Brevet FR2573911A1 — publié le 19860530

La présente invention concerne un séparateur isolant destiné notamment à etre interposé entre deux enroulements électriques sensiblement coaxiaux, notamment dans un transformateur électrique. La présente invention concerne aussi une série de tels séparateurs. La présente invention concerne également un procédé pour réaliser le séparateur précité. La présente invention concerne encore un dispositif de moulage pour la mise en oeuvre du procédé. Dans certains transformateurs électriques, les enroulements haute et basse tension sont coaxiaux et il faut réserver entre eux un espace annulaire pour l'isolation électrique et la circulation d'un fluide de refroidissement. Pour cela, on dispose entre les enroulements un séparateur isolant. Celui-ci comprend d'une part une bande de carton qui entoure l'enroulement intérieur, et d'autre part des barrettes en carton qui sont collées sur la face externe de la bande et s'étendent axialement, parallèlement les unes aux autres. Ces séparateurs doivent être fabriqués à la main, ce qui est long et coûteux. De plus, la précision obtenue est aléatoire et il faut donc prévoir des marges de sécurité sur l'écart radial entre les enroulements. Ceci augmente la longueur de chaque spire de l'enroulement extérieur, c'est-à-dire le poids, le prix et la résistance électrique de l'enroulement. A son tour, l'agrandissement de l'enroulement extérieur oblige à augmenter les dimensions, c'est-à-dire le poids, le prix et la réluctance du circuit magnétique. I1 est donc très souhaitable que l'intervalle annulaire entre enroulements puisse être le plus réduit possible et par conséquent puisse être réalisé avec précision. Le but de l'invention est ainsi de proposer un séparateur économique et précis. Suivant l'invention, le séparateur isolant du genre indiqué au début, et comprenant au moins une bande à laquelle des barrettes isolantes sont fixées transversalement et à espacement sensiblement régulier, est caractérisé en ce que la bande comprend un ruban textile et les barrettes sont en matière plastique et sont surmoulées sur le ruban textile. L'écart assuré par le séparateur entre les deux éléments à séparer est déterminé par l'épaisseur des barrettes en matière plastique. Celles-ci étant issues d'un procédé de surmoulage ont des dimensions précises. Le séparateur selon l'invention se prêtant à la fabrication industrielle, il est possible de faire en sorte que l'espacement entre les barrettes ait une bonne régularité. Ceci garantit qu'en aucun endroit l'enroulement extérieur, vu selon son axe, peut tendre à tangenter4l'enroulement intérieur par la faute d'un espacement trop grand entre deux barrettes. En outre, la pose est plus facile qu'avec les séparateurs en carton car la bande de liaison de ceux-ci a une rigidité gênante pour disposer le séparateur en cercle autour de l'enroulement intérieur et pour le maintenir dans cette position pendant la constitution de l'enroulement extérieur. Au contraire, le ruban textile n'offre aucune résistance lors de ces opérations. Le Le ruban peut avoir une très faible épaisseur et;constitue donc pour l'écoulement du fluide de refroidissement une gêne moindre que la bande de liaison connue en carton. Selon un second aspect de l'invention, les séparateurs sont réalisés les uns à la suite des autres en série, le ruban textile étant commun à tous les séparateurs et les reliant les uns aux autres. I1 suffit ensuite de couper successivement le ruban pour prélever des séparateurs individuels dont la longueur est adaptée à l'application prévue et correspond par exemple à la dimension circonférentielle de l'écart aménagé entre deux enroulements coaxiaux de transformateur. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé pour réaliser le séparateur précité ou la série de séparateursprécitéeest caractérisé en ce que: entre deux demi-moules dont l'un au moins présente au moins une empreinte de moulage allongée, on engage un ruban textile transversalement à l'empreinte, . on rapproche mutuellement les demi-moules; . on injecte de la matière plastique dans l'empreinte de moulage; on écarte l'un de l'autre les demi-moules; on fait avancer le ruban textile en dégageant de l'empreinte de moulage la barrette qui s'y est formée; et on recommence cyclquement la succession des opérations précitées jusqu'à obtention du nombre de barrettes voulu. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de moulage pour la mise en oeuvre du procédé précité est caractérisé en ce qu'il comprend un premier demi-moule présentant au moins une empreinte de moulage et une empreinte de pas, un second demi-moule dont une surface de joint est adaptée à être appliquée contre une surface de joint du premier demi-moule pour fermer ltempreinte de moulage, et un circuit d'injection de matiere plastique qui, lorsque les deux demi-moules sont rapprochés, communique avec l'empreinte de moulage et est isolé de l'empreinte de pas. Entre deux étapes d'injection, on fait avancer le ruban de façon que la barrette se trouvant en dernière position relativement au sens d'avancement se loge dans l'empreinte de pas. Ainsi, sans avoir mesurer l'avancement réalisé, on est certain qu'il est respecté un pas fixe entre la dernière barrette réalisée et la barrette qui va être réalisée juste derrière D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre dlexemples non limitatifs: . la figure 1 est une vue schématique en perspective, avec arrachement, de deux enroulements coaxiaux de transformateur entre lesquels est interposé le séparateur selon l'invention; . la figure 2 est une vué partielle en perspective du séparateur de la figure 1; . la figure 3 est une vue partielle en éléva- tion latérale du séparateur de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe selon le plan IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de moulage- pour réaliser le séparateur des figures 1 à 4; ; . la figure 6 est une vue en perspective avec arrachements, du premier demi-moule du dispositif selon la figure 5; . la figure 7 est une vue-partielle du premier demi-moule de la figure 6, selon le plan VII-VII; les figures 8 à 71 sont des vues schématiques en coupe selon le plan VIII-VIIIde la figure 6, montrant les deux demi-moules à quatre stades successifs du procédé pour fabriquer le séparateur des figures 1 à 4; et . la figure 12 est une vue en perspective du produit industriel permettant de réaliser des séparateurs individuels par simple coupe des rubans. On reconnaît à la figure 1 deux enroulements de transformateur électrique coaxiaux, â savoir un enroulement intérieur 1 et un enroulement extérieur 2, de forme générale cylindrique. Un séparateur isolant 3 est interposé entre les enroulements l et 2 pour y réserver un intervalle annulaire destiné à l'isolatlon électrique et la circulation d'un fluide de refroidissement. Le séparateur 3 comprend des barrettes 4 sensiblement rectilignes, disposées parallèlement à l'axe X-X des enroulements, à égale distance les unes des autres en direction circonférentielle. Les barrettes 4 sont réunies les unes aux autres par les moyens de liaison 6 enserrant circonférentiellement l'enroulement intérieur 1. L'enroulement extérieur 2 prend appui sur une face radialement extérieure 4a de chaque barrette 4. Les moyens de liaison 6 ont une disposition et une dimension radiale permettant le passage d'un fluide de refroidissement en direction axiale entre les barrettes 4. Conformément à l'invention, les moyens de liaison 6 comprennent au moins un ruban textile. Dans llexem- ple représenté, il est prévu deux tels rubans fixés à distance l'un de l'autre à chaque barrette 4. En chaque point de fixation entre un ruban 6 et une barrette 4, la direction longitudinale du ruban est perpendiculaire à celle de la barrette et le plan du ruban est parallèle à la direction longitudinale de la barrette (voir figures 2 à 4). Quand le dispositif 3 est déployé dans un plan, les rubans 6 s'étendent dans ce plan, à égale distance d'un axe longitudinal médian Y-Y auquel ils sont parallèles. De plus, l'axe Y-Y passe au milieu de la longueur de chaque barrette 4 et les barrettes 4 sont. également espacées les unes des autres. Les barrettes 4 sont réalisées en matière plastique électriquement isolante et sont surmoulées sur les rubans 6. En d'autres termes, la matière plastique des barrettes 4 emprisonne ou imprègne au moins partiellement les rubans 6 de façon à assurer la fixation voulue entre les barrettes 4 et les rubans 6. Comme le montrent les figures 3 et 4, dans l'exemple représenté, le ruban 6 est intégré à une face longitudinale 4b de chaque barrette 4. La face 4b est opposée à la face 4a et s'appuie en service contre l'enroulement intérieur'llorsque le séparateur est utilisé dans un transformateur. Ceci est avantageux car ainsi les rubans 6 sont tout contre l'enroulement intérieur 1 et dégagent au maximum le passage pour le fluide de refroidissement. La fixation ainsi réalisée entre les rubans 6 et les barrettes 4 est relativement fragile mais ceci est sans inconvénient car les rubans. 