Brevet FR2611974A1 — publié le 19880909

"Composition de revêtement des électrodesd'un parafoudre". Le domaine de l'invention est celui des para- foudres et plus spécialement, celui du revêtement des électrodes d'un parafoudre. Le parafoudre est un dispositif connu, desti- né à protéger les installations électriques contre les surtensions, dues, par exemple, à la foudre. Ces parafoudres sont composés d'une enceinte cylindrique en céramique, aux extrémités de laquelle sont disposées deux électrodes, un gaz étant introduit dans cette enceinte. Les compositions de revêtement des électrodes d'un parafoudre sont connues depuis longtemps et sont constituées d'un mélange de baryun, d'aluminium et de nickel. Ces électrodes ont pour inconvénient que la lumière agit sur le gaz contenu à l'intérieur de l'enceinte, et qu'en conséquence, le parafoudre fonction- ne moins bien à l'obscurité. D'autres types de parafoudres possèdent des électrodes recouvertes d'éléments radio- actifs, dont l'emploi peut être dangereux. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cet objectif de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaltront par la suite sont atteints à l'aide d'une composition de revêtement des électrodes comprenant au moins de l'aluminium, du titane et un produit du type MA ou (Mn+,An-) dans lequel M représente un métal alcalin, A un sulfate ou un carbonate de ce métal, n étant égal à 1 ou 2. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention paraltront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre illustratif, et des dessins annexés dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue éclatée d'un parafou- dre; - la Fig. 2 est une vue en coupe d'un para- foudre; - la Fig. 3 est une courbe caractéristique représentant la tension en fonction de l'intensité lors du fonctionnement d'un parafoudre. Comme on peut le voir sur la Fig. 1, le parafoudre se compose d'un tube cylindrique (1) en céra- mique ouvert à ses deux extrémités et de deux électrodes (2) en cuivre. Les deux électrodes (2) sont disposées à chaque extrémité du tube (1), et entre ce tube (1) et chaque électrode (2) sont intercallées des rondelles (3). Le brasage des électrodes sur la céramique s'effectue à l'aide de ces rondelles (3) en alliage d'argent et de cuivre, que l'on fait fondre. Préalablement au brasage, on a fait le vide dans l'espace interne (5) du parafou- dre, o l'on a alors injecté un gaz du type argon, azote ou hydrogène. On réalise d'autre part trois traits de graphite symétriques sur le parafoudre. Les électrodes (2) du parafoudre sont recouvertes d'une composition de revêtement (4) particulière, objet de la présente invention. Deux modes de réalisations préférentiels de la composition de revêtement des électrodes vont maintenant être donnés à titre d'exemple: Exemple 1: La composition du revêtement comprend les composés suivants dans les proportions indiquées: - BaAl4Ni en poudre: 10 grammes à 50 grammes, Titane en poudre: 0,90 grammes à 4,30 grammes, - Xi: Xi pouvant être *soit du K2SO4 et tous les produits du 2+ 2- + type (K/, A) ou (K+, A-) dans des proportions de 0,6 grammes à 2,6 grammes, *soit du Rb2CO3 et tous les produits du type (Rb2+ A2) ou (Rb+, A-) dans des proportions variant de 0,4 grammes à 7 grammes, *soit du Cs2CO3 et tous les produits du 2+ 2- + - type (Cs, A -) ou (Cs, A-) dans des proportions variant de 0,35 grammes à 1,65 grammes, - du nitrocellulose dissout dans de l'acétate de butyle. Tous ces composés sont mélangés pendant 15 minutes de façon à obtenir une concentration homogène. Cette composition est plus particulièrement adaptée au revêtement de parafoudres miniatures. Exemple 2: Une autre composition possible du revêtement est la suivante: Hydroxyde de silicium: 6,4 grammes à 25,6 grammes, - BaCO3: 2 grammes à 7,9 grammes, -(Na2CO31, 10H20): 1,8 grammes à 7,1 grammes, - Rb2CO3: 0,24 grammes à 7 grammes, - Aluminium en poudre: 1,6 grammes à 6,4 grammes, - Titane: 0,66 grammes à 2,66 grammes. On mélange tous ces composés avec une palette de façon à homogénéiser la concentration de pâte obtenue. Cette deuxième composition est plus particulière- ment adaptée au revêtement des button-gap et des parafou- dres tripolaires. Une courbe caractéristique d'un parafoudre amorçant dans un intervalle de 220 volts à 280 volts a pu être réalisée, (voir la Fig. 3. On peut observer sur cette courbe, 4 zones qui vont maintenant être décri- tes dans le détail. Zone 1: Lorsque l'on augmente la tension aux bornes du parafoudre (t = - - U), on ne note pas de chute de potentiel