Brevet FR2241777A1 — publié le 19750321

L'invention se rapporte à un dispositif pour la mesure sans contact de la température d'un élément Soumis à un dégagement de chaleur accru, en particulier de connexions flexibles à l'intérieur d'un départ blindé d'alternateur. Les départs bllndés d'alternateur qui relient par conduction électrique alternateur et transformateur, sont des conducteurs tubulaires ou semblables à des tubes, comportant une galne concentrique (blindage), pour des courants jusqutà 50 kA. Des tensions allant jusqu'à 27 kV sont appliquées entre tube conducteur et tube de blindage. Les raccords nécessaires au conducteur - début, extrémité, ou raccords dans le cours de la canalisation - sont exécutés avec des connexions métalliques en lamelles plissées ; il y en a chaque fois plusieurs sur la périphérie du conducteur pour éviter la transmission de vibrations, d'efforts dynamiques dûs au courant, et pour permettre une dilatation thermique. Les connexions flexibles ci-dessus sont soumises à une charge source de température dans une mesure particulière pour deux raisons : les raccords vissés possèdent une certaine résistance de contact ; pour la deuxième : le total des différents raccords dispose d'une section la plupart du temps plus réduite que le tube conducteur. Or, une surveillance de la température de ces endroits éventuellement exigée doit être sans contact car, sans cela, la tension appliquée provoque un amorçage et la destruction tout au moins de l'appareil de mesure. Or, on a eu connaissance d'appareils de mesure de la température qui absorbent le rayonnement thermique émis par un élément et l'amènent à un appareil d'exploitation. Mais, dans le cas de départs blindés d'alternateur, les températures ne doivent pas s'élever au-delà de 70 à7000. Cette plage n'est détectable avec les pyromètres connus qu'avec une dépense particulière, car à ces basses températures la part dtinfra-rouges, c'est-à-dire la part de rayonnement thermique est relativement faible. Il faut donc veiller à ce que soient évitées des sources supplémentaires de lumière qui pourraient influencer le résultat de la mesure. De plus, le rendement des pyromètres connus à l'intérieur de cette plage de températures est trop faible. En outre, la dépense est trop élevée. C'est la tâche de l'invention de créer un dispositif du genre mentionné au début pour lequel soit garantie une mesure de la température suffisamment bonne avec des moyens relativement simples. Il n'est pas alors nécessaire d'obtenir la valeur exacte de la température ; bien plus, il suffit qu'un signal soit donné lorsqu'une température déterminée est atteinte. Cette tâche est accomplie selon l'invention en ce qu'il est prévu un bilame en liaison thermique avec l'élément exposés au moyen duquel on peut exercer un effet d'une manière mesurable sur le rayon lumineux d'un dispositif émetteur de rayon lumineux et d'au moins un dispositif récepteur. En principe, il est proposé deux variantes de l'invention. Dans la première variante, un ou deux miroirs ou réflecteurs se trouvent sur le bilame, et dans la deuxième variante, il est prévu un ou deux réflecteurs sur une plaquette fixe. Dans la première variante, les dispositifs émetteur et récepteur de rayon lumineux sont mis en jeu par le fait que, lors de la flexion du bilame, le rayon lumineux qui se dirige vers le dispositif récepteur est dévié, tandis que dans la deuxième variante, le rayon lumineux est interrompu par la déformation du bilame. Dans le cas où les deux réflecteurs sont posés sur le bilame, le rayon lumineux se dirige du dispositif émetteur sur le premier réflecteur, y est dévié sur le deuxième, et cela parallèlement au bilame, et est dévié du deuxième réflecteur de nouveau sur le dispositif récepteur. Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant: Dans le cas où les deux miroirs sont fixés sur le bilame, le rayon lumineux se dirige du dispositif émetteur sur le premier miroir, y est dévié sur le deuxième, et cela parallèlement au bilame et est de nouveau dévié par le deuxième miroir sur le dispositif récepteur. Si maintenant le bilame se courbe, le rayon lumineux réfléchi ne parvient plus à l'unité réceptrice. Ceci pro voque dans le récepteur l'activation d'un élément sensible à la lumière et, selon le mode de construction, un circuit électrique est interrompu ; bien entendu, il est aussi possible que, dans le cas d'un autre dispositif récepteur, un circuit électrique précédemment interrompu, soit enclenché.Le bilame est échauffé directement par le rayonnement thermique ou est relié à l'élément échauffé par une barrette de cuivre formant conducteur thermique. Dans l'autre exécution, le fonctionnement est le suivant De la meme manière que dans le cas où les miroirs sont montés sur le bilame, les deux miroirs sont disposés sur la plaquette ; le bilame se courbe alors et la palette qui y est fixée sépare optiquement les deux miroirs ltun de l'autre. Il est évidemment possible également qu'un parcours préalablement interrompu soit établi, de telle sorte qu'un flux lumineux du dispose tif émetteur au dispositif récepteur soit possible. Le couplage du-récepteur peut alors, selon la forme d'exécution, être constitué de telle sorte que, pour une interruption du rayon lumineux, un circuit électrique soit enclenché si bien qu'une lampe de controle stallume. L'avantage de ce dispositif consiste essentiellement en ce que, par rapport aux pyromètres connus, il a une conformation simple et, avant toute chose, avantageuse au point de vue du coût. A titre de comparaison, on peut dire que le dispositif conforme à l'invention coûte environ 10 q6 du prix d'un pyromètre. De plus, la précision en est relativement élevée ; cela dépend essentiellement de l'exécution et des qualités physiques du bilame. Au lieu de prévoir deux réflecteurs sur le bilame, on peut aussi y fixer un réflecteur dont la surface réfléchissante est ajustée parallèlement au bilame. Naturellement, il faut alors que les dispositifs respectifs d'émission et de réception soient ajustés l'un à l'autre sous l'angle correspondant. Il existe aussi la possibilité de disposer, au lieu d'un seul, de plusieurs dispositifs récepteurs l'un à côté de l'autre, chacun en particulier étant coordonné à une valeur différente de la température. Pour une élévation de température déterminée, le rayon lumineux se déplace du premier dispositif récepteur sur le deuxième dispositif récepteur situé à côté ; on peut constater par là que l'élément flexible de connexion s'est échauffé par exemple d'environ 1O. Si l'on dispose plus de deux dispositifs récepteurs l'un à côté de l'autre, on peut alors couvrir une plage de température agrandie en rapport. D'autres améliorations et extensions avantageuses de l'invention seront expliquées et décrites de plus près à l'aide du dessin sur quelques exemples d'exécution. On voit sur - la figure 1, une coupe à travers un départ d'alternateur -avec une représentation schématique du dispositif conforme à l'invention les deux réflecteurs étant disposés sur le bilame et - la figure 2, une représentation analogue à la figure 1, où le bilame interrompt un rayon lumineux, - la figure 3, une vue de droite de la figure 2, - la figure 4, un dispositif conforme cl l'invention vu de profil avec un bilame -en U, - la figure 5, le dispositif selon la figure 4 en élévation et - la figure 6, une autre forme d'exécution du dispositif, vue de profil. Le blindage 1 d'un départ d'alternateur possède un épaulement en collerette 2 à lEintérieur duquel se trouve une ouverture 4 correspondant à un appareil émetteur et récepteur de rayon lumineux 3. De plus, 5 désigne la partie du dispositif 3 qui émet le rayon lumineux, et 6, la partie qui reçoit le rayon lumineux. A l'intérieur du blindage est monté le conducteur proprement dit ; celui-ci est constitué par deux parties de conducteur 7 et 8 séparées l'une de l'autre, avec une connexion flexible 9 située entre elles. Aux deux extrémités des segments de conducteur 7 et 8 se faisant face, il est prévu des pièces à épaulement 10 et 11 en forme de L, réparties en se faisant face sur la périphérie des segments de conducteur 7 et 8, les branches libres îOa et 11a portant les extrémités des connexions flexibles 9.Ils sont assemblés-entre eux par les vis 12 et 13. Il est maintenant prévu sur le côté droit - sur le dessin - un support 14 sur lequel est fixé un bilame 15. Il est maintenant prévu sur ce bilame 15 deux réflecteurs ou miroirs 16 et 17 se faisant face, le miroir 16 se