Brevet FR2487115A1 — publié le 19820122

DISPOSITIF DE SIGNALISATION D'ELEVATION DE TEMPERATURE DANS UN SYSTEME DE TRANSMISSION HAUTE-FREQUENCE DE PUISSANCE. L'invention concerne un dispositif de signalisation d'éléva- tion de température, notamment une température anormale, dans un système de transmission haute-fréquence de puissance et notamment une ligne d'émetteur de télévision a structure coaxiale. Dans le danaine des systèmes de transmission haute-frequence, on rencontre souvent des éléments comportant un conducteur hautefréquence inaccessible après montage, parce qu 'inséré dans un autre conducteur creux formant blindage vis-à-vis des champs parasites. Les plus usités de ces éléments sont les lignes de transmission hautefréquence, de puissance, à structure coaxiale. Généralement, une telle ligne se présente sous la forme d'un conducteur interne et d'un conducteur externe, tubulaire, entourant coaxialement le conducteur interne. Dans les lignes de puissance, le diélectrique remplissant l'espace interne entre les deux conducteurs est généralement de l'air et lesdits conducteurs sont maintenus en relation coaxiale par des moyens d'entretoisement en matériau diélectrique, agencés de préférence à intervalle sensiblement régulier entre les conducteurs interne et externe. Ces moyens d'entretoisement sont, par exemple, des rondelles de teflon ou de tout autre matériau diélectrique convenable, entourant le conducteur interne et prenant appui sur la surface interne du conducteur externe tubulaire.D'autre part, la longueur variable et la complexité des branchements et ramifications de telles lignes coaxiales (notamment sur les pylônes d'émission de télévision) a conduit à élaborer de telles lignes à partir de segments de longueur réduite; un segment de conducteur interne étant associé à un segment de conducteur externe tubulaire et coaxial, de longueur correspondante. Généralement, les segments de conducteur externe sont munis de brides pour leur raccordement, tandis que les segments de conducteur interne sont assemblés bout à bout par des moyens coopérants d'emboîtage axial. Dans une installation complexe où le nombre de raccords dans la ligne coaxiale est important, se pose rapidement le problème de la qualité des contacts de ces raccords et la vérification de cette qualité, au cours de la durée d'utilisation.Un mauvais contact ponctuel sur un conducteur externe ou interne se traduit, étant donnée la puissance haute-fréquence transmise de plusieurs kilowatts, par une élévation de température importante, pouvant aboutir à la détérioration irrémédiable de la ligne, par décharge d'arc. Un tel mauvais contact doit donc être dépisté rapidement. Le contrôle de la qualité des raccords des segments externes ne pose généralement pas de grand problème. Il suffit de vérifier le serrage des brides. Par ailleurs, la fiabilité de cet assemblage par brides est excellente. En revanche, la qualité de contact des raccords des segments de conducteur interne est plus souvent en question, étant donné le mode d'assemblage par emboîtage axial élastique de ces segments. D'autre part, ces raccords sont inaccessibles, à cause de la structure coaxiale de la ligne, ce qui rend les contrôles difficiles. On a tenté d'associer à de telles lignes de transmission des détecteurs d'élévation de température. Par exemple, on a disposé des sondes thermosensibles, de place en place, sur le conducteur externe; ces sondes étant reliefs à un réseau électrique de surveillance. Cependant, l'inertie thermique est telle, lorsque le mauvais contact provient du conducteur interne (ce qui est le plus souvent le cas), que l'alarme n'est déclenchée que beaucoup trop tard. En outre, le refroidissement du conducteur externe est variable en fonction de la température ambiante (les câbles sont installés sur des pylônes et sont donc souvent à l'air libre et soumis au vent) ce qui rend la détection aléatoire.Les tentatives pour mesurer directement la température du conducteur interne se sont heurtées à des difficultés technologiques et ont abouti à des solutions compliquées résultant, entre autres, du fait que le système de détection, s 'il pénètre à l'intérieur de la structure coaxiale, ne doit pas perturber le champ électrique de la ligne de transmission et/ou ses caractéristiques haute-fréquence. Ainsi, à cause de cet état d'esprit, on a essayé de mettre au point des systèmes de détection par infrarouge dans lesquels les sondes de détection étaient dirigées radialement vers le conducteur interne, à travers un petit orifice pratiqué dans le conducteur externe. Cette tentative s'est soldée par un- échec, dû à une impossibilité d'interpréter avec certitude les signaux de détection engendrés par les sondes. L'invention apporte une solution au problème énoncé ci-dessus et permet de mesurer au moins un seuil de température critique atteint par le conducteur interne, grâce à un agencement simple et fiable, intégré à la structure interne de la ligne coaxiale, sans changer les caractéristiques et performances de celle-ci. