Brevet FR2179527A1 — publié le 19731123

La présente invention concerne un connecteur électrique. Elle concerne plus particulièrement un connecteur électrique possédant une fonction particulière et combine à une structure isolante particulière. Cette combinaison est destinée à être utilisée avec une sonde de diagraphie de type nucléaire. Un problème se posant pour la réalisation de sonde de diagraphie du type utilisé pour la diagraphie nucléaire est la réalisation d'un connecteur qui relie de façon satisEai- sante la source d'alimentation haute tension à la cible du générateur de neutrons. Des difficultés se présentent pour réaliser un isolement électrique satisfaisant ainsi que pour satisfaire aux conditions physiques nécessaires pour relier électriquement une source de haute tension dans une atmosphère gazeuse à haute pression à l'élément de cible d'un générateur de neutrons qui se trouve sous vide. Il faut tenir compte des pertes électriques et du claquage de l'isolant ainsi que de la résistance mécanique vis-à-vis des forces crées par l'atmosphère gazeuse sous pression.Jusqu'ici, on a utilisé des structures unitaires soumises d'un c8té à un gaz à haute pression et- de l'autre côté à une atmosphère dont la pression est fortement réduite. Cependant, cela entrain l'utilisation d'une structure particulière comportant des surfaces coniques et d'un isolant particulier du type alumine. La présente invention utilise une matière plastique comme matériau isolant et l'agencement ainsi que le tube de matière plastique utilisés permettent d'obtenir de meilleurs résultats. La présente invention concerne un connecteur haute tension pour un générateur de neutrons d'une sonde de diagraphie de type nucléaire. Ladite sonde comporte un bottier cylindrique comprenant une section contenant le générateur de haute tension, une section contenant le générateur de neutrons et une section pour ledit connecteur.Le connecteur suivant l'invention comporte en combinaison un conducteur en acier inoxydable disposé axialement, possédant une surface polie, et reliant ladite section contenant le générateur de haute tension à ladite section contenant le générateur de neutrons. I1 comporte aussi un corps de matériau isolant constitué par du polytétrafluoroéthylène moulé entourant ledit conducteur, et très proche de celui-ci, sur toute la longueur du conducteur contenu dans la section prévue pour le connecteur, une surface lisse dudit corps de matériau isolant étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de la sonde. Dans la précédente combinaison, ladite surface lisse forme une paroi extrême de la section contenant le générateur de haute tension.La combinaison comporte aussi une chambre annulaire formée dans ledit corps de matériau isolant au voisinage du milieu de la section contenant le connecteur et destinée à contenir les éléments de circuit contrôlant le régénérateur dudit générateur de neutrons, et une gaine en aluminium revêtant ladite chambre annulaire. La gaine est munie de moyens permettant d'y monter les éléments de circuit. Enfin, cette combinaison comporte aussi de la graisse isolante du point de vue électrique qui est disposée entre ledit conducteur axial et ledit corps de matériau isolant pour éviter la formation de poches d'air. Cet agencement comporte aussi un revêtement conducteur isolant sur les surfaces extérieu res dudit corps en matériau isolant pour éviter la formation de champs électriques excessifs aux bornes des intervalles d'air au voisinage desdites surfaces extérieures. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une représentation schématique d'une partie de la sonde suivant la présente invention. La figure 2 est une vue partielle agrandie d'une partie de la section médiane de la sonde suivant l'invention. Lors de la réalisation d'une sonde de type nucléaire utilisée pour la diagraphie, il apparaît des difficultés dues aux dimensions relativement faibles de la sonde et aux fortes tensions électriques apparaissant lors de la commande d'un générateur de neutrons. Toutes ces difficultés ont été résolues de façon très satisfaisante en utilisant un nouvel agencement pour le connecteur haute tension. Le connecteur est utilisé pour transmettre la forte tension électrique qui est produite à la sortie de la section de la sonde contenant le générateur de tension, à la cible d'un générateur de neutrons logé dans la sonde. Cet agencement comporte des moyens de connexion formés par un conducteur électrique reliant