trouvant en dessous de la section émettrice 5, et le miroir 17 en dessous de la section réceptrice 6 du dispositif 3 émetteur et récepteur de rayon lumineux. Les deux miroirs 16 et 17 possèdent un plan réfléchissant ajusté pour former un angle d'environ 450 avec le plan du bilame. Le rayon lumineux qui se dirige entre la partie émettrice 5 et le miroir 16 est désigné par 18, la partie qui se trouve entre les deux miroirs, par 19 et la partie du rayon lumineux réfléchie vers le dispositif récepteur est désignée par 20. Le fonctionnement est alors le suivant Au repos, le rayon lumineux suit le parcours représenté sur le dessin, fig. 1. Au moment où s'élève la température des connexions flexibles qui représentent ici les éléments exposés, le bilame se courbe vers le haut dans le sens de la flèche B ; le segment de rayon lumineux 20 est dévié dans la direction représentée en'pointillé désignée par le repère21. Ainsi, le ra yon lumineux 20 arrive en dehors du dispositif récepteur ; cela provoque l'interruption d'un circuit électrique à l'intérieur du dispositif 3 (bien entendu, il pourrait aussi etre fermé dans le cas d'une autre exécution) ; une lampe de contrôle non représentée s'allume. Sur la figure 1, le segment du rayon lumineux qui parcourt l'intervalle entre les deux réflecteurs a un parcours parallèle à l'axe médian du eonducteur. Si maintenant le rayon lumineux doit être directement interrompu par le bilame, il peut alors être prévu une forme d'exécution selon la figure 2. L'un des segments de conducteur qui est ici représenté est encore désigné par 8, la connexion, par 9, l'élément en L, par 11. Sur le segment de condueteur 8 est maintenant fixée à son extrémité une plaquette 22 sur laquelle sont fixés des reflecteurs ou miroirs 23 et 24 se faisant face de la même manière que sur la figure 1. A ltendroit où s'assemblent l'élément en L 11 et la-connexion flexible 9, il est prévu au moyen d'un assemblage par vis 13 un bilame 26 qui, dans son état de tension préalable, a une direction perpendiculaire aux connexions ou perpendiculaire à l'axe médian du conducteur. Il est prévu à son extrémité libre une palette métallique 25.Lors d'un échauffement, le bilame se courbe dans le sens de la flèche C ; la palette se déplace dans le sens de la flèche D et interrompt le segment de rayon lumineux 26 parcourant l'intervalle entre les deux réflecteurs. Cela provoque a l'intérieur du dispositif 3, sur la partie réceptrice, l'activation dlun couplage qui fait allumer une lampe de contrôle. Les figures 4 et 5 représentent à présent une autre forme d'exécution. Ici la figure 4 représente le dispositif vu de profil et la figure 5 le meme dispositif en élévation. Sur la partie de conducteur 8 est ici encore montée la pièce à épaulement, en forme de L, 10, sur la branche libre 10a de laquelle est fixée l'une des extrémités de la connexion flexible 9, donc ici de l'élément exposé, au moyen de l'assemblage par vis 12. En outre, à l'extrémité du conducteur 8 est fixé un élément support en Z 41 au moyen de deux vis 42 dans un alignement à peu près parallèle à la pièce à épaulement, en L, 10. La branche libre de cet élément support 41 porte une plaquette support 46 fixée au moyen de deux vis 47 sur l'élément support.Il est prévu, au lieu de trous pour l'introduction des vis 47, des fentes 47a, si bien que la plaque 46 peut être décalée dans le sens de la flèche F. Sur la plaquette 46, on voit maintenant un réflecteur ou miroir 48 qui réfléchit le rayon lumineux émis par le dispositif émetteur de rayon lumineux 3, 5, sur le dispositif récepteur d rayon lumineux 3, 6. Sur un support de fixation 43 est monté un bilame 44 qui a reçu une forme en U. Ici le bilame 44 est assemblé à ce support de fixation 43 par ltextrémité de l'une de ses branches ; l'autre extrémité porte une palette métallique 45 qui est à peu près en forme de T et qui présente une barrette 45a coudée à angle droit par rapport à la traverse, Au moyen de cette barrette 45a, la palette 45 est fixée au bilame. La liaison conductrice de la chaleur entre le bilame 44 et la connexion flexible 9 est obtenue au moyen d'un élément connecteur 49 qui a reçu la forme d'une tresse de cuivre dans la présente forme d'exécution. L'une des extrémités de cet