Brevet FR2473777A1 — publié le 19810717

Elément isolant pour dispositif de commutation électrique et application à une buse de soufflage d'un disjoncteur à gaz comprimé La présente invention concerne, pour un appareil de commutation électrique, un élément isolant électrique en matière synthétique repoussant l'action de l'arc électrique et contenant une charge absorbant le rayonnement électromagnétique. L'invention concerne également l'utilisation de cet élément en matière synthétique en tant que buse de soufflage d'un disjoncteur à gaz comprimé. Il est connu que les éléments des appareils de commutation électriques qui repoussent l'action de l'arc sont soumis à une importante usure gênante. Afin d'éviter cet inconvénient, on a proposé de munir ces éléments d'une garniture en matière opaque. (Voir demande de brevet allemand publiée n0 1 281 528 et brevet anglais n0 1 007 486). Par le brevet suisse n0 596 641, il est en outre connu qu'une charge absorbant le rayonnement électromagnétique est ajoutée à la matière synthétique utilisée pour les éléments qui repoussent l'arc. Dans ces solutions connues, la charge peut très bien empêcher que le rayonnement de l'arc ne pénètre profondément dans la garniture, éventuellement dans l'élément en matière synthétique. Pourtant les charges utilisées jusqu'alors ne sont pas en mesure d'arrêter suffisamment ce rayonnement afin d'empêcher la destruction d'un élément. Sous l'action du rayonnement, même peu pénétrant, il s'opère en effet immédiatement une désagrégation de la matière sous la surface de l'élément en matière synthétique, désagrégation qui a pour conséquence la formation de cavités. Dans ces cavités apparait une combustion lente à la suite de l'important champ électrique, ce qui a pour conséquence une nouvelle destruction de la matière synthétique et un éclatement des petites parties de la surface de l'élément en matière synthétique. Le but de la présente invention est donc la création d'un élément en matière synthétique du type précité pour lequel la combus- tion à la surface de l'élément est fortement réduite et la formation de cavités à l'intérieur largement évitée. -2 - L'invention a pour objet un élément isolant électrique en matière synthétique, pour un appareil de commutation électrique repoussant l'action de l'arc électrique et contenant une charge absorbant le rayonnement électromagnétique, caractérisé par le fait que la charge consiste au moins en partie en une poudre métallique dont la proportion pondérale est au maximum égale à 30%. Vis-à-vis des solutions connues pour lesquelles on utilise des charges en matériau non conducteur ou bien mauvais conducteur, l'utilisation selon l'invention de charge en matériau conducteur électrique en proportion pondérale maximale de 30%, entraîne une surprenante diminution de la combustion à la surface de l'élément en matière synthétique sans que sa résistance électrique en soit pour autant réduite à une valeur inadmissible. La présence de la charge métallique sous forme de poudre ayant des grains de taille comprise de préférence entre 2 et 5 microns, est ainsi en mesure d'empêcher efficacement la pénétration du rayonnement électroma- gnétique. Il faut à ce propos attirer l'attention sur le fait que le concept "rayonnement électromagnétique" s'entend dans son sens le plus large et comprend les rayons infrarouges, la lumière visible, les rayons ultraviolets et les rayons X. On atteint une résistance à la combustion particulièrement nette lorsque la charge consiste au moins en partie en une poudre d'un ou de plusieurs métaux du groupe tungstène, cuivre, aluminium, fer. Un exemple d'exécution de l'objet de l'invention est donné ci-après en référence au dessin dans lequel la figure unique représente, en coupe, une buse de soufflage d'un disjoncteur à gaz comprimé. La buse de soufflage 10 est vissée par des boulons 11 sur le côté frontal d'une cloison de fermeture 13 d'un cylindre de soufflage 14, la cloison étant munie d'ouvertures d'admission 12 de l'intérieur 15 du cylindre de soufflage, un gaz extincteur est introduit dans la buse de soufflage 10 par ces ouvertures 12, par exemple l'hexafluorure de soufre. Une tige de contact 16 également vissée sur la cloison de fermeture 13, peut entrer en contact avec un contact opposé 17. - 3 - Ces deux contacts 16, 17 ne-sont pas les contacts principaux du disjoncteur à gaz comprimé, contacts qui ne sont pas montrés, mais ceux qui, lors d'une ouverture, se séparent à un moment précis, après les contacts principaux. A l'ouverture du disjoncteur, il se forme donc un arc électrique 18 entre ces contacts opposés 16, 17. Cet arc 18 est soufflé par le gaz extincteur qui s'écoule, séparé en deux flux, par des canaux de soufflage coaxiaux 20, 21 convergeant vers la plus étroite section 19 de la buse de soufflage 10. La buse de soufflage proprement dite est en matière synthétique coulable thermoplastique ou thermodurcissable ou bien en matière synthétique frittée. Dans les deux cas, la masse en matière synthétique est chargée par un matériau 22 absorbant le rayonnement électroma- gnétique provenant de l'arc 18. Dans le dessin les particules de charge sont grossies à l'extrême. On peut utiliser, par exemple, comme matière synthétique coulable, un copolymère modifié de tétrafluoréthylène et éthylène avec une quantité minimale de 60% de tétrafluoréthylène, commercialisé par exemple sous le nom de TEFZEL. Des résines époxy cycloaliphatiques conviennent également pour la matière synthétique coulable. On peut citer comme exemple de matière synthétique frittée convenable le polytétrafluoréthylène connu sous le nom de teflon ou hostaflon. La charge édéquate consiste exclusivement en une poudre d'un ou de plusieurs métaux. On utilise de préférence les métaux suivants, seuls ou en combinaison: tungstène, cuivre, aluminium, fer. Il est également possible d'utiliser comme charge un mélange de poudre d'un ou de plusieurs métaux et de poudre d'un ou plusieurs matériaux non conducteurs. Dans tous les cas la quantité de poudre de métal ne doit pas dépasser 30% en poids. La proportion en poids de la charge peut varier en moyenne de 5 à 15% en poids, la proportion de charge au voisinage de la surface de la buse de soufflage tournée vers l'arc électrique étant de préférence plus importante que dans les autres parties. - 4 - REVENDICATIONS 1/ Elément isolant électrique en matière synthétique pour un appareil de commutation électrique, repoussant l'action de l'arc électrique et contenant une charge absorbant le rayonnement électromagnétique, caractérisé par le fait que la charge (22) consiste au moins en partie en une poudre métallique dont la proportion pondérale est au maximum égale à 30%. 2/ Elément en matière synthétique selon revendication 1, caractérisé par le fait que la charge (22) consiste exclusivement en une poudre d'un ou de plusieurs métaux. 3/ Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la charge (22) est formée au moins en partie d'un ou de plusieurs métaux du groupe tungstène, cuivre, aluminium, fer. 4/ Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la proportion de poudre métallique est comprise entre 5 et 15% en poids. / Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la taille des grains de poudre métallique est comprise entre 2 et 5 microns. 6/ Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est formé d'une matière synthétique coulée, avec une charge (22), de préférence un copolymère modifié de tétrafluoréthylène et éthylène avec une quantité minimale de 60% de tétrafluoréthylène. 7/ Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est formé -d'une matière synthétique frittée avec la charge (22), de préférence du polytétrafluoréthylène. 8/ Elément en matière synthétique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la proportion de charge (22) est plus importante au voisinage de la surface qui est tournée vers l'arc électrique (18), qu'à l'intérieur de l'élément en matière synthétique (10). 9/ Buse de soufflage d'un disjoncteur à gaz comprimé, caractérisé par le fait qu'elle comprend un élément isolant selon l'une des revendications 1 à 8.