Brevet FR2223864A1 — publié le 19741025

On connatt le principe de fonctionnement des parafoudres à gaz,encore dénommés éclateurs ou parasurtensions ou limiteurs de tension : une ampoule, en verre ou en une autre matière appropriée, contient deux ou plus de deux électrodes entre lesquelles éclate une décharge lorsautune tension ayant une valeur minimale prédéterminée est appliquée à ces électrodes par l'intermédiaire d'entrées de courant scellées de façon étanche sur ampoule. L'ampoule du parafoudre se trouve sous un vide poussé ou remplied'une atmosphère de gaz rare tel que l'argon, le néon, un mélange de ces deux gaz par exemple, à une pression généralement inférieure à la pression atmosphérique.Le vide poussé, et éventuellement le remplissage de l'ampoule par un gaz rare, sont effectués à l'aide d'un aueusot piqué sur l'ampoule, ou encore à l'aide d'une des entrées de courant creuses. Pour que le parafoudre à gaz fonctionne dans les conditions requises, c'est-à-dire qu'il s'amorce à partir d'une certaine tension et laisse passer un courant d'un débit fixé par ces conditions, il faut que les électrodes aient entre elles un écartement précis. Cette précision est très difficile àcbtenir en cours de fabrication du fait que les entrées de courant auxquelles sont fixées les électrodes passent à travers l'ampoule et subissent des variations dans leur position lorsque, après fermeture de l'ampoule à chaud, le refroidissement impose des retraits impossible à mattriser. L'écartement entre deux électrodes est parfois de l'ordre de trois à quatre centièmes de millimètre ; dans ce cas, d'une manière très empirique, en cours de fabrication on applique les deux électrodes l'une contre l'autre avant de sceller les entrées de courant à l'ampoule et l'on se fie au retrait du verre de l'ampou- le pour obtenir, après refroidissement du verre, l'écartement désiré entre les deux électrodes disposéesà l'intérieur de 1 'ampou- le fermée et refroidie, sensiblement face à face. La présente invention a pour but de fournir un parafoudre à gaz qui soit d'une fabrication simple et dont les électrodes, dans tous les cas, respectent les unes relativement aux autres un espacement très précis déterminé par le constructeur selon le cahier des charges imposé par l'utilisateur du parafoudre. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un parafoudre à gaz, ou éclateur ou parasurtension, constitué d'une ampoule et de n électrodes reliées chacune à une entréé de courant, caractérisé par le fait que l'on scelle à l'ampoule, de façon étanche, (n-î) entrées de courant réalisées chacune sous la forne d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique, opaque tube débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule à l'intérieur et à l'extérieur de ladite ampoule ; que l'on introduit une électrode dans chaque tube et que l'on rgle de façon précise la position des (n-l) électrodes, entre elles et relavive-uen à la nième électrode rendue solidaire de l'ampoule dans une phase antérieure ; que lton fixe chacune desdites (n-l) électrodes au tube qui l'entoure en fermant de façon hermétique le tube sur ladite électrode; que l'on réalise à travers un queusot un vide au moins partiel de l'ampoule suivi éventuellement de l'introduction, sous pression réduite, d'un gaz tel qu'un gaz rare, et enfin que l'on ferme le queusot. Dans une première variante de mise en oeuvre, on Scelle à ampoule, de façon étanche, une nième entre de courant réalisée sous la forme d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique, ledit tube débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule à l'intérieur et à l'extérieur de ladite ampoule ; que l'on introduit une électrode dans ledit tube et que l'on fixe ladite électrode au tube en fermant de façon hermétique ledit tube sur cette électrode ; puis que lton réalise le vide à travers un queusot distinct des n entrées de courant et que l'on ferme ledit queusot. Dans une deuxième variante de mise en oeuvre, on scelle à l'ampoule, de façon étanche, une nième entrée de courant réalisée sous la forme d'un queusot en un matériau conducteur du courant électrique, ledit queusot débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule à l'intérieur et à l'extérieur de ladite ampoule et étant préalablement muni d'une électrode émergeant du tube à l'intérieur de l'ampoule en avant de l'ouverture d'entrée du queusot ; puis que l'on réalise le vide à travers ledit queusot et la fermeture dudit queusot après avoir tixé les (n-l) électrodes aux (n-l) tubes qui les entourent. Dans une réalisation prélérentielle, on obture le queusot dans la zone émergeante de l'ampoule ; on obture le queusot par écrasement et/ou rétrécissement de son conduit intérieur, mécaniquement et/ou thermiquement. