Brevet FR2206162A1 — publié le 19740607

La présente invention se rapporte à un rrocédé pour enrober de matière cculée des pièces, en particulier des pièces imprégnées de liquide d'appareils électriques et/oTl de leurs con?osants, en introduisant la matière dans des moules de coulée, leurs tarties imprégnées étant entourées par un moule de coulée, On peut former les parties imprégnées d'un appareil électrique ou d1un con posant de celui-ci au moyen de différentes structures isolantes, comme par exemple des corps bobinés que l'on obtient en enroulant autour d'un conducteur des bandes iso- lantes. On utilise de préférence, comme bandes isolantes, du papier cellulosique ou des feuilles plastiques.On peut en outre former des structures isolantes avec des bobines autour desquelles on enroule du papier cellulosique ou des feuilles plastiques, ou au moyen de rouleaux plats ou annulaires de papier cellulosique ou de feuilles plastiques. On utilise également, comme structures isolantes, des rouleaux constitués par des feuilles ou des fils métalliques conduisant le courant ou une matière conductrice comportant un revêtement semi-conducteur. lies structures isolantes de ce type, conformées en pièces imprégnées, font partie de 11tat actuel de la technique, dans la fabrication d'appareils électriques et/ou de leurs composants, depuis assez longtemps, et on les utilise, entre autres, dans la technique des basses tensions et des hautes tensions, dans des réalisations de tiansformateurs, des réalisations murales et des réalisations de condensateurs, des tiansformateurs d'intensité et de tension, des condensateurs de puissance ou des enroulements de transformateurs, des condensateurs, des barres omnibus, entre autres. On forme, par exemple, une structure en papier mou imprégné d'nuile, obtenue par les procédés connus, en fixant sur la partie imprégnée, par exemple le corps bobiné, une bride de retenue qui sépare la structure en une partie inférieure et une partie supérieure. On entoure alors la structure d'un revêtement de porcelaine ou de matière plastique offrant une protection contre les influences extérieures, on l'étanchéise, on fait le vide par le praeédé connu et l'on remplit l'intervalle compris entre le corps bobiné et le revee!îent isolant de porcelaine ou de matière plastique d'un liquide, de préférence d'huile isolante. Il faut toujours #tre certain que le corns bobiné est entièrement entouré 'huile isolante. C'est pa, le même procédé, à quelques variantes près, que l'on ~#roduit des condensateurs, des traslormaters dtinten- sité et de tension etc. On coìmaît aussi des structures isolantes, par exemple dans des réalisations qui ne comportent pas de revêtement isolant de porcelaine ou de matière plastique. On applique un procédé selon lequel on entoure de résine synthétique, de préférence de résine synthétique époxyde, sous vide, le corps bobiné non im imprégné se trouvant dans un moule de coulée. Après le durcissement, il faut faire le vide dans la structure de papier imprégné d'huile et l'imprégner d'huile isolante, et il faut opérer avec un vase d'expansion. Dans ce cas, il y à inconvénient en ce que l'utilisation d'un revêtement isolant de porcelaine ou de matière plastique implique que la quantité d'huile nécessaire pour remplir l'intervalle compris entre le corps bobiné et l'isolant est souvent un multiple de la quantité d'huile imprégnant le corps bobiné.En plus du renchérissement de l'appareil inévitable par suite de la quantité d'huile supplémentaire, il y a des risques d'incendie et il se produit une pollution de l'environnement, en cas d'inétanchéité du revêtement, par suite de fuites d'huile. lies dimen sions de l'appareil électrique sont augmentées par l'intervalle nécessaire entre corps bobiné et isolant, lie poids de ces appareils est également considérablement accru, en particulier par la quantité d'huile supplémentaire, éventuellement également par l'utilisation d'un revêtement isolant en porcelaine, Un autre inconvénient consiste en ce que, Si l'on forme, au lieu d'un revêtement isolant de porcelaine ou de matière plastique, une masse isolante de résine coulée, il faut appliquer un procédé sous vide. Après durcissement de l'isolant plastique, on fait de nouveau le vide dans la structure de papier imprégné d'huile, puis on l'imprègne d'huile, et il faut opérer avec un vase (l'expansion. Bu fait que l'isolant plastique durci est rigide, il apparaît aux extrémités des conducteurs, par suite de variations thermiques de volume au bobinage de papier imprégné d'huile des tensions intérieures accrues de toute la structure isolante, qui peuvent détériorer la réalisation. Ces inconv- nients ont empeché d'ap-oliquer industriellement ce procédé. L'invention a mour objet un procédé pour enrober de ma tière coulée des parties imTDrégnées d'atoareils électriques, ne présentant pas les inconvénients de la technique connue. En particulier, il faut être