Brevet FR2576721A1 — publié le 19860801

La présente invention concerne une paroi de chambre de coupure de disjoncteur et plus particulièrement une paroi comportant une plaque de matériau rigide. On sait que, dans les chambres de disjoncteur, des puissances élevées sont mises en jeu pendant des -temps très courts au moment de la coupure et qu'il en résulte des échauffements et des surpressions qui compliquent la construction de ces chambres. On a parfois tenté de tourner ces difficultés en mettant la chambre de coupure en communication directe avec le milieu ambiant. Cette solution présente toutefois des risques sérieux dus à l'échappement de gaz souvent très chauds à l'extérieur, et en particulier des risques d'incendie et de détérioration de matériel. En outre, l'isolation électrique est imparfaite. Le déposant a constaté que, d'une façon surprenante, on pouvait remédier à ces inconvénients et, en particulier, limiter dans une large mesure l'élévation de température et la surpression qui en résulte lors de la coupure du courant résultant de l'ouverture d'un disjoncteur, en utilisant une paroi de chambre de coupure de disjoncteur comprenant une plaque d'un matériau rigide caractérisée, selon l'invention, par le fait que ladite plaque est revêtue du côté de l'intérieur de la chambre par un matériau, apte à absorber les ondes de choc. On peut tenter d'expliquer de la façon suivante le phénomène par lequel l'élévation de température est réduite dans une chambre de coupure dont la paroi est revêtue d'un matériau absorbant les ondes de choc. En fait, on a longtemps pensé que l'élévation de la température dans la chambre de coupure se propageait par convexion à partir de la zone de l'arc. Il semble en réalité que cette élévation de température soit provoquée par un phénomène plus complexe. L'arc électrique provoquerait tout d'abord un échauffement localisé du gaz contenu dans la chambre. Cet échauffement produirait une dilatation brutale, également localisée, qui donnerait naissance à une onde de choc. C'est cette première onde de choc et, plus encore, les ondes de choc réfléchies un grand nombre de fois par les parois de la chambre qui provoqueraient à leur passage des élévations successives de la température du gaz, qui à leur tour, conduiraient à une augmentation de la pression.Ceci expliquerait qu'en disposant sur la paroi de la chambre, un matériau absorbant les ondes de choc, on limite ces réflexions et, par conséquent, l'élévation de la température du gaz et la surpression qui en résultent. Le matériau susceptible d'absorber les ondes de choc peut être par er.emple un matériau alvéolaire tel que du ,olystyreDe expansé ou du carton ondulé, g ou encore un matériau fibreux, paf exemple à base d 0 oxydes métalliques. Dans ce dernier cas, le déposant a constaté que la présence d'alumine était particulièrement favorable. La présente invention a également pour objet une chambre de disjoncteur caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une paroi telle que décrite ci-dessus. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe d'une chambre de disjoncteur possédant des parois selon l'invention, et - la figure 2 est une représentation de l'installation d'essai ayant permis l'obtention des résultats consignés dans le tableau ci-après. La chambre 1 représentée à la figure 1 possède des parois formées d'une plaque extérieure 2 d'un matériau rigide assurant la tenue mécanique de l'ensemble et d'une couche intérieure 3 d'un matériau susceptible d'absorber les ondes de choc appliquées sur la plaque 2. Une telle chambre 1 a été utilisée dans l'installation de la figure 2, visant à tester différents matériaux 3. Dans cette installation, la chambre 1 était une chambre étanche en polytétrafluoréthylène (téflon) d'un volume de 250 cm3 remplie d'air à la pression atmosphérique. A l'aide de deux électrodes en fer 4 espaces d'environ l à 2 mm on déchargeait dans la chambre l une batterie de condensateurs 5 d'une capacité de 70 kF chargée à lOkV ce qui représente une énergie de 3,5 kJ. La durée de la décharge était de l'ordre de 300 mlerosecondes- et le courant était de forme sinusordale amortie, le premier maximum de courant correspondant à une intensité de 70 kA. Un capteur de pression piézoélectrique 6 relié à un enregistreur 7 permettait de relever l'évolution au cours du temps de la pression dans la chambre 1. Le tableau ci-après montre la valeur de la surpression en bars, relevée successivement 1, 4, 8, 12 et 18 ms après le début de la décharge pour une chambre ayant ses parois nues (essai I) et pour huit revêtements différents (essais II à Ix). MATERIAU t I 4 8 12 18 ras Références - Parois p 6 5,6 5 4,6 4,2 nues en Téflon bar Revêtement Fiber frax Al2O3 : 51,9 % 970 Paper Si : 47,9 Z p 2 1,6 1,5 1,4 1,2 Carborundum Company Na2O : 0,08 % bars 1 = 3 mm Fe2O3 : 0,1 % Revêtement Fiber Frax Al2O3 : 51,9 % 970 Paper SiO2 : 47,9 % P Carborundum Company Na@) : 0,08% bars 1,2 0,9 0,8 0,7 0,6 1 = 6 mm Fe2O3 : 0,1 Z Dalfratex Refrasil SiO2 : 98,57 % Feutre aggloméré TiO2 : 0,3 Z p Réf. UC 19 D Al2O3 : 0,47 % bars 4 3,5 3 2,8 2,5 The Chemical Insulating Company I = 1,8 ma Kerlane-Nappe K 45 Al2O3 : 45 % SiO2 : 54 % P 1 0,6 0,5 0,5 0,4 Lafarge réfractaire Fe2O3 : 0,5 % bars 1 = 12,7 mm CaO : 0,4 % Kerinsul 30 Al2O3 : 33 % Le forage réfractaire SiO2 : 46 % P 2 1,5 1,2 1,1 1 Fe2O3 : 7,5 % bars Feutre de Zircone ZrO2 : 90 % Zircar Products Inc. P 2,5 2 1,@ 1,6 1,5 1 = 3 mm Y2O3 : 10 % bars Polystyrène P 1 = 2 mm bars 4 3,2 2,8 2,5 2,2 Carton P 4 2,8 2,2 2 1,6 1 = 4 mm bars On constate que la surpression initiale peut être diminuée dans un rapport de 6 à I (essai V) en utilisant un matériau de revetement convenable. On constate par ailleurs que, pour un revêtement donné, la surpression diminue avec l'épaisseur de ce revêtement (essais Il et III). Une forte teneur en alumine est également favorable pour la réduction de cette surpression (essais II, III, V et VI). I1 a par ailleurs été vérifié que les propriétés d'absorption des ondes de chocs des matériaux utilisés et, par conséquent, leur capacité à limiter la surpression dans la chambre 1, n'étaient pas altérées par le nombre de décharges subies Bien entendu, diverses variantes et modifications peuvent être apportées à-la description ci-dessus sans sortir pour autant ni du cadre, ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Paroi de chambre de coupure de disjoncteur, comportant une plaque (2) d'un matériau rigide, caractérisée par le fait que ladite plaque est revêtue, du côté de 11 intérieur de la chambre, par un matériau (3) apte à absorber les ondes de choc. 2 - Paroi selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit matériau apte à absorber les ondes de choc est un matériau alvéolaire. 3 - Paroi selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit matériau apte à absorber les ondes de choc est un matériau fibreux. 4 Paroi selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit matériau fibreux est un matériau à base d'oxydes métalliques. 5 - Paroi selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que ledit matériau fibreux contient de l'alumine. 6 - Chambre de coupure de disjoncteur caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.