe aussi que l'élément fusible ait une longueur suffisante pour satisfaire aux autres conditions électriques et mécaniques 40 à remplir dans un élément fusible. Ainsi, on constate qu'il 70 00107 4. 2027806 existe aussi une longueur minimale qui est en rapport avec la dimension radiale de l'élément fusible et qui peut être de l'ordre de la dimension radiale maximale ou à peu près, et peut être jusqu'à la moitié de cette valeur, suivant la forme et le rac-5 cordement avec les bornes. La fig. 3 représente un élément fusible selon une forme de réalisation de l'invention. 3 désigne un ruban ou -une bande d'aluminium dans laquelle l'élément fusible 1 est constitué par une traverse qui a été obtenue à l'aide d'entailles 5 étroites 10 et profondes pratiquées dans le ruban, et de cette façon la partie restante du ruban constitue en fait les bornes 2 et 2' qui servent de masses captant la chaleur et de surfaces de refroidissement. La fig. 4 représente 'une autre forme de réalisation issue 15 de la fig. 3 constituant une extension de l'élément. Un ruban 4 a été entaillé d'une manière qui donne naissance à plusieurs éléments fusibles 1, 1', 1", etc... qui s.e troùvent placés chacun entre deux bornes successives 2, 2', 2" etc... Cette forme est caractéristique d'un fusible donnant naissance à plusieurs 20 arcs en série, et, par l'utilisation d'une multitude de rubans de ce genre, il est possible également de former des arcs en parallèle. Fig. 5 représente une forme de réalisation différente qui est basée sur la réalisation de la fig. 2. 6 désigne une barre 25 cylindrique dans laquelle une profonde gorge donne naissance à l'élément fusible même 1, entre les bornes 2 et 2'. Une barre cylindrique similaire avec une multitude de gorges conduit à une forme de réalisation semblable à celle de la fig. 4. Le.s masses absorbant la chaleur ou bornes doivent avoir des 30 dimensions suffisantes pour obsorber la chaleur qui leur est apportée. Ainsi l'utilisation pratique a montré que, pour bénéficier de l'avantage de l'invention, le rapport entre la largeur du ruban, par exemple dans la fig. 4» et la largeur de l'élément fusible doit être de l'ordre de 10 pour 1, ou davantage, et il 35 existe une relation analogue pour les longueurs. 70 00107 5. 2027806 REVENDICATIONS 1. Fusible électrique empli de sable caractérisé par le fait qu'il comporte un élément fusible qui est d'une seule pièce avec des masses absorbant la chaleur et des surfaces de refroi- 5 dissement, le tout exécuté en majeure partie en aluminium. 2. Fusible électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément fusible est formé d'au moins une traverse ménagée dans une gorge étroite et profonde pratiquée à partir des bords d'une pièce d'aluminium, des masses absorbant 10 la chaleur et des surfaces de refroidissement étant constituées par les parties de la pièce qui sont situées des deux côtés des rainures. 3. Fusible électrique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs traverses 15 en série, séparées par lesdites masses. 4. Fusible électrique selon l'une des revendications 2 et 3» caractérisé par le fait que la pièce d'aluminium est une bande plate découpée pour former lesdites gorges. 5. Fusible électrique selon la revendication 2, caracté-20 risé par le fait que le rapport entre la largeur de la bande et la largeur de la traverse est de l'ordre de 10 pour 1, ou davantage. 6. Fusible électrique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la pièce d'aluminium est consti- 25 tuée par un barreau dans lequel sont usinées des gorges radiales.