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue un parafoudre à gaz ou éclateur ou parasurtension, constitué d'une ampoule à l'intérieur de laquelle se trouvent n électrodes reliées chacune à une entrée de courant scellée de façon étanche à l'ampoule et émergeant au moins partiellement de ladite ampoule, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins (n-i) entrées de courant réalisées chacune sous la forme d'un tube en un materiau-conducteur du courant électrique dont l'entrée et la sortie deFcudhent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule, chaque tube entourant hermétiquement une électrode sur au moins une zoneannulaire de manière que lesdites (n-1) électrodes soient positionnées de façon précise, entre elles et relativement à la nième électrode rendue solidaire de l'ampoule. Dans un mode préféré de réalisation, le parafoudre comporte une nième entrée de courant réalisée sous la forme d'un queusot en un matériau conducteur du courant électrique dont l'entrée et la sortie débouchent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule, ledit queusot , dont la sortie se trouve totalement obturée après pompage de l'atmosphère de l'ampoule et éventuellement introduction d'une atmosphère de gaz rare à l'intérieur de ladite ampoule, portant une électrode émergeant à l'intérieur de l'ampoule en avant de l'ouverture d'entrée du queusot ; chaque tube et le queusot sont obturés dans leur zone émergeante de l'ampoule ; la sortie du queusot est écrasée, pincée, scellée par exemple ; chaque tube est écrasé, pincé, scellé sur l'électrode qu'il entoure ; chaque tube et le queusot sont en un matériau apte à se souder au matériau constituant l'ampoule ; chaque tube et le queusot sont en un alliage de fer, de nickel et de cobalt ; l'entrée du queusot est formée par un orifice percé sensiblement perpendiculairement à l'axe dudit queusot. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation d'un parafoudre selon l'invention, représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue en coupe axiale longitudinale d'une première variante de réalisation d'un parafoudre selon l'in vention dans laquelle toutes les entrées de courant, non encore munies de leurs électrodes respectives, sont réalisées chacune sous la forme d'un tube ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale longitudinale du parafo g re de la figure 1 après::introduction des électrodes à l'intérieur/leurs entrées de courant respectives, scellement desdites électrodes dans les entrées de cpurant, au moment de la phase de pompage de l'atmosphère intérieure de l'ampoule à l'aide d'un queusot de verre ; - la figureZest une vue en coupe axiale longitudinale du parafoudre de la figure 2 après fermeture du queusot de verre ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale longitudinale d'une entrée de courant réalisée sous. la forme d'un queusot, ladite entrée munie dans sa partie antérieure d'une électrode étant utilisée dans la deuxième variante de réalisation du parafoudre selon l'invention ;; - la figure 5 est vue en coupe axiale longitudinale de la deuxième variante de réalisation du parafoudre selon l'inven- tion,muni en partie gauche de l'entrée de courant de la figure 4, réalisée sous la forme d'un queusot, et en partie droite d'une entrée de courant réalisée sous la forme d'un tube. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble une ampoule en verre ou en un matériau analogue de forme sensiblement cylindrique. Dans la première variante de réalisation représentée aux figures 1 à 3, l'ampoule 1 est associée à plusieurs entrées de courant identiques 2, choisies, pour exemple représenté et pour une meilleure compréhension du dessin, en nombre minimal c'est-à-dire au nombre de deux. Ces deux entrées de courant sont chacune realisées sous la forme d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique d'une part et d'autre part soudable aisément au verre. Avantageusement, les entrées de courant 2 sont livrées sous forme de tube en alliage de fer, de nickel et de cobalt. Chaque entrée 2 est scellée sur l'ampoule de verre de sorte que son entrée 2a et sa sortie 2b débouchent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule. Les alliages métalliques choisis ont l'avantage de présenter très approximativement le mamie coefficient de dilatation que les verres connus et employés dans les ampoules 1 de sorte qu'ils se soudent parfaitement à ces verres et permettent des entrées de courant étanches. Dans une deuxième opération, on introduit dans chaque entrée de courant une électrode 3 constituée par une tige cylindrique de métal ne