certain que l'on puisse opérer sans appliquer un procédé sous vide, De tels appareils doivent présenter des dimensions plus faibles que les dimensions usuelles. On doit obtenir une économie d'huile. Cela doit créer les conditions d'une diminution de poids de ces appareils, les propriétés électriques ne devant pas être amoindries en particulier en ce qui concerne la liberté de décharge. On atteint les objectifs précités, selon l'invention, par les stades opératoires suivants : a) on introduit les pièces, une fois le montage achevé, dans un moule de coulée ; b) on remplit le moule de coulée avec un liquide, les pièces à enduire par coulée s'y trouvant déjà c) dans le moule de coulée rempli de liquide, on introduit une résine plastique coulable préalablement mélangée à l'état liquide, de façon que le liquide se trouvant dans le moule soit refoulé du moule par la résine synthétique introduite d) selon le degré de remplissage du moule de coulée par de la résine synthétique, on régule la vitesse de remplissage en résine synthétique e) après durcissement de la masse isolante de résine plastique, on retire le moule0 lie procédé selon l'invention garantit l'obtention d'une masse isolante plastique de très bonnes propriétés électriques, en particulier en ce qui concerne la liberté de décharge, car on évite de façon certaine: les inclusions d'air dues à la présence d'un liquide isolant pendant la coulée, sans avoir à appliquer un procédé sous vide, Sn appliquant ce procédé, on limite la quantité d'huile contenue dans les appareils électriques et/ou leurs composants à la quantité nécessaire pour l'imprégnation0 Cela est particulièrement avantageux, en particulier en ce qui concerne la fuite se produisant dans la masse isolante plastique, car il ne peut pas sortir d'huile, du fait que l'huile qui imprègne les pièces est empêchée de s'écouler par les forces capillaires des structures isolantes. lie risque d'incendie et la pollution de l'environne- ment sont considérablement réduits. On peut stocker, transporter, monter et mettre en fonctionnement l'appareil en toute position. L'incorporation de la partie imprégnée dans la masse isolante de matière plastique permet de réduire considérablement les dimensions et le poids de l'appareil0 Il est particulièrement avantageux que le moule de coulée conformé en "moule perdu", soit en une matière plastique, de préférence en polyéthylène0 Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on introduit la résine synthétique qui présente un poids spécifique nettement supérieur à celui de l'huile isolante en déplaçant en même temps l'huile isolante.On introduit la résine plastique dans le moule de coulée de haut en bas, ou bien de bas en haut par un tuyau d'amenée, ou sous pression selon l'un quelconque de ces procédés respectifs, pour pouvoir effectuer plus -rapide- ment l'enrobage0 Il est avantageux d'utiliser une résine synthétique polyuréthane durcissant à froid. Bu fait que la masse isolante plastique durcie, de préfé- rence en résine synthétique polynréthane, présente des propri#- tés élastiques particulièrement bonnes#, les appareils sont insensibles aux chocs et ne se brisent pas sous leur effet La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : la figure l est une coupe transversale d'une bobine de transformateur à haute tension, comportant une masse isolante formée par enrobage par de la résine synthétique coulée ; la figure 2 est une coupe transversale partielle d'une réalisation de condensateur à papier imprimé d'huile, comportant une masse isolante obtenue par enrobage par de la matière plastique coulée la figure 3 est une coupe transversale d'un condensateur de commande comportant une masse isolante obtenue par enrobage par de la matière plastique coulée.. La figure 1 représente en coupe transversale une bobine 1 pour transformateur à haute tension. La bobine 1 comprend un enroulement 2 à deux bornes 3, 3'. La bobine 1 entourée par son bobinage est introduite dans un moule de coulée 4 et impré gnéé de façon connue d'un liquide, de préférence d'huile isolan te. On introduit dans le moule de coulée 4 rempli d'huile une résine synthétique, de préférence une résine polynréthane durcissant à froid, en refoulant en même temps l'huile isolante en excès se trouvant dans l'intervalle compris entre la bobine bobinée t et le moule de coulée 4. Après durcissement de la masse isolante de matière plastique 5, on retire le moule de coulée. La figure 2 représente en coupe partielle un exemple de structure de condensateur à papier imprégné d'huile 6,la structure de condensateur comprend un tube conducteur 7, une partie 8 imprégnée, bobinée autour du tube conducteur 7, de papier cellulosique ou de feuille plastique à armatures de commande enveloppées, que l'on nta pas représenté plus en détail. lia structure est divisée par une bride 9 en une partie inférieure et une partie supérieure Aux deux extrémités du tube conducteur 7 se