le circuit haute tension et la cible d'un générateur de neutrons incorporé dans une sonde. Le connecteur doit être muni d'un isolement électrique qui isole réellement un conducteur electrique du bottier de la sonde tout en supportant les contraintes physiques créées par la température et le gaz haute pression qui se trouve dans la section du générateur à haute tension. En plus de cette fonction, on prévoit une chambre pour loger les éléments de circuit qui sont utilisés pour le contrôle du régénérateur du générateur de neutrons.Comme on le verra plus en détail ci-après, ces éléments de circuit doivent être placés à proximité de l'élément de chauffage du régénérateur msis sans intervenir sur une courte distance entre la cible du générateur de neutrons et le détecteur qui y est associé. La figure 1 représente schématiquement une partie d'une sonde nucléaire 11. La sonde comporte un bottier 12 qui contient les trois sections de la sonde, à savoir la section 15 du générateur de haute tension, la section 16 du générateur de neutrons, et la section 17 du connecteur. La section du générateur de haute tension contient les éléments d'un générateur qui fournit la haute tension nécessaire, par exemple une tension d'environ 125 kV pour la charge nominale. De tels générateurs sont bien connus et le générateur représenté ne fait pas partie de la présente invention. Cependant, on a représenté quelques un des éléments de l'étage de sortie qui comportent une ou plusieurs sections de multiplication de tension. Ceci est représenté dans le dessin par une ligne en pointillés 20 qui entoure un ou plusieurs condensateurs 21, ainsi que des diodes 22 et des éléments semblables. Tous les éléments qui sont contenus dans la section 15 du générateur de haute tension, sont maintenus dans une atmosphère gazeuse à haute pression. Ainsi, dans la forme de réalidation préférée,un espace 25 est prévu à l'intérieur de la section 15 à partir de la partie gauche, comme représenté dans la figure. Cette partie et le reste de la section 15 contiennent de llhexa- fluorure de soufre gazeux sous une pression d'environ 7 kg/cm2. La pression varie entre une valeur légèrement inférieure et une valeur très supérieure, suivant la température de la sonde. Naturellement, des conducteurs électriques sont prévus pour compléter 3e circuit destiné à recevoir la tension de sortie de la sectior 15. Ces conducteurs peuvent se présenter sous différentes forme et leursdétails de réalisation ne font pas partie de l'invention. Cependant, on prévoit une plaque d'adaptation à haute tension 30 destinée à supporter une extrémité des éléments de l'étage de sortie (lignes en pointillées 20). La plaque 30 peut être constituée par n'importe quel matériau isolant mais est de préférence réalisée en polytétrafluoroéthylène plastique connu sous le nom de Téflon. La plaque 30 comporte un certain nombre de perçages (non représentés) disposés au voisinage de la périphérie et traversant la plaque pour permettre le passage libre du gaz sous haute pression contenu dans la section 15 de la sonde. Un moyeu 26 est solidaire de la plaque 30. Cette plaque est alésée pour recevoir des têtes rondes 27 de vis en matériau conducteur qui se vissent dans les plots de connexion (non représentés) des condensateurs 21. Les alésages forment des rainures longitudinales sur les côtés du moyeu, et le circuit haute tension part d'une des têtes de vis 27 pour arriver à une rondelle ou un anneau 29 en matériau conducteur, par l'intermédiaire d'un conducteur 28.Le conducteur 28 peut étre relié à chaque extrémité de n'importe quelle façon appropriée, par exemple en étant muni d'un oeillet qui est disposé sous la tête 27 et qui est soudé sur la rondelle 29. La section du générateur de neutrons de la sonde 11 contient un générateur de neutrons 31. Celui-ci peut se présenter sous différentes formes et ne fait pas partie de la présente invention. Le générateur représenté est du type de ceux qui sont vendus sous la marque déposée Amperex. Ce générateur de neutrons est disposé axialement dans le boitier 12. Il est supporté à une extrémité au moyen d'un anneau de support 32 en acier inoxydable qui est fixé sur l'extrémité du générateur de neutrons 31 au moyen de plusieurs vis 33, comme représenté. La plaque ou l'anneau de support 32 (ainsi que le générateur de neutrons 31 qui y est associé) est montée coaxialement à l'intérieur du boîtier 12 au moyen de plusieurs vis 36 décalées par rapport aux vis 33. Ces vis 36 