élément connecteur 49 est liée à l'une des brancheshdu bilame 44 et l'autre extrémité, au moyen d'un assemblage par vis 50, à la connexion flexible 9.Lors d'un échauffement de la connexion flexible 9, l'extrémité de la branche munie de la palette métallique 45 se courbe vers l'extérieur dans la direction G, si bien que la plaquette métallique 45 recouvre complètement le réflecteur 48. De cette manière, le rayon lumineux est interrompu. La figure 6 représente à présent une autre forme d'exécution ; ici le bilame54 a, pareillement, reçu une forme en U ; les branches en sont ici ajustées à peu près parallèlement au rayon lumineux réfléchi. Sur la connexion flexible 9 est fixé un élément support 51 au moyen d'un assemblage par vis 53, lequel présente une languette 52 recourbée vers le haut. Sur cette languette 52 est fixée l'une des branches du bilame 54, tandis qu'à l'autre branche est fixée, par son extrémité recourbée 55, une palette métallique 56 semblable à la palette métallique 45. Sur l'élément support 51 est vissée, ici encore décalable par rapport à celui-ci, une plaquette 57 au moyen d'un assemblage à vis 58, laquelle porte un réflecteur 59. Au-dessus du bilame et du réflecteur 59 est glissé un boîtier 60 en forme de pot, comportant une ouverture 61 au-dessous du dispositif émetteur et récepteur de rayon lumineux, à travers laquelle le rayon lumineux peut parvenir au réflecteur 59 et, de là en retour, au dispositif émetteur et récepteur de rayon lumineux. Le fonctionnement est ici encore également le meme lors deun échauffement de la connexion flexible 9, donc ici de l'élément exposé, la chaleur est amenée directement au bilame 54 à travers l'élément support 51 et la barrette 52. La branche libre du bilame portant la plaquette 56 est déviée dans la direction H et interrompt ainsi le rayon lumineux. Bien entendu, il est possible de raccorder à chacun des dispositifs émetteur et récepteur de rayon lumineux un guide optique de lumière, par exemple un guide en fibres de verre, qui court-circuite le trajet entre le blindage extérieur et les ré lecteurs. Dans ce cas, il ne faut pas prévoir les réflecteurs il est aussi possible de disposer les conducteurs optiques de 'telle sorte que l'extrémité du conducteur relié au dispositif émetteur de rayon lumineux soit exactement en face du conducteur lié au dispositif récepteur. Le rayon lumineux se trouvant entre les deux extrémités peut alors être interrompu sans difficulté par le bilame. Le cas échéant, on peut même monter sur un bilame l'une des deux extrémités, par axemple celle du conducteur qui est relié au dispositif récepteur. Quand le bilame est déformé, l'extrémité se déplace et sort du rayon lumineux, et le dispositif récepteur donne une indication correspondante. Dans une autre forme, également non représentée ici, il est aussi possible que le dispositif émetteur de rayon lumineux ne se trouve pas directement sur le blindage, mais à un endroit situé à distance du blindage. On a raison du trajet entre l'en- droit-du dispositif émetteur et récepteur de rayon lumineux et le blindage ou l'élément exposé à l'intérieur de ce blindage au moyen de guides optiques de lumière. RVENDICÂTI0N S 1. Dispositif pour la mesure sans contact de la température d'un elément exposé par un dégagement de chaleur accru, en particulier de connexions. flexibles à l'intérieur d'un départ blindé d'alternateur, caractérisé en ce outil est prévu un bilame (15, 24, 44, 54) en liaison thermique avec l'élément expo 3é (g), au moyen duquel on peut exercer un effet dc manière mesurable sur le rayon llzzineux d'un dispositif émetteur de rayon lumineux et d'au moins un dispositif récepteur (3, 5, 6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le bilame (15) au moins un réflecteur (16, 17) qui réfléchit, a l'état de repos, vers le dispositif récepteur (3, 5) la lumière émise par le dispositif émetteur de rayon lumineux (3, 5). 3. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qutil est prévu sur le bilame (15) deux réflecteurs (16, 17) se faisant face, dont le premier (16) dévie le rayon lumineux incident (18) parallèlement au bilame, et le deuxième (17) dévie vers le dispositif récepteur (3, 5) le rayon lumineux dont le parcours est parallèle au bilame de telle sorte que, lors dsun échauffement, le rayon lumineux (20) dévié vers le dispositif récepteur se déplace et sorte d'une position zéro. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu?il est prévu au voisinage de ltélément exposé (9) une plaquette (22, 46, 57) sur laquelle est prévu au moins un réflecteur (23 et 24, 48, 59) qui réfléchit vers le dispositif récepteur (3, 6) le rayon lumineux émis par le dispositif émetteur de rayon lumineux (3, 5), et en ce que le bilame (44, 54), en liaison thermique avec ltélément, interrompt au moins le rayon lumineux réfléchi lorsqu'il se déforme. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la plaquette (22, 46, 57) deux réflecteurs (23, 24) dont le premier (23) dévie le rayon lumineux incident parallèlement à la plaquette, et le deuxième (24) dévie vers ie dispositif récepteur (3, 6) le rayon lumineux de parcours parallèle à la-plaquette et en ce que le bilame (26, 44, 34) interrompt le rayon lumineux lorsqu'il se déforme. 6. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'extrémité libre du bilame (26, 44, 54) une palette (25, 45, 56) qui interrompt le rayon lumineux. 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bilame (26) a reçu la forme d'une lame et qu'il interrompt le rayon lumineux entre les deux réflecteurs. 8. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bilame (26) a reçu la forme d'un L avec une branche courte et une branche longue, la branche courte servant à la fixation du bilame directement sur I'élément exposé (9). 9. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le bilame (44, 54) a reçu la forme d'un U, l'une de ses branches étant montée sur un élément support (4i, 51) fixe, et la palette (25, 46, 56) étant fixée à l'autre branche. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les branches du bilame en U (44) sont ajustées dans une direction perpendiculaire à la direction du rayon Lumineux réfléchi. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les branches du bilame (54) en U sont ajustées dans une direction parallèle à la direction du rayon lumineux réfléchi. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que la plaquette (22,-46, 57) portant les réflecteurs (23, 24, 48, 59) est constituée de telle sorte quelle peut etre décalée perpendiculairement au rayon lumineux réfléchi. 13. Dispositif selon ltensemble des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l'élément support (41) du bilame (44) est prévu à distance de l'élément exposé (9) et en ce que le bilame est relié thermiquement à cet élément au moyen d'un élément connecteur (49) conducteur de la chaleur. 14. Dispositif selon ltensemble des revendications 9 et 11, caractérisé en ce que l'élément support (51) est fixé di directement à l'élément exposé (9). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 - 12, caractérisé en ce que le bilame (54) et le réflecteur (59) sont enfermés dans un boitier (60) les renfermant tous les deux, permettant au rayon lumineux d'accéder au réflecteur. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est prévu comme dispositif émetteur et récepteur de rayon lumineux (3, 5, 6) un dispositif connu en soi pour lequelles rayons lumineux émis et réfléchi ont un parcours à peu près- parallèle côte à côte. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif émetteur et récepteur de rayon lumineux (3, 5, 6) est monté dans une-ouverture (4) de la paroi (1) de la chambre. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'un guide optique de lumière est raccordé à chacun des dispositifs émetteur et récepteur de rayon lumineux (3, 5, 6) et en ce que le rayon lumineux sortant du guide de lumière raccordé au dispositif émetteur de rayon lumineux pénètre dans le guide de lumière raccordé au dispositif récepteur, et en ce que le bilame (15, 24, 44, 54) peut exercer de manière mesurable un effet sur le rayon lumineux se trouvant entre les deux extrémités de conducteur optique. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les dispositifs émetteur et récepteur de rayon lumineux (3, 5, 6) sont disposés à distance de la paroi (1) de la chambre et en ce que les guides optiques de lumière sont introduits à l'intérieur de la chambre à travers des ouvertures à l'intérieur de la paroi.