trouvent une plaque de base d'obturation inférieure non représentée et une plaque d'obturation supérieure IO. On assure l'étanchéité à l'extrémité supérieure du tube conducteur 7 au moyen d'un joint radial il appliqué sur la plaque d'obturation supérieure 10.La réalisation est entourée par un moule de coulée 12 qui est, de préférence un moule perdu" et est constitué, par exemple, par du polyéthylène. On assure le support du moule de coulée, en le centrant en même temps, d'une part entre la plaque de base d'obturation inférieure et la bride 9, d'autre part entre la bride 9 et/ou la plaque d'obturation supérieure 10. Autour de la partie imprégnée introduite dans le moule de~ coulée de la réalisation, on coule, en refoulant en même temps l'huile isolante se trouvant dans le moule de coulée avant la coulée, de préférence une résine polyuréthane durcissant à froid, de sorte qu'après durcissement de la résine, on obtient une masse isolante plastique 13. A partir d'un appareillage de dosage, de mélange et de coulée de résine, on introduit la résine directement de haut en bas, ou bien de bas en haut par un tuyau d'amenée.Après durcissement du corps isolant plastique 13, on retire le moule de coulée. lie "moule perdu" permet d'obtenir des écrans isolants comportant des bords fuselés dépouillés ou d'autres masses comportant des dépouilles, sans difficultés. Un autre avantage par rapport aux moules de coulée normaux consiste en ce que la surface de la matière coulée ne nécessite pas d'usinage supplémentaire, car la face intérieure du moule de coulée présente, dès le début, une surface lisse correspondant à la surface extérieure de la matière coulée. La figure 3 représente un autre exemple de procédé pour entourer par coulée un condensateur de commande 14, pour une tension de fonctionnement de, par exemple, 200kV. Ce condensateur comprend un seul empilement de condensateur 15 composé d'enroulements séparés. lies enroulements 15 sont maintenus ensemble par deux plaques de pression 16, 16' au moyen de boulons isolants 17, 17' . Les connexions 18, 18' sortent des plaques de pression I6, 16' . li'empilement de condensateur I5 est introduit dans un moule de coulée, de préférence dans un "moule perdu" , par exemple en polyéthylène.On introduit encore une fois dans le moule de coulée 19 une résine, de préférence de la résine synthétique polyuréthane durcissant à froid, en refoulant en même temps l'huile isolante se trouvant dans l'intervalle compris entre l'empilement de condensateur I5 et le moule de coulée 19. Après durcissement du corps isolant plastique 21, on retire le moule de coulée. L'invention ne se limite pas, bien entendu, au procédé expliqué en regard du dessin. Ainsi peut-on par ce procédé obtenir, au lieu des structures isolantes décrites, tous types d'objets demandant une isolation et l'on peut également utiliser en plus des fibres naturelle chimiques et organiques, de préférence des fibres de verre, par exemple sous la forme de stratifils ou de rovings. Après durcissement du corps isolant plastique, on retire de nouveau le moule de coulée. On peut enrober les structures isolantes de ce type d'une masse isolante plastique et les utiliser, par exemple, comme chapes pendentives. R AXIONS 1. Procédé pour enrober de matière coulée des pièces, en particulier des pièces, imprégnées de liquide, d'appareils électriques et/ou de leurs composants, par introduction dans des moules de coulée, leurs parties imprégnées étant entourées par un moule, caractérisé en ce que l'on introduit les pièces déSi- nitivement montées dans un moule de coulée, on introduit un liquide dans le moule de coulée contenant les pièces à enrober de matière coulée, on introduit dans le moule de coulée rempli de liquide une résine synthétique mélangée, coulable, à ltetat li quide, de façon que le liquide qui se trouve dans le moule de coulée soit expulsé de ce moule par la résine introduite, on règle la vitesse de remplissage en résine synthétique, selon le degré de remplissage du moule par cette résine et l'on retire le moule après durcissement de la masse isolante plastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule de coulée, conformé en "moule perdu", est constitué par une matière plastique. 3 e Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise, comme matière plastique du polyéthylène. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit directement de haut en bas la résine synthéti- que dans le moule. 5. Prooédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit la résine synthétique dans le moule de bas en haut, par un tuyau d'amenée0 6. Procédé selon l'une quelconque des ensembles de revendications 1 et 4 ou 1 et 5, caractérisé en ce que l'on introduit la résine synthétique dans le moule sous pression. 7. Procédé selon l'ensemble des revendications 1, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'on utilise une résine synthétique polyuréthane durcissant à froid0