traversent une collerette périphérique 37 de l'anneau 32. Des vis traversent aussi un nombre correspondant de perçages périphériques 34 ménagés au usinage d'une extrémité d'un corps 37. Le corps 37 constitue la partie réalisée en matériau isolant et forme une partie importante de l'intérieur de la section 17 de la sonde qui contient le connecteur. Ce corps est de préférence réalisé en polytétrafluoroéthylène moulé qui est usiné pour obtenir la çcnme et les dimensions souhaitées. Cette matière plastique possède lns caractéristiques isolantes souhaitées du point de vue électrique. Cependant, on a découvert qu'en réalisant le corps 37 à partir d'une tige de plastique moulée-au lieu d'une tige de plastique extrudée, et en supprimant les contraintes durant la fabrication, les propriétés maniques et physiques sont grandement améliorées. Aucune fissure ni vide ne se forment dans le matériau, et la résistance à la traction est augmentée de façon très importante. Un conducteur 38 traverse axialement la section 17 du connecteur. Ce conducteur peut être réalisé par un matériau conducteur approprié mais est de préférence en acier inoxydable et possède une surface extérieure bien polie. Il est entouré par et se trouve en contact étroit avec le corps-37 sur la plus grande partie de sa longueur, mis à part les bornes 41 et 42 (extrémités gauche et droite dans la figure ). Ces bornes sont fixées aux extrémités de la tige 38 de n1 importe quelle façon appropriée. Par exemple, on prévoit un perçage 45, formant prise, dans l'extré- mité gauche de la tige 38, ce perçage recevant une broche filetée correspondante 46 qui est fixée sur la base de la borne 41. Ceci permet d'établir une connexion électrique avec une extrémité d'une résistance d'amortissement 47 qui est représentée schématiquement. Une cible 48 est reliée à l'autre extrémité de la résistance 47. L'autre borne 42 (extrémité droite du conducteur 38, comme représenté dans le dessin) est constituée par une partie élargie. Elle comporte une partie en forme de cloche qui est fixée sur une extrémité élargie 49 du conducteur 38. Une petite broche filetée 51 s'engage dans un perçage 52 qui est disposé axialement à l'intérieur de la borne 42. L'autre extrémité de la borne 42 est munie d'une fiche femelle qui s'adapte sur le moyeu 26 de la plaque d'adaptation 30. Ces éléments sont fermement reliés pour obtenir une bonne connexion mécanique et électrique, en utilisant une vis en nylon 53 qui traverse un perçage 54 ménagé dans la borne 42. Un perçage 57 est ménagé axialement dans la sonde ll au centre du moyeu 26. Ce perçage reçoit la vis 53. En pratique, la borne 42 comportant l'extrémité élargie 49 est conçue de façon à présenter un faible champ électrique acceptable sur sa surface. Le champ minimal est créé suivant la théorie des champs électriques, lorsque le rapport des rayons des cylindres coaxiaux est égal à le base du logarisme naturel soit 2,718. Cependant, le diamètre maximal de la borne 42 est imposé par la largeur des condensateurs 21 et ceci fait apparaître un gradient de tension qui se trouve dans les limites d'isolement pour les conditions les plus mauvaises de l'héxafluorure de soufre gazeux se trouvant dans l'espace 25. Une chambre annulaire 58, qui est ménagée en usinant le corps 37, est disposée sensiblement au centre du corps 37. On prévoit un revêtement de matériau conducteur ou gaine 59 qui est de préférence en aluminium. Cette gaine 59 agit comme un élément de raidissement mécanique et à tendance à minimiser la dilatation du corps 37. La gaine 59 est cylindrique et est munie de collerettes à ses extrémités, et forme un revêtement intérieur pour la chambre 58. Cette gaine est réalisée en deux moitiés destinées à être montées sur la partie de diamètre réduit du corps 37, et ces moitiés sont maintenues assemblées par des boulons tangentiels (non représentés) traversant des pattes 62 qui sont disposées radialement à partir d'une nervure périphérique 60.La nervure 60 et un épaulement 61 constituent des parties plus larges destinées à être utilisées pour le montage des éléments de circuit (non représentés) utilisés pour le contrôle du régénérateur (non représenté ss pour le générateur de neutrons 31. On remarquera qu'un avantage important dt au fait que la chambre 58 se trouve dans la section 17 de la sonde contenant le collecteur, est de permettre que les éléments de circuit utilisés pour le contrôle du régénérateur sont disposés aussi près que possible du régénérateur