étant donné la grande résistance du parafoudre au départ; en effet la résistance est supérieure à 1 gigohm. On observe néanmoins un courant de fuite dû à l'ionisation du revêtement A + e--.) A* + e A* = atome excité A + e -4 A + 2e Ce courant de fuite, bien qu'il soit faible, augmenteau fur et à mesure avec le champ électrique. Zone 2: A la limite de la zone 1, on suppose que les atomes du revêtement susceptibles d'être ionisés,le sont. 1Eti effet, on observe une stabilisation de potentiel V qui pourrait se traduire par deux hypothèses: 1 / soit un atome ionisé (le baryum en l'occuren- ce) donne son deuxième électron périphérique, 2 / soit l'accumulation des charges d'une part et l'incidence des électrons sur le gaz d'autre part rendent la résistance plus faible. 7one 3: A la finde la zone 2, on observe un effet d'ava- lanche dû à la multiplication des porteurs. Le para- foudre voit sa résistance diminuer. On ionise le gaz par collision d'un électron sur un atome (régime "glow"). e + Agaz---A + h + e Zone 4: Dans cette zone, les électrons passent d'une électrode à une autre ce qui entraIne un régime d'arc. Les explications des diverses étapes de courbe caracté- ristique sont très succinctes puisqu'elles ne font pas partie du brevet; toutefois, ceci va nous permettre de justifier maintenant le choix de certains matériaux constituant le revêtement. Le baryum permet d'assurer l'amorçage du parafoudre, l'aluminium joue le rôle d'un liantentre lE revtement et l'électrode en cuivre, et le nickel se comporte comme un liant et absorbe donc beaucoup d'énergie. Le titane joue un double r8le, d'une part, il permet une bonne stabilité de la tension d'amorçage, et d'autre part, il absorbe beaucoup d'énergie lors du test choc et protège ainsi les matériaux de faible capacité calorifique. Le ilicium évacue beaucoup d'énergie pour protéger l'ensemble du revêtement. 261 1974 Tous les métaux alcalins ont pour r8le d'abaisser la barrière de potentiel, ce qui donne une stabilité de tension d'amorçage aussi bien à la lumière qu'à l'obscurité. Un certain nombre de tests électriques ont été réalisés: test statique, test dynamique, test alternatif, test choc (pour une onde de 8/20), et tous ces tests ont donné de bons résultats. REVENDICATIONS 1 Composition de revêtement des électrodes d'un parafoudre, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins de l'aluminium, du titane et un produit du type n+ n- MA ou (Mn, A) dans lequel M représente un métal alca- lin, A un sulfate ou un carbonate de ce métal, et n est égal à 1 ou 2. 2 Composition selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comprend BaAl4Ni, du titane, du nitro- cellulose dissout dans l'acétate de butyle et un produit du typeMA ou (Mn+ , An-) dans lequel M représente un métal alcalin, A un sulfate ou un carbonate de ce métal, et n est égal à 1 ou 2. 3 Composition selon la revendication 2, carac- térisée en ce qu'elle comprend en proportion de 10 à 50 grammes de BaAl4Ni, de 0,90 à 4,30 grammes de titane, du nitrocellulose dissout dans de l'acétate de butyle, n+ n- et un produit du type MA ou (M, A) dans lequel M repré- sente un métal alcalin, A un sulfate ou un carbonate de ce métal et n est égal à 1 ou 2. 4 Composition selon l'une quelconque des reven- dications 2 ou 3, caractérisée en ce que le produit du type MA est du K2SO4 et en ce que ladite composition comprend de 0,6 grammes à 2,6 grammes de K2S04. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que la produit du type MA est du Rb2C03 et en ce que ladite composition comprend de 0,4 grammes à 7grammes de Rb2CO3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que le produit du type MA est du Cs2CO3 et en ce que ladite composition comprend de 0,35 grammesà 1,65 grammes de Cs2CO3- 7 Composition selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le titane est remplacé par du tungstène dans des proportions identiques. 8 Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de l'hydroxyde de silicium, de l'aluminium, du titane et un produit du n+ n type MA ou (M, An-) dans lequel M représente un métal alcalin, A un sulfate ou un carbonate de ce métal et n est égal à 1 ou 2. 9 Composition selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend en proportion de 6,4 grammes à 25,6 d'hydroxyde de silicium, de 2 grammes à 7,9 grammes de BaC03, de 1,8 grammes à 7,1 grammes 2+2- de (Na2CO3, 10H20),ou tout produit du type (Na2+, A} ou du type (Na+,A-), de 0,24 grammes à 7 grammes de Rb2C03, de 1,6 grammes à 6,4 grammes d'aluminium, et de 0,66 grammes à 2,66 grammes de titane.