6 n'ont qu'un rôle de positionnement des barrettes 4 les unes par rapport aux autres tant que l'enroulement extérieur 2 n'est pas réalisé. Pour chaque ruban 6, on emploie de préférence une tresse en coton. Pour mettre en place le séparateur, après avoir réalisé l'enroulement intérieur 1, on place le séparateur autour de l'enroulement 1 et on l'y maintient par exemple en fixant l'une à l'autre les extrémités superposées de chaque ruban 6. Cette fixation peut se faire par tous moyens (collage, pince ou agrafe en matière plastique) n'introduisant aucune conductivité électrique dans l'intervalle entre les enroulements. On réalise ensuite l'enroulement extérieur 2 en appuyant les premières spires de ce dernier sur les faces 4a des barrettes 4. Comme le montrent les figures 5 à- 7, le dispositif de moulage pour réaliser le séparateur qui vient d'être décrit comprend un premier demi-moule -ou demimoule fixe- 7 et un second demi-moule -ou demi-moulemobile8 ayant une surface de joint plane et verticale 9 pouvant venir s'appliquer contre une surface de joint plane et verticale ll du demi-moule 7 et fermer ainsi des empreintes allongées 12, 13 pratiquées en creux dans la surface Il. Les empreintes précitées comprennent quatre empreintes de moulage 12 et une empreinte de pas 13. Les empreintes 12 et 13 sont chacune aux dimensions de chaque baguette 4 à réaliser.. Elles sont disposées parallèlement les unes aux autres avec entre elles une distance correspondant à la longueur qui est voulue pour les rubans 6 entre deux baguettes 4. Les quatre empreintes 12 sont l'une à la suite de l'autre, llempreinte de pas 13 étant en-dessous de la série d'empreintes de moulage 12. Sur le bord du demi-moule fixe 7, du côté opposé à l'empreinte de pas 13, sont montés deux supports 14 pour des bobines 16 d'alimentation en ruban 6. L'axe des bobines 6 est horizontal et les bobines 16 sont positionnées de façon que les deux rubans 6 se dévidant croisent verticalement les empreintes 12, 13, dans la position qu'ils devraient avoir par rapport a des barrettes 4 occupant les empreintes 12, 13. En outre, comme le montre la figure 6, la surface 11 présente tout le long du trajet de chaque ruban 6 des évidements de faible profondeur 17 dont le profil correspond, aux tolérances d'usinage près, au profil des rubans 6. Les évidements 17 s'étendent ainsi entre les empreintes 12, 13 adjacentes de même que entre l'empreinte supérieure 12 et le bord supérieur de la surface 11 et entre l'empreinte 13 et le bord inférieur de la surface 11. Le demi-moule fixe 7 est fixé à un bâti arrière 18 portant de manière coulissante un plateau d'éjection 19 sur lequel sont fixés des pistons d'éjection 21 (figure 8) dont chacun est mobile de façon étanche dans un alésage s'étendant entre la face arrière 22, opposée à la face 11, du demi-moule fixe 7 et le fond de l'une des empreintes 12, 13. Au repos, la face antérieure des pistons 21 est dans le plan du fond de ltempreinte associée. Comme le montre la figures0, le plateau d'éjection peut être déplacé vers le demimoule 7 jusqutà une position d'éjection où la face antérieure du piston 21 est dans le plan de la surface 11. Le dispositif de moulage comprend en outre un circuit d'injection de matière plastique liquide. Ce circuit comprend pour chaque empreinte émoulage deux canaux 22 s'étendant entre un orifice 23 dans la surface 11 du demi-moule 7 et un orifice 24 pratiqué dans l'une des faces longitudinales latérales 12c de chaque empreinte de moulage 12, à distance de la surface Il et du fond de ltempreinte 12. Les deux canaux 22 associes à chaque empreinte de moulage 12 sont répartis le long de la longueur de l'empreinte pour favoriser le bon remplissage de cette dernière. Les orifices 23 et les canaux 22 ne sont prévus qu'entre les deux empreintes 12 les plus éloignées de l'empreinte 13 et entre les deux empreintes 12 les plus proches due l'empreinte 13. Chaque orifice 23 est commun à deux canaux- 22 débouchant dans les deux empreintes 12 voisines. Le demi-moule mobile 8 est traversé par quatre canaux 26 débouchant chacun dans la surface de joint 9 de façon à se trouver en communication avec les orifices 23 lorsque les surfaces 9 et 11 sont appliquées