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un dispositif- designalisation d'élévation de température dans un système de transmission haute-fréquence de puissance, notamment une ligne d'émetteur de télévision, comportant un conducteur interne formé de premiers segments raccordés bout à bout, par exemple par des moyens coopérants d'emboîtage et un conducteur externe, par exemple,mais non exclusivement, tubulaire et formé de seconds segments correspondants, entourant lesdits premiers segments en ce qu'une substance sensible à la température est contenue dans au moins une cavité ménagée dans une partie dudit conducteur interne, de préférence au voisinage du raccordement de deux premiers segments précités et que cette substance est couplée à un moyen de détection situé à l'extérieur dudit conducteur externe, la structure des moyens de couplage entre les deux conducteurs étant entièrement en matériau diélectrique. Dans le cas d'une ligne de transmission à structure coaxiale où le conducteur externe est tubulaire et maintenu positivement en relation coaxiale par rapport au conducteur interne, par des moyens d'entretoisement en matériau diélectrique, les moyens de couplage précités traversent l'un de ces moyens d'entretoisement pour transmettre l'information de température à l'extérieur de la structure coaxiale; ces moyens de couplage étant en matériau diélectrique au moins dans l'espace séparant la surface externe du conducteur interne! et la surface interne du conducteur externe. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la substance précitée est un corps solide fusible, par exemple un alliage d'étain, logé à l'intérieur du conducteur interne et en contact avec une tige de matériau diélectrique formant palpeur et susceptible de pénétrer dans ladite substance lorsqu'elle se liquéfie sous l'effet d'une augmentation de température anormale; le déplacement de la tige entraînant le déclenchement d'une alarme. Dans un second mode de réalisation, la substance précitée est un fluide, par exemple un gaz, enfermé dans une cavité étanche définie à l'intérieur du conducteur interne et communiquant avec un moyen de détection manométrique situé à l'extérieur de la ligne. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celleci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation actuellement préférés d'un dispositif conforme à l'invention, donnée uniquement à' titre d'exemple et faite en référence aux dessins non limitatifs annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe de la région de raccordement de deux segments d'une ligne coaxiale incorporant un dispositif conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue analogue à la figure I d'un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention. La ligne coaxiale 1 est constituée de plusieurs parties raccordées bout à bout, dont deux sont visibles à leur point de raccordement, sur la figure . Une première partie comporte un premier segment 12a, interne, et un second segment coaxial 13a entourant le précédent et maintenu en position coaxiale par des moyens d'entretoisement non représentés, tandis qu'une seconde partie comporte de façon analogue un premier segment 12b et un second segment 13b entourant le précédent. Les segments 13a, 13b comportent des brides de montage 14 à leurs extrémités, destinées à être assemblées deux à deux par des boulons (non représentés) après interposition de joints annulaires d'étanchéité dans des gorges 15.Les segments 12a, 12b sont eux aussi tubulaires (car il est inutile d'employer des conducteurs pleins en haute-fréquence, à cause de la conduction par effet de peau) et il est usuel de les raccorder deux à deux par emboîtage axial avec interposition d'un plot intermédiaire 16, métallique, (avec système de pince en bout) à structure symétrique de part et d'autre d'une rondelle de matériau diélectrique 17, par exemple en teflon surmoulé autour du plot 16, constituant un moyen