fondant qu'à haute température, du tungstene ou du molybdène par exemple. L'ampoule 1 et les entrées de courant tubulaires 2 étant stabilisées après recuit, il devient possible de fixer avec une très grande précision l'écartement désiré entre les électrodes 3 sensiblement face à face et débordant légèrement cha Puis cune l'entrée 2a du tube 2./ Lorsque les électrodes 3 sont arrêtées à bonne distance l'une de l'autre, on les fiJrbe aux entrées de courant 2 qui les entourent en fermant de façon hermétique desdites trées sur l'électrode, par exemple en la sertissant en 4 par écra- sement. Chaque tube 2 entoure ainsI une électrode 3 sur au moins une zone sensiblement annulaire ; éventuellement, ledit tube est ensuite sectionné par choc tÏermique, en arrière de la zone de sertissage 4, ainsi qu'il est schématisé à la figure 2, de manière que la longueur hors tout du parafoudre selon l'invention corresponde à la longueur exigées par l'utilisation. Dans une troisième opération, on place le parafoudre sur une pompe et on opère, à l'intérieur de l'ampoule 1, un vide poussé par- l'intermédiaire d'un queusot de verre 5. Après l'opération de pompage schématisée par la flèche 6, on introduit le cas échéant une atmosphère de gaz rares à l'intérieur de l'ampoule puis, dans une opération ultime, on ferme le queusot en 7 , à l'aide de chalumeau, selon une technique de scellement du verre désormais classique. Le parafoudre se présente en définitive sous l'aspect représenté à la figure 3 : l'ampoule 1 est fermée hermétiquement du fait de l'obturation du queusot en verre 7 et de chaque entrée de courant tubulaire 2 écrasée, pincée, scellée ou sertie sur une électrode 3 ; le courant est conduit jusqu a l'extrémité émergeante de chaque électrode 3 par l'intermédiaire de l'entrée de courant tubulaire métallique 2 ; enfin, l'écartement entre les extrémités envisagées des électrodes 3 est réglé avec une très grande précision puisque ce réglage est effectué à l'aide d'instruments méca et optiques niques/de préférence de haute précision, après stabilisation complète de l'ampoule 1 et des entrées de courant 2 soudées parfaitement et d'une manière étanche sur ladite ampoule. Dans une deuxième variante de réalisation représentée à la figure 5, on supprime le queusot en verre 7 pour le remplacer par une entrée de courant tubulaire, métallique, jouant en outre le rôle de queusot. Le parafoudre de-la figure 5 comporte à cet effet une entrée de courant S réalisée sous la forme d'un queusot en un matériau conducteur du courant électrique et ai sérient soudable au verre de l'ampoule 1, en alliage Fe-Ni-Co par exemple.Le queusot 3 a la forme d'un tube et il présente une entrée Ça, for- rée par un orifice percé sensiblement perpendiculairement à l'axe dudit queusot, relié i la sortie b du queusot par l'intermédiai- re d'un capillaire 8c. Le queusot porte en outre une électrode @ émergeant en avant de l'ouverture d'entrée 8a du queusot et fixée audit queusot par tout moyen approprié, par écrasement, pincement, scellement ou sertissage ainsi qu'il est schématisé par les flèches 10.L'entrée 8a et la sortie 8b du queusot sont disposées d'un même coté par rapport au point de fixation 10 de l'électrode @ sur le queusot de sorte que le capillaire c se trouve totalement dé- gagé. Le queusot O est ensuite scellé à l'ampoule 1, thermiquement, selon un processus rigoureusement identique au soudage des entrées de courant tubulaires 2 sur ladite ampoule. Toutefois, le queusot est soudé sur l'ampoule dans une position telle que son entrée Sa et sa sortie b débouchent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule. Simultanément, on scelle sur l'ampoule 1 des entrées de courant tubulaires 2,en nombre correspondant au nombre total d'é- lectrodes à fixer diminué d'une unit. Dans une deuxième opération, après scellement du queusot 8 et de toutes les entrées de courant tubulaires 2, on recuit l'ampoule 1 pour stabiliser le verre. On introduit alors dans caoe entrée de courant tubulaire 2 une électrode 3 dont on règle la position, relativement à l'électrode 5 portée par le queusot 8 et aux autres électrodes 3, à l'aide d'instruments mécaniques et optiques de haute précision. Après repérage d'une manière très précise de la position de chaque électrode 3, on ferme chaque tube 2 sur son électrode 3 de sorte qu'il entoure cette dernière hermétiquement sur au moins une zone annulaire ; cette opération, selon le processus exposé précédemment, se réalise par écrasement, pincement, scellement ou sertissage ainsi qu'il est schématisé par la flèche 4. Lorsque toutes les électrodes 3 et 5 se trouvent bloquées d'une manière définitive dans leur position idéale recherchée, respectant