Brevet FR2493595A1 — publié le 19820507

La presente invention concerne un procédé de fabrication de parasurtensions à décharge dans un gaz comprenant une enveloppe métallique tubulaire et des électrodes axiales. Les parasurtensions à décharge assurent la protection des circuits sur lesquels ils sont montés en dérivant à la terre instantanément les surtensions dangereuses pour les circuits. Cette protection est assurée dès que la tension appliquée est supérieure à sa tension d'amorçage par une effluve ou un arc électrique s'établissant à l'intérieur de son enceinte entre les électrodes et dérivant les surcharges à la terre. La tension d'amorçage dynamique appelée aussi tension d'amorçage au choc correspond à la valeur de la tension à laquelle un parasurtension s' amorce lorsque le potentiel monte très rapidement. Des montées de la tension de 1 à plusieurs kV/;s sont normales et correspondent à des phènomènes transitoires comme les décharges atmosphériques, les décharges capacitives et celles dues à des opérations de commutation électrique. Cette tension d'amorçage dynamique est définie par les cahiers des charges et les normes existantes et elle doit tre reproduite pour chaque parasurtension par le processus de fabrication. Or pour des raisons physiques et chimiques diverses dans les processus antérieurs, la tolérance sur cette tension était parfois dépassée largement pour un pourcentage non négligeable de paratensions. La présente invention a pour but la réduction de la dispersion des valeurs de la tension amorçage dynamique Ud sur des parasurtensions fabriqués en série ainsi que de maintenir les valeurs maximales des tensions d'amorçage en dessous de 1000 Volts. Le procédé de fabrication d'un parasurtension à décharge dans un gaz selon l'invention comprend au moins les opérations suivantes: réalisation d'une enveloppe tubulaire métallique, d'une première électrode cylindrique comprenant une tige axiale prolongée par un embout cylindrique massif, d'une seconde électrode comprenant une embase circulaire prolongée d'un côté par une tige axiale et du côté axial opposé, un logement contenant une pastille à substance favorisant l'amorçage d'une effluve ou un arc ; brasure d'un bord circulaire d'une extrémité de l'enveloppe à l'épaulement de l'embase pour assurer une fermeture étanche du parasurtension, cette brasure étant précédé par les opérations suivantes - formation d'une bague cylindrique à deux faces d'extrémités planes en verre pour scellement étanche, - application sur les faces d'extrémités de la bague d'une couche de carbone colloïdal en suspension dans un liquide volatil et séchage, - enfilage de la tige axiale de la première électrode dans la bague de verre et mise en contact de sa face cylindrique avec celle interne de la paroi d'une extrémité de l'enveloppe tubulaire, la surface de la bague enduite de carbone étant tourne vers l'in térieur de l'enveloppe, - chauffage de l'ensemble précédent jusqu'à fusion de la bague de verre avec formation d'un ménisque de verre fondu, et scellement de la bague à la paroi de ltenveloppe et à la tige axiale de la première électrode La figure I représente à titre d'exemple de réalisation un parasurtension obtenu par le procédé de fabrication selon l'inven tion ; - la figure 2 représente une vue d'une bague de verre traitée selon le présent procédé - la figure 3 représente des courbes A et B de rendement de fabri cation en fonction de la tension d'amorçage dynamique selon l'art antérieur et la présente invention. La structure du parasurtension obtenue selon le procédé de fabrication qui va être décrit maintenant est analogue à celle du parafoudre décrit dans la demande de brevet nO 79 15 905 déposée par la présente demanderesse. La description qui va suivre montre comment le procedé antérieur a été amèlioré en vue de produire l'effet recherché, qui est celui de réduire la dispersion des valeurs de la tension d'amorçage bd de parasurtension dont la tension d'amorçage dynamique Ud maximale est inférieure à 1000 Volts. Ce type de parasurtension est constitué d'une enveloppe 10 tubulaire métallique qui est isolée par une bague . de verre d'une tige de connexion 12 métallique prolongeant un em5.~t 13 cylindrique massif métallique qui forme la première électrode du parasurtension. Cet embout 13 comporte une surface 14 frontale plane qui fait face à une pastille 15 composée d'un matériauàfort pouvoir émissif. Cette pastille 15 est montee dans un logement d'une embase 16 métallique qui se termine par une tige de connexion 17 métallique et qui forme la seconde électrode du parasurtensior. Comme cela est bien connu dans les parasurtensions ce matéria énissif sert à faciliter l'amorçage d'un arc ou d'une effluve électrique entre les deux électrodes quand il s'agit d'écouler une surcharge électrique élevée. La composition en gaz et sa pression dans l'enveloppe 10, ainsi que la distance séparant la pastille 15 de la face frontale 14 sont déterminées de manière à produire les caractéristiques élec- triques demandées. Cependant on observe une grande dispersion sur les valeurs des tensions d'amorçage dynamique Ud en raison notamment