d'entretoisement parmi d'autres; permettant de maintenir la relation coaxiale entre les segments 12 et 13. Ainsi, classiquement, le conducteur interne 18 est constitué de l'association axiale de tels segments 12 et de tels plots intermédiaires 16, tandis que le conducteur externe 19 est formé par l'assemblage des brides 4 des segments 13.L'espace intermédiaire entre conducteurs interne et externe est rempli d'air, à l'exception des moyens d'entretoisement en teflon. selon une particularité avantageuse du mode de réalisation du dispositif de l'invention qui va maintenant être décrit, il est à noter que -l'agencement propre à l'invention est étroitement associé à l'existence habituelle du plot de raccordement 16 et y incorpore le système de détection. Il doit cependant être bien noté que ledit système de détection pourrait être placé à tout autre endroit de la ligne de transmission et, par exemple, en un point du conducteur interne où se trouverait posi tionné un moyen d'entretoisement analogue à la rondelle 17.Selon le mode de réalisation décrit, cependant, on prévoit un plot intermédiaire 16 plus long que de coutume et le dispositif de détection est complété par un tronçon tubulaire 20 de conducteur externe 19, assurant la continuité de ce dernier et à l'intérieur duquel prend appui la rondelle d'entretoisement 17.Ainsi, dans le cadre du mode de realisation spécifiquement décrit, le conducteur externe 19 est matérialisé par l'association des segments 13 et des tronçons tubulaires 20, insérés chacun entre deux segments 13a, 13b,voisins. Selon l'invention, une substance solide fusible 21 est contenue dans une coupelle 22 cylindrique, à surface externe filetée et vissée dans un perçage transversal taraudé 23 dudit plot intermédiaire, en alignement avec un perçage radial 24 de la rondelle 17, tandis qu'un moyen de couplage est constitué ici par une tige de matériau diélectrique 25,qui est montée coulissante dans le perçage 24 et dont une extrémité 25a pénètre dans la coupelle 22 et est en contact avec le corps solide fusible 21.Par ailleurs, le tronçon 20 comporte également un per çage 24a dans le prolongement de celui de la rondelle 17 et la tige 25 fait ainsi saillie à l'extérieur du tronçon 20 dans un boîtier étanche 26 abritant un ressort 27, monté en compression entre une butee fixe et un coulisseau 28 installé dans le prolongement de la tige 25. De cette fa çon, la tige est sollicitée en engagement avec le corps solide fusible 21 et peut pénétrer plus profondément dans la coupelle 26 en cas de fusion de ce corps solide. La tige 25 est en teflon pour ne pas perturber le champ électrique à l'intérieur de la structure coaxiale, ni modifier les caractéristiques de la ligne de transmission. Le corps solide fusible 21 est choisi avantageusement dans un alliage d'étain se liquéfiant aux environ de 100 , sans fusion pâteuse.Un moyen de détection 29, constitué ici par un contacteur électrique, est installé dans le boîtier 26 à l'extérieur du tronçon 20 et comporte un levier d'actionnement 30 fixé au coulisseau 28, c' est-a-dire en fait relié à la tige 25. Le contacteur 29 est électriquement inséré dans un réseau électrique de surveillance (non représenté) et son ouverture ou sa fermeture, lorsque la tige 24 pénètre plus profondément dans la coupelle 22, est susceptible de déclencher une alarme. A titre d'exemple, tous les contacteurs d'une installation peuvent hêtre normalement fermés et reliés en série, de sorte que l'ouverture de l'un d'eux réalise une coupure dans cette connexion en série, ladite coupure déclenchant l'alarme.Enfin, on remarquera qu'un autre per çage radial 31, diamétralement opposé au perçage 24, est pratiqué dans la rondelle 17. Le diamètre de ce perçage correspond à celui de la coupelle 22. Un alésage 32, de diamètre comparable, est pratiqué dans le tronçon 20, dans le prolongement du perçage 31, de sorte que la coupelle 22 portefusible peut hêtre mise en place et changée sans démontage obligatoire des brides 14. L'alésage 32 comporte un embout filete 33, dans lequel est normalement vissé de façon étanche un bouchon fileté 34. Si, pour une raison ou pour une autre, la qualité du contact électrique entre le plot intermédiaire 16 et l'un ou l'autre des tron çons 12a, 12b, vient à se détériorier, l'élévation de température qui en résulte se propage rapidement par conduction jusqu'à la coupelle 22 et provoque la fusion du corps fusible 21 et, par conséquent, l'actionnement du contacteur 29. Bien entendu, une variante