sans augmenter la distance entre la cible 48 et le détecteur ( non représenté ).Comme le sait quelqu'un connaissant la technique de diagraphie nucléaire, un détecteur est disposé aussi près que possible de la cible d'un générateur de neutrons afin que les rayonnements induits dirigés vers le détecteur possède un niveau approprié pour des opérations de diagraphie pratiques, Cependant, le régénérateur est situé au voisinage de 11 extrémité non représentée du générateur de neutrons 31, et de ce fait ces éléments de contrôle nécessiteront un espace de blindage, ce qui signifie que le détecteur devra être plus loin de la cible. Par conséquent, la chambre 58 permet d'obtenir un écartement plus faible. Un tel avantage de la chambre 58, muni de sa gaine 59,s'ajoute au fait qu'elle sert de support mécanique pour le corps isolant 37. Ce support est en fait néces saire pour limiter la dilatation du corps isolant 37 à des températures élevées. La possibilité d'avoir un faible écartement entre le régénérateur et ses éléments de contrôle présente une grande importance étant donné que le contrôle du régénérateur fait apparaître un fort courant à une faible tension. Ceci est dfl au fait que le régénérateur utilise un élément de chauffage, et que son circuit de contrôle est le siège d'un courant relativement élevé qui serait affecté de façon désavantageuse par des connexions longues ou par des connexions comportant des contacts de friction, par exemple des connexions à bague collectrice.On remarquera qu'à l'extrémité droite du corps 37 ( comme représenté dans la figure 1 ), on a prévu une surface transversale 63 qui sert de paroi extrtme pour l'espare 25 contenant le gaz sous haute pression dans la section 15 du générateur de haute tension. La surface 63 est usinée de façon à ewtre lisse afin d'éviter l'apparition d'un effet corona entre le conducteur 38 (extrémité 49) et le boiter 12. Naturellement, on prévoit des organes d'étanchéité où il est nécessaire d'éviter toute fuite du gaz sous forte pression b partir de l'espace 25 dans la section 15. Ceci est aussi vrai pour deux électrodes 69 à faible tension qui traversent ltextrémité droite du corps 37 au voisinage de la périphérie de ce corps 37 et parallèlement à l'axe. Les électrodes 69 sont positionnées à l'aide de leurs extrémités élargies 70 qui sont partiellement filetées. Ces parties filetées s'engagent dans des perçages taraudés ménagés dans le corps 37, comme représenté. Les circuits à faible tension sont établis entre l'extrémité de 11 espace 25 qui entoure la borne 42 du conducteur à haute tension 38, et cela implique une connexion électrique entre les électrodes 69 qui sont munies de fiches mâles 68. Des fiches femelles sont prévues aux extrémités des conducteurs métalliques 67, et des tiges creuses 64 en silicone entourent ces conducteurs. Les tiges 64 traversent les alésages ménagés dans le corps 37 pour mettre les circuits de fuite haute tension à la terre et pour isoler la connexion mâle-femelle du champ électrique apparaissant sur l'électrode haute tension. La poussée longitudinale due au gaz sous forte pression contenu dans l'espace 25 est supportée par un anneau de blocage 75 qui s 'engage dans une rainure 76 ménagée sur la périphérie intérieure du boîtier 12 à l'extrémité des parties filetées représentées. Ces parties filetées font partie d'un joint 79 disposé dans le boîtier 12. Une poussée de réaction est appliquée lors de l'assemblage de la sonde. Ainsi, la partie de diamètre maximal du corps 37 est comprimée contre un anneau 73 qui est de préférence en aluminium. On prévoit aussi un joint annulaire 74 sur la périphérie de la section de diamètre maximal du corps 37. En outre, on remarquera que pour assembler les trois sections de la sonde, le bottier 12 est muni d'un joint fileté 79 ainsi que d'un autre joint fileté similaire 80. On remarquera que bien que le corps 37 soit usiné pour posséder une surface lisse et établir un contact étroit avec la tige conductrice 38 (et l'extrémité 49), il est important de prévoir aussi une couche de graisse 83, isolante du point de vue électrique,qui recouvre la surface entre la tige conductrice 38 et la surface adjacente du corps 37. Ceci est important pour éviter l'apparition de poches d'air lorsque des champs électriques s'établissent. De même, on remarquera que la qualité de la graisse utilise devra entre telle que la graisse ne change pas d'état à des température élevées, et que le joint quelle forme n'est pas brisé. Cette