notamment l'écartement souhaité entre lesdites électrodes, on réalise un vide poussé à l'intérieur de l'ampoule en pompant l'atmosphère de ladite ampoule, ainsi qu il est représenté par la flèche 11, à l'aide d'une pompe branchée à la sortie Gb -du queusot 3. Après éventuellement introduction d'une atmosphère de Taz rare dans l'ampoule 1, par l'intermédiaire du queusot , on obture ledit queusot en 12, de préférence dans sa zone émergeante de l'ampoule, selon un processus désormais classique, c 'est-à-dire par écrasement et/ou rétréeissement de son capillaire, mécaniquement et/ou thermiquement. L'ampouleise trouve alors hermétiquement close, les électrodes 9 et 3 sont espacées d'une manière précise les unes relativement aux autres et le courant électrique est conduit Jusqu'aux extrémités en vis-à-vis desdites électrodes par intermédiaire des entrées de courant tubulaires 2 et du queusot métallique 8. Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits pourront donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Dans certains cas notamment, la partie émergante des électrodes 3 et 9 est d'une dimension trop importante pour que ladite électrode puisse Autre introduite depuis l'extérieur de l'ampoule fermée dans une entrée de courant tubulaire 2 ou à queusot 8.-Chaque électrode de grande dimension est alors introduite dans son entrée de courant réalisée sous la forme d'un tube 2 ou d'un queusot 8 avant scellement de ladite entrée de courant sur l'arnpoulev par l'orifice d'entrée de ladite entrée de courent, ctest-å-dire par l'orifice qui sera disposé à l'intérieur de l'ampoule fermée, après scellement de l'entrée de courant sur cette dernière. En outre, l'électrode de grande dimension, en plaque par exemple, est prolongée d'une tige dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre du capillaire de l'entrée de courant de sorte que ladite tige puisse coulisser à frottement dur le long dudit capillaire. En outre, la tige est d'une longueur suffisante pour émerger également par la sortie de l'entrée de courant lorsque cette dernière est réalisée sous la forme d'un tube 2.Le procédé de fabrication du pa Parafoudre selon ltinvention est alors modifié de la manière suivante : a) dans la première réalisation du parafoudre représenté aux figures 1 à 3, chaque électrode est introduite dans son tube 2, par glissement à frottement dur,par la partie antérieure dudit tube, puis tous les tubes sont scellés à l'ampoule 1 ; une première électrode est alors fixée selon 4 à son tube 2 et la position de la deuxième ou des autres électrodes peut alors Aetre réglée avec une très grande précision, relativement à cette première électrode fixe ; le réglage de cette deuxième électrode se fait depuis l'ex- térieur de l'ampoule en la faisant coulisser à l'intérieur de son tube ; lorsque la deuxième électrode mobile est espacée de ltélec- trode fixe de l'intervalle désiré par le constructeur, on bloque la deuxième électrode à l'intérieur de son tube puis on ferme hermétiquement ledit tube avant d'exécuter les ultimes opéràtions in dispensables, e'est-à-dire réalisation du vide dans l'ampoule et de l'obturation du queusot, conduisant au parafoudre fini. b) pour la deuxième réalisation du parafoudre de la figure 5, on fixe une première électrodejde grande dimension au queusot 8 comme défini précédemment (figure 4) puis on scelle ledit queusot sur l'ampoule 1; on introduit ensuite dans l'entrée de courant tubulaire 2, par la partie antérieure de cette dernière, la deuxième électrode 3 de e grande dimension, cette deuxième électrode coulissant à frottement,dur dans le tube 2 et débordant par orifice de sortie 2b de ce dernier ; ensuite, on scelle le tube 2 à l'ampoule 1 et on recuit 11 ensemble ainsi constitué pour stabiliser l'ampoule, le queusot et l'entrée de courant tubulaire ; ensuite, ainsi qu'il a été exposé dans le paragraphe a), on déplace l'électrode 3 dans son tube 2 jusqu'à amener ladite électrode à-respecter l'espacement voulu par rapport à l'électrode 9 déjà fixée au queusot 8 ; on bloque alors la deuxième électrode 3 à l'intérieur de son tube 2, on ferme ledit tube de façon hermétique et enfin on réalise le vide de l'ampoule à travers le queusot 8 avant de fermer en 12 ledit queusot. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé de fabrication d'un parafoudre à gaz, ou éclateur ou parasurtension, constitué dune ampoule et de n électrodes reliées chacune à une entrée de courant, caractérisé par le fait que l'on scelle n l'ampoule, de façon étanche,(n-l) entrées de courant réalisées chacune sous la forme d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique, chaque tube débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule a l'intérieur et à ltex- térieur de ladite ampoule ; que l'on introduit une électrode dans chaque tube et que l'on règle de façon précise la position des (n-l) électrodes, entre elles et relativement à la nième électrode rendue solidaire de l'ampoule lors d'une phase antérieure ; que l'on fixe chacune desdites (n-l) électrodes au tube qui l'en- toure en fermant de façon hermétique le tube sur ladite électro- de ; que l'on réalise a travers un queusot un vide au moins partiel de l'ampoule suivi éventuellement de l'introduction, sous pression réduite, d'un gaz tel qu'un gaz rare, et enfin que lton ferme le queusot. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on scelle à l'ampoule, de façon étanche , une nième entrée de courant réalisée sous la forme d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique, ledit tube débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule à l'intérieur et à 11 extérieur de ladite ampoule ; que l'on introduit une électrode dans ledit tube et que l'on fixe ladite électrode au tube en fermant de fa çon hermétique ledit tube sur cette électrode ; puis que l'on réalise le vide à travers un queusot distinct des n entrées de courant et que l'on ferme ledit queusot. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on scelle à l'ampoule, de façon étanche, une nième entrée de courant réalisée sous la forme d'un queusot en un matériau conducteur du courant électrique, ledit queusot débordant de part et d'autre de la paroi de l'ampoule à l'intérieur et à l'extérieur de ladite ampoule et étant préalablement muni d'une électrode émergeant du tube à l'intérieur de l'ampoule en avant de l'ouverture d'entrée du queusot ; puis que l'on réalise le vide à travers ledit queusot et la fermeture dudit queusot après avoir fixé les (n-l) électrodes aux (n-1) tubes qui les entourent. 4 - Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'on obture le queusot dans la zone émer- geante de l'ampoule. 5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caracégrisé par le fait que l'oncoture le queusot par écrasement et/ou rétrécissement de son conduit intérieur, mécaniquement et/ou thermiquement. 6 - Parafoudre à gaz, ou éclateur, ou parasurtension, constitué d'une ampoule à l'intérieur de laquelle se trouvent n électrodes reliées chacune à une entrée de courant scellée de façon étanche à l'ampoule et émergeant au moins partiellement de ladite ampoule, ledit parafoudre obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, étant caractérisé par le fait qutil comporte au moins (n-l) entrées de courant réalisées chacune sous la forme d'un tube en un matériau conducteur du courant électrique dont l'entrée et la sortie débouchent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule, chaque tube entourant hermétiquement une électrode sur au moins une zone annulaire de manière que lesditesfn-l) électrodes soient positionnées de façon précise, entre elles et relativement à la nième électrode rendue solidaire de l'ampoule. 7- Parafoudre selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une nième entrée de courant réalisée sous la forme d'un queusot en un matériau conducteur du courant électrique dont l'entrée et la sortie débouchent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'ampoule, ledit queusot, dont la sortie se trouve totalement obturée après pompage de l'atmosphère de l'ampoule et éventuellement introduction d'une atmosphère de gaz rare à l'intérieur de ladite ampoule, portant une électrode émergeant à l'intérieur de l'ampoule en avant de l'ouverture d'entrée du queusot. n - Parafoudre selon l'une des rearendncations 6 et 7, caractérisé par le fait que chaque tube est obturé dans sa zone émergeante de l'ampoule. 9 - Parafoudre selon la revendication , caractérisé par le fait que chaque tube est écrasé, pincé, scellé sur l'électro- de ou'il entoure. 10 - Parafoudre selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le queusot est obturé dans sa zone emer- geante de l'ampoule. > 11 - Parafoudre selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la sortie du queusot est écrasée, pincé, scellée par exemple. 12 - Parafoudre selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé par le fait que chaque tube et le queusot sont en un matériau apte à se souder au matériau constituant l'ampoule. 13 - Parafoudre selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé par le fait que chaque tube et le queusot sont en un alliage de fer, de nickel et de cobalt. 14 - Parafoudre selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé par le fait que l'entrée du queusot est formée par un orifice percé sensiblement perpendiculairement à l'axe dudit queusot.