l'une contre 11 autre. L'autre extrémité des conduits 26 communique avec une tubulure d'alimentation en matière plastique 27. Lorsque les surfaces de joint 9 et il sont en contact l'une de l'autre, l'empreinte de pas 13 est isolée du circuit d'injection ainsi constitué. On va maintenant décrire en référence aux figures 8 à 12 le procédé pour réaliser le séparateur des figures 1 à 4. Au départ, les demi-moules 7 et 8 sont écartés l'un de l'autre, les empreintes 12 et 13 sont vides et les pistons d'éjection 21 au repos. Les bobines 16 sont chargées. On commence (figure 8) par faire descendre le long de la surface il le brin libre de chaque ruban 6 de façon qu'il s'étende au moins jusqu'au-deld de l'empreinte de moulage 12 la plus proche de l'empreinte de pas 13. Chaque ruban 6 occupe ses évidements 17 respectifs. On rapproche alors les demi-moules 7 et 8 l'un de l'autre par contact mutuel de leurs surfaces de joint 9 et 11 et on injecte de la matière plastique dans les quatre empreintes de moulage 12 (figure 9). L'injection ayant lieu sur l'une des faces longitudinales latérales de chaque empreinte 12, chaque barrette 4 porte ses points d'injection 28 (figure 4) sur une face longitudinale 4c qui, en service, n'est pas au contact des pièces sous tension. En particulier, les points d'injection 28 ne sont ni sur la face 4a ni sur la face 4b touchant en service, dans l'application représentée figure 1, les enroulements 1 et 2. Il a été trouvé que, de façon surprenante, les barrettes 4 sont nettement plus résistantes à la formation d'arcs électriques si les points d'injection sont ainsi disposés. Une fois la matière plastique polymérisée (figure 10) le demi-moule 8 est écarté du demi-moule 7 et on actionne le plateau d'éjection de façon à amener les pistons 21 en position d'éjection. Ceci extrait les empreintes 12 et les barrettes 4 qui viennent d'y être moulées. Pour sa part, l'empreinte de pas 13 dotait demeurée vide. On fait ensuite avancer vers le bas les rubans 6 et les barrettes 4 jusqu'à ce que la barrette 4d située en dernière position relativement au sens d'avancement F (figure 11) soit en face de l'empreinte de pas 13. On engage la barrette 4d dans l'empreinte de pas 13 tandis que le ruban 6 nouvellement dévidé se place dans les évidements 17 prévus à cet effet. Les pistons 21 ont été préalablement ramenés en position de repos. Ensuite, on recommence le cycle d'opération, et ceci autant de fois que nécessaire pour réaliser un produit ayant le nombre voulu de barrettes 4. Grâce à l'empreinte de pas 13, on est certain que le pas entre la barrette 4d de la figure 11 et la barrette qui sera réalisée dans lrempreinte 12 adjacente à l'empreinte 13 sera identique au pas entre deux barrettes 4 voisines réalisées au cours du même cycle de moulage. Comme le montre la figure 12, on réalise de préférence non pas des séparateurs individuels, mais un produit de grande longueur, par exemple ayant la même longueur que le ruban sur chaque bobine 16 au début de la fabrication, après quoi l'utilisateur peut couper successivement les rubans 6 pour réaliser des séparateurs individuels ayant la longueur voulue en fonction de chaque application. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté, et de nombreux aménagements peuvent être apportés à cet exemple sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le séparateur n'est pas nécessairement utilisé entre des enroulements coaxiaux, ni même dans un transformateur électrique. Le ruban pourrait être emprisonné dans la masse de chaque barrette, à distance des faces longitudinales telles que 4a ou 4b. il n'est pas indispensable de mouler les barrettes quatre par quatre. REVENDICATIONS 1. Séparateur isolant destiné notamment à être interposé entre deux enroulements électriques (1, 2) sensiblement coaxiaux, notamment dans un transformateur électrique, comprenant au moins une bande de liaison souple (6) à laquelle des barrettes isolantes (4) sont fixées transversalement et à espacement sensiblement régulier, caractérisé en ce que la bande comprend un ruban textile et les baguettes (4) sont en matière plastique et sont surmoulées sur le ruban textile 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux rubans textiles (6) disposés à distance l'un de l'autre avec leurs directions longitudinales sensiblement parallèles l'une à l'autre sur chaque barrette (4). 3. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ruban textile (6) est constitué par une tresse en coton. 4. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque ruban s'étend, au voisinage de chaque barrette (4), dans un plan sensiblement parallèle à au moins une face longitudinale (4a, 4b) de chaque barrette (4). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que sur chaque barrette (4) le ruban (6) s'étend sensiblement dans le plan de ladite face longitudinale (4b). 6. Série de séparateurs selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les séparateurs sont réalisés les uns à la suite des autres, le ruban textile (6) étant commun à tous les séparateurs et les reliant les uns aux autres. 7. Procédé pour réaliser un séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ou une série de séparateurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que: entre deux demi-moules (7,8) dont l'un au moins présente au moins une empreinte de moulage allongée (12), on engage un ruban textile (6) transversalement à l'empreinte (12); on rapproche mutuellement les demi-moules (7, 8), on injecte de la matière plastique dans l'empreinte de moulage (12); on écarte l'un de autre les demi-moules (7, 8); on fait avancer le ruban textile 16) en dégageant de l'empreinte de moulage (12) la barrette qui s'y est formée; et on recommence cycliquement la succession des opérations précitées jusqu'à obtention du nombre de barrettes (4) voulu. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on injecte la matière plastique dans l'empreinte de moulage (12) en un emplacement (28) qui, sur la barrette (4) à réaliser, est écarté de faces longitudinales (4a, 4b) sensiblement parallèles à la direction longitudinale du ruban textile (6). 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'après avoir écarté l'un de l'autre les demi-moules (7, 8), on fait avancer le ruban textile (6) jusqu' placer dans une empreinte de pas (13) portée par l'un au moins des demi-mouIes (7, 8) la barrette (4) qui est la dernière relativement au sens d'avancement du ruban textile (6). 10. Procédé selon l'une des revendications. 7 à 9, caractérisé en ce qu'après réalisation d'une série de barrettes (4) sur un ruban textile (6) commun, on réalise un séparateur individuel en coupant le ruban -(6) à une certaine distance de l'une de ses extrémités. 11. Dispositif de moulage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un premier demi-moule (7) présentant au moins une empreinte de moulage (12). et une empreinte de pas (13), un second demi-moule (8) dont une surface de joint (9) est adaptée à être appliquée contre une surface de joint (11) du premier demi-moule (7) pour fermer l'empreinte de moulage (12), et un circuit d'injection de matière plastique (22 à 24, 26, 27) qui, lorsque -les deux demi-moules (7, 8) sont rapprochés, communique avec l'empreinte de moulage (12) et est isolé de l'empreinte de pas (13). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend du côté de l'empreinte de moulage (12) opposé à l'empreinte de pas- (13), des moyens (14, 16) pour dévider au moins un ruban textile (6). 13. Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'empreintes de moulage (12) à une extrémité de laquelle se trouve l'empreinte de pas (13), toutes les empreintes (12, 13) étant parallèles les unes aux autres et les empreintes voisines étant également espacées les unes des autres. 14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'un au moins des demi-moules (7) présente dans sa surface (11) de joint avec l'autre demi-moule (8) au moins un évidement (17) transversal aux empreintes (12, 13) et destiné à recevoir le ruban (6). 15. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le circuit d'injection comprend dans le premier demi-moule (7), un canal (22) s'étendant de la surface de joint (11) jusqu'd un emplacement (24) de l'empreinte de moulage (12) situé à distance de la surface de joint (11), et dans le second demi-moule (8) un canal d'alimentation (26) s'étendant jusqu'à la surface de joint (9) de façon à communiquer avec le débouché (23) du canal (22) du premier demimoule (7) lorsque les demi-moules (7, 8) sont mutuellement rapprochés. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le premier demi-moule (7) comprend au moins deux empreintes de moulage (12) et au moins un groupe de deux canaux (22) situés entre les deux empreintes de moulage (12) et ayant un débouché commun (23) dans la surface de joint (11) du premier demi-moule (7).