de facteurs physicochimiques difficilement contrôlables dans une fabrication de masse. A titre d'exemple, la courbe A de la figure 3 montre la dispersion des tensions d'amorçage dynamique Ud sur des parasurtensions obtenus selon un procédé de fabrication- analogue à celui décrit dans la demande de brevet n0 79 15 905. La courbe B montre la réduction de la dispersion de la tension Ud d'un lot de parasurtension fabriqués suivant le processus selon l'invention. Ce résultat a été obtenu en traitant spécialement la bague 11 de verre de manière à former une couche 18 de matériau formant une résistance électrique sur la face tourne vers l'inte- rieur de l'enveloppe. Ce processus précède la fermeture de l'enve- loppe 10 par l'embase 16 et il comporte les étapes suivantes. On prend une bague en verre 11 de forme cylindrique et comportant des faces d'extrémités de préférence planes (figure 2). Sur l'une de ces faces on étale ensuite de part et d'autre de son Perçage 19 des couches de carbone colloïdal. Pour plus de facilites le carbone est dispersé préalablement dans un liquide volatil et appliqué en deux bandes radiales avec un pinceau ou par sérigraphie. On sèche ensuite la bague 11 puis on enfile la tige axiale 12 de la première électrode à travers le passage ]9 de la bague Il,et on met sa face cylindrique au contact de celle interne de la paroi d'une extrémité de l'enveloppe 10 tubulaire, la face enduite de carbone étant tournée vers l'intérieur de celle-ci. L'ensemble précédent est alors chauffé jusqu'à ce que par fusion du verre la bague 11 prenne la forme d'un ménisque. On choisit une qualité de verre appropriée pour obtenir un scellement étanche, par exemple un scellement par compression. Lors de la formation du ménisque,les bandes radiales 18 de carbone se dégagent des bords circulaires de la bague 11 qui sont au contact de l'enveloppe 10 et de la tige axiale 12. Ces bandes 18 ont pour effet de réduire la dispersion des valeurs de tension d'amorçage Ud des parasurtensions et d'abaisser la tension d'amorçage UD maximale à une valeur inférieure à 100 Volts. Comme cela est connu par le brevet antérieur, on brase ensuite l'extrémité opposée de I'enveloppe 10 à un épaulement circulaire de l'embase 16. L'opération est conduite dans une atmosphère gazeuse propice au bon fonctionnement du parasurtension,par exemple- dans un gaz rare ou un mélange de gaz rares. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un parasurtension à décharge dans un gaz comprenant au moins les opérations suivantes : réalisation d'une enveloppe (10) tubulaire métallique, d'une première électrode cylindrique comportant une tige axiale (12) prolongée d'un embout (13) cylindrique massif, d'une seconde électrode comprenant une embase (16) circulaire prolongée d'un côté par une tige axiale (17) et du côté axial opposé un logement contenant une pastille 15) a substance favorisant l'amorçage d'une effluve ou d'un arc ; brasure d'un bord circulaire d'une extrémité de l'enveloppe (10) à l'épaule- ment de l'embase (16) pour assurer une fermeture étanche du para surtension, caractérisé en ce que la brasure est précédé par les opérations suivantes - formation d'une bague (11) cylindrique à deux faces d'extrémités planes en verre pour scellement étanche, - - application sur l'une des faces d'extrémités de la bague (11) d'une couche (18) de matériau formant une résistance électrique, - enfilage de la tige axiale (12) de la première électrode dans la bague de verre (11) et mise en contact de sa face cylindrique avec celle interne de la paroi d'une extrémité de l'enveloppe (10) tubulaire, la surface de la bague (11) enduite de carbone étant tournée vers l'intérieur de l'enveloppe (10), - chauffage de l'ensemble précédent jusqu'à fusion de la bague de verre avec formation d'un ménisque de verre fondu, et scellement de la bague à la paroi de l'enveloppe (10) et à la tige axiale (12) de la première électrode. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la couche (18) est composé de carbone colloidal et qu'il est dispersé pour son application dans un liquide volatil. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couche (18) est appliqué sous forme de bandes radiales. 4. Parasurtension à décharge dans un gaz comprenant une enveloppe (10) tubulaire métallique, une première électrode cylindrique comportant une tige axiale (12) prolongée d'un embcut (13) cylindrique massif ; une seconde électrode comportant une embase (16) circulaire prolongée d'un côté par une tige axiale (17), et du côté axial opposé, un logement contenant une pastille (:5) a substance favorisant l'amorçage d'une effluve ou d'un arc; une extrémité de l'enveloppe (10) solidaire d'un épaulement de ltemnase i16) ; une bague (11) en verre scellée à la paroi interne de l'autre extrémité de l'enveloppe (10) et à la tige axiale (12) de la première électrode, caractérisé en ce que la bague (11) a la forme d'un ménisque, et en ce que la face tournée vers l'interieur de l'enveloppe (10) comporte au moins une bande radiale adhérente, composée de carbone colloïdal, ne touchant ni la paroi de l'enveloppe (!0), ni la tige axiale (12).