évidente du mode de réalisation qui vient d'être décrit consisterait à utiliser un ressort monté en traction à la place du ressort 27, en modifiant le mode de jonction entre la tige 25 et le corps solide fusible 21.Une telle variante ne sort pas du cadre de l'invention, ainsi que d'autres consistant, comme mentionné précédemment, à déplacer le dispositif de détection qui vient d'être décrit à un autre endroit de la ligne de transmission haute-frequence; l'emplacement tel que décrit étant cependant préférable, à cause de la faible distance entre le point possible de mauvais contact et le dispositif de détection. On se reportera maintenant à la figure 2, où les éléments de structure analogues portent les mêmes chiffres de référence et ne seront donc pas décrits à nouveau. Selon ce mode de réalisation particulier cependant, une cavité étanche 40 est ménagée dans l'embout 16 (ou à tout autre endroit du conducteur interne, comme mentionné précédemment) et les moyens de couplage précités comportent un conduit.defini entre l'extérieur du tronçon 20 et l'intérieur de la cavité 40; un manomètre 41 ou moyen de mesure analogue étant monté à l'extrémité extérieure de ce conduit. Plus précisément, ledit conduit est, comme précédemment, formé principalement par l'association d'un perçage radial 24 dans la rondelle 17 et d'un autre perçage 24a, dans le prolongement du précédent, pratiqué dans le tron çon 20.De façon simple, un seul perçage peut être pratiqué après assemblage du tronçon 20, de la rondelle 17 et du plot intermédiaire 16. Le surmoulage de la rondelle 17 autour du plot intermédiaire 16 garantit l'étanchéité à ce niveau, et il est relativement facile de réaliser un assemblage étanche entre la surface latérale externe de la rondelle 17 et la surface interne du tronçon 20. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux deux modes de réalisation qui viennent d'être decrits et aux quelques variantes evi- dentes qui ont été mentionnées plus haut. Le principe de l'invention est applicable à beaucoup d'autres matériels haute-fréquence, répartiteurs guides d'ondes, filtres, éléments d'émetteur, etc... Selon les applications, on utilisera la variante de la figure 1 lorsque la détection par seuil de température critique est jugée suffisante, alors que la variante de la figure 2 est plus adaptée pour un contrôle précis de la température réelle du conducteur interne, puisqu'il existe une loi de proportion nalité (loi de Mariotte) entre la pression enregistrée et la température du fluide enfermé dans la cavité 40.Le manomètre peut être remplacé et/ou associé à un convertisseur pneumo-électrique (manostat). La cavité 40 peut être obturée à température normale, ou bien à une température plus basse, de façon à disposer d'une gamme de mesures de pression relative plus élevée. D'autre part, les moyens de couplage précités peuvent prendre encore d'autres formes très diverses. Ainsi, dans le cas du mode de réalisation de la figure 1, le moyen de couplage mécanique peut être remplacé par un moyen de couplage fluidique sans modification importante du reste de la structure. Si on relie une source de gaz sous pression à 1' embout 30 (par exemple de l'air), on peut disposer à la sortie du perçage 24a un détecteur pneumatique, la tige 24 étant supprimée. Il suffit alors de disposer le corps solide fusible 21 à l'intérieur du perçage 23 (la coupelle 22 étant supprimée) de façon à obturer ce dernier. La fusion du corps solide permet l'écoulement du fluide dans le circuit défini cidessus et commande le déclenchement de l'alarme. C'est dire que l'inven- tion couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu, si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de signalisation d'élévation de température dans un système de transmission haute-fréquence de puissance, notamment une ligne d'émetteur de télévision, comportant un conducteur interne (18) formé notamment de premiers segments (12) raccordés bout à bout, par exemple par des moyens coopérants d'emboîtage (16) et un conducteur externe (19), par exemple mais non exclusivement tubulaire et formé de seconds segments (13) correspondants, entourant lesdits premiers segments, caractérisé en ce qu une substance sensible à la température (21) est contenue dans au moins une cavité ménagée' dans une partie dudit conducteur interne , de préférence au voisinage du raccordement de deux premiers segments (12a, 12b) précités et que cette substance est couplée à un moyen de détection (29) situé à l'extérieur dudit conducteur externe (19), la structure des moyens de couplage (25) entre les deux conducteurs étant entièrement en matériau diélectrique au moins dans l'espace séparant lesdits conducteurs interne et externe. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conducteur interne (18) et ledit conducteur externe (19) étant tubulaires et positivement maintenus en relation coaxiale par des moyens d'entretoisement (17) en matériau diélectrique, agencés de préférence à intervalles sensiblement réguliers entre lesdits conducteurs, lesdits moyens de couplage précités traversent l'un de ces moyens d'entretoisement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, pour une ligne coaxiale dans laquelle deux premiers segments (12a, 12b) précités voisins ont leurs extrémités raccordées entre e-lles au moyen d'un plot intermédiaire (16) métallique, dont les deux extrémités sont conformées pour s'emboîter dans celles desdits segments voisins, caractérisé en ce que ladite cavité (23, 40), renfermant ladite substance, est contenue dans ledit plot intermédiaire (16). 4. Dispositif selon la revendication.3, caractérisé en ce qu'il comporte, outre ledit plot intermédiaire, un tronçon tubulaire (20) de conducteur externe, destiné à être inséré entre deux seconds segments (13a, 13b) précités voisins, coaxial audit plot intermédiaire, en ce que ledit tronçon (20) et ledit plot intermédiaire (16) sont maintenus en relation coaxiale par un moyen d'entretoisement en matériau diélectrique, comme par exemple une rondelle de teflon (17) et que les moyens de couplage précités traversent ledit moyen d'entretoisement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite substance est un corps solide fusible (21), en ce que les moyens de couplage précités comprennent principalement une tige (25) de matériau diélectrique montée coulissante dans un perçage radial (24) dudit moyen d'entretoisement, liée audit moyen de détection, et dont une extrémité (26) coopère avec ledit corps solide; un ressort (27) ou analogue sollicitant ladite tige en engagement avec ledit corps solide. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tige fait saillie à l'extérieur dudit tronçon (20), en ce qu'un moyen de détection comporte un contacteur électrique (29), monté à ltexte- rieur de ce même tronçon et dont un levier d'actionnement (30) ou analogue est relié à ladite tige; ledit contacteur étant électriquement inséré-dans un réseau électrique de surveillance. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit ressort et ledit contacteur électrique sont montés dans un boîtier étanche (26) prévu à la surface externe dudit tronçon (20) et dans lequel émerge ladite tige (25). 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit corps solide (21) est logé à l'intérieur d'une coupelle cylindrique (22) à surface externe filetée et vissez dans un perçage transversal taraudé (23) dudit plot intermédiaire en alignement avec ledit perçage radial (24) dudit moyen d'entretoisement (17), de façon que ladite tige puisse pénétrer dans ladite coupelle en cas de fusion dudit corps solide, en ce qu'un autre perçage radial (31) diamétralement opposé au précédent est pratiqué dans ce moyen d'entretoisement, le diamètre de ce perçage radial correspondant à celui de ladite coupelle cylindrique, et en ce qu'un alésage (32) de diamètre comparable est pratiqué dans ledit tronçon (20) dans le prolongement de ce perçage; pour la mise en place et le changement de ladite coupelle; ledit alésage comportant un embout fileté (33)dans lequel un bouchon fileté (34)est vissé de façon étanche. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite substance est un fluide emprisonné dans une cavité étanche (40) dudit conducteur interne, en ce que lesdits moyens de couplage comportent un conduit défini entre l'extérieur dudit système de transmission haute-fréquence et l'intérieur de ladite cavité et en ce qu'un manomètre (41) ou moyen de mesure analogue, est monté à l'extrémité extérieure de ce conduit (24, 24a). 10. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 et 9, caractérisé en ce que ledit moyen d'entretoisement est surmoulé à la surface externe dudit plot intermédiaire et monté en application étanche contre la surface interne dudit tronçon (20) et que ledit conduit est défini par des perçages alignés pratiqués à travers ledit tronçon (20), lesdits moyens d'entretoisement (17) et ledit plot intermédiaire (16), jusque dans ladite cavité'étanche (40) de celui-ci.