graisse 83 est aussi appliquée sur la surface pdri- phérique extérieure 84 d'un prolongement 85 du corps 37.Ce prolongement est réalisé avec soin pour correspondre de façon précise à la surface intérieure d'une douille 88 du générateur de neutrons 31. Un revêtement 89 est prévu sur la surface extérieure de l'organe 37. Ce rev8tement peut entre constitué par n'importe quel type de matériau conducteur et est constitué de préférence par une peinture à l'argent appliquée sur la surface du corps 37 après l'avoir décapée. Ce revêtement est destiné à éviter l'établissement de champ électrique excessif aux bornes d'intervalles d'air qui pourrait exister sur la surface extérieure du corps 37. Ainsi, une connexion électrique directe est établie vers le boîtier 12 au moyen du revêtement 89 de la surface extérieure du corps 37 et du revêtement en aluminium 59. Bien que l'invention ait été décrite à l'aide d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple, elle n'est pas limitée à cette forme de réalisation qui peut être modifiée de différentes façons sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Connecteur haute tension pour une sonde de diagraphie de type nucléaire, ladite sonde comportant un boîtier cylindrique comprenant une section contenant un générateur haute tension, une section contenant un générateur de neutrons, et une section contenant le connecteur, caractérisé par le fait que ledit connecteur comporte en combinaison un conducteur axial possédant une surface lisse et reliant ladite section du générateur haute tension à la section du générateur de neutrons, et un corps en matériau isolant entourant ledit conducteur et en contact intime avec celui-ci dans la plus grande partie de sa longueur, ledit matériau isolant prétendant entre la section du générateur haute tension et la section du générateur de neutrons et formant un joint étanche à la pression pour ladite section du générateur de haute tension. 2. Connecteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une chambre annulaire est formée dans le corps en matériau isolant, cette chambre étant destinée à contenir les éléments de circuit pour le contrôle du régénérateur du générateur de neutrons. 3. Connecteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit corps en matériau isolant est constitué par une matière plastique, et que la chambre annulaire est revêtue d'une gaine métallique. 4. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le corps en matériau isolant est constitué par du polytétrafîuoroéthylène moulé. 5. Connecteur suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que ladite gaine métallique est constituée par de l'aluminium. 6. Connecteur suivant l'une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que ladite gaine métallique comporte des moyens sur lesquels peuvent être montés lesdits éléments de circuit. 7. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que de la graisse, isolante du point de vue électrique, est placée entre ledit conducteur et ledit corps en matériau isolant pour empêcher l'apparition de poches d'air. 8. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5,-6 ou 7, caractérisé par le fait que ledit corps en matériau isolant possède une surface lisse qui constitue une paroi extrême de la section du générateur haute tension. 9. Connecteur suivant la revendication 8, caractérisE par le fait que ladite surface lisse est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la sonde. 10. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérise par le fait que ledit conducteur possède une surface bien polie. 11. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé par le fait que les contraintes sont supprimées dudit corps en matériau isolant dur-ant sa fabrication. 12. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé par le fait que ledit conducteur est constitué par de l'acier inoxydable. 13. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,-8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé par le fait que ledit corps en matériau isolant entoure ledit conducteur sur toute la longueur de ce conducteur se trouve dans la section du connecteur. 14. Connecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé par le fait que la surface extérieure dudit corps en matériau isolant est muni d'un revêtement conducteur du point de vue électrique pour éviter l'établissement de chamçsélectriquesexcessifs aux bornes d d'intervalles d'air au voisinage de cette surface exté- rieure.