Brevet FR2622047A1 — publié le 19890421

262204? l DISPOSITIF PARAPOUDRE COMPRENANT AU MOINS UN ELEMENT FUSIBLE. L'invention est relative a un dispositif parafou- dre du genre de ceux qui cun.p.rternt une enveloppe méetallique extérieure délimiltant une enceinte qui contient un gaz neu- tre, et au moins une tige metallique formant électrode et pénétrant à l'intérieur de l'enveloppe, des moyens d'étanchéité isolants étant prévus entre la tige et l'enveloppe pour termer cette dernière, et qui comportent, en outre, au moins un élément fusible propre à établir un court-circuit entre l'électrode et l'enveloppe lorsque la quantité d'énergie que doit écouler Je dispositif parafoudre dépasse un seuil détermine. Un sait que oe tels dispositifs parafoudre sont destinés à être installés sur des lignes d'alimentation d'ensembles électroniQues. tels aue centraux téléphoniques, installations informatiques, etc, qui doivent être protégés contre des surtensions susceptibles de les endommager grave- ment. Ces dispositifs parafoudre sont destinés à dériver de telles surtensions qui peuvent être provoquées par des élements extérieurs tels que la foudre tombant sur une ligne d'alimentation. Dans certains cas exceptlonnels, la quantité d'energie que le dispositif parafoudre doit écouler dépasse les possibiliés normales du dispositif. de telle sorte qu'un échauffement se produit pouvant conduire à la destruction du dispositif et à l'inefficacité de la protection assurée par un tel dispositif. On a donc pensé à lntroduire. dans le dispositif parafoudre, au moins un élément fusible propre à établir un court-circuit entre l'électrode et l'enveloppe lorsqu'un tel échauffement du dispositif parafoudre se pro- duit par suite d'une quantité d'énergie trop importante à écouler. FR-A-2 574 589 montre un dispositif parafoudre de ce type. Dans un tel dispositif, l'élément fusible est con- stitué par une rondelle montée en bout de l'enveloppe métallique extérieure. Cette rondelle est relativement exposee aux agents atmosphériques qui peuvent contenir des polluants susceFt:tes ce réduire l'eticacité de l'élëment fusible. En outri-. Ie mnuntage dudit eleniernt fusible en bout de l'enveloppe metallque conduit a une augmentation de b l'encombrement suivant la direction axiale du dispositif paratoudre. L'invention a pour but surtout de fournir un dispositif paratoudre du genre défini précédemment qui réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et qui, notamment, assure une meilleure protec- tion du ou des eléments fusiblez contre lez agents atmospher iques, Eue unr encombrement réduit suivant la direction axiale. i est souhaitable, en outre, que la fabrication d'un tel dispositif parafoudre soit aussi simple que possible. Selon l'inventlun, un dispositif parafoudre du genre détini précedemment est caractérise par le fait que J 'enveloppe metallîque comporte, au voisinage d'une extremite recevant une electrode. un logement sur sa paroi extérieure. logemel:t dans lequel est placé l'é1ement fusi- ble, et qu'une bande de matériau isolant entoure ledit elemel'lt fusible et le logement, cette bande comportant des trous et étant elle-méme entourée par une bague métallique conductrice relice electriquemient à l'électrode. l'ensemble étant tel qu'en cas d'échaullement de l'enveloppe, l'élement fusible entre en lusion et s'écoule a travers au moins un trou de la bande isolante pour etablir un contact électrique de court-circuit entre l'enveloppe et la vaque metallique reliee a l'électrode. Ainsi, selon l'invention, l'encombrement suivant la direction axiale du dispositif parafoudre n'est pas augmentée par la présence d'au moins un élément fusible, et cet élément fusible est bien protégé contre les agents atmosphéeriques qui pourraient réduire son efficacité. De préfeterence, le logement prévu sur la paroi exterieure de l'enveloppe métallique est constituée par une 26-2047 gorge arnulaire. [4'element fusible est avantageusement formé par Une inOe de n;otLC lu fusible enioueie dans la gorge annllu- lalre. L'epaisseui de cette bande est au plus égale à la b profonoeur de la go rge. La bande de matériau fusible est avantageusement obtenue par aDlatissemenlt d'un fil de section circulaire utilisé habituellement pour le soudage de composants élec- triques. Ce genre de fil d'élément fusible comporte un pro- duit decaPant loge a l'interleur de micro-canaux de manière à se trouvcer a l'abri des agents atmosphériques et des éléments pc luanrts. La bague métallique conductrice reliée électrique- ment a l'électrode est obtenue. de préférence, par enroule- ment d'une bande metallique qui comporte. sensiblement à mi-longueur. un prolongement transversal destiné à être replié a angle droit pour etablir la liaison électrique avec l'électrode; de préférence, la bande métallique comporte, à chacune de ses extrémités, un prolongement longitudinal, ces deux prolongements se trouvant réunis lors de l'enroulement de la bande pour constituer une broche. DaTnS le cas d'un dispositif parafoudre de type tripulaire. comprenant deux électrodes de ligne, à savoir une electr'oae associée a chaque extrémité de l'enveloppe métallique extérieure, cette dernière étant destinée à être reliée à la masse. ladite enveloppe métallique comporte au voisinage de chacune de ses extrémités, sur sa paroi extérieure, un logement, notamment une gorge annulaire, pour recevoir l'élément fusible, lequel est entouré par une bande de matériau isolant, ladite bande comportant des trous et étant elle-même entourée d'une bague métallique conductrice reliée électriquement à l'électrode associée, l'ensemble étant tel qu'en cas d'échauffement de l'enveloppe, au moins un élément fusible entre en fusion et s'écoule à travers au moins un trou de la bande isolante correspondante pour établir un contact électrique de courtcircuit entre 2d622047 l'enveloppe et la bague metallique re lee a l'électrode. L' invention consiste, mises a part les disposi- tiOriE LJXuEeeb ci-dessus en un certain nombre d'autres dispcút i ols do,L il sera plus explicitement question ci- apres a piopos d'un mode de reallsation particulier décrit en dOetail avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est null ement limitatif. La figure 1 de ce dessin, est une vue en élévatlio,. avec parties coupées et partie arrachée d'un disposatit paratoudre de type tripolaire, conforme à I ' inve: t on. La figure 2. enfin, est une vue développée d'une bande métallique destinée à 1ormer une bague avec raccorde- ment a une électrode. En se reportant au dessin. notamment, à la figure 1, cr. peut voir un dispositif parafoudre D pour la protec- tion o'un circuit ou d'une installation contre une surten- sion. Ce dlspositif comprend une enveloppe métallique extér:eule 1 délimitant une enceinte 2 contenant un gaz inerte sous pression contrôlée. Ce gaz peut-être de l'argon et la pression être inférieure ou supérieure à la pression atmosphérique. Dans l'exemple représente, l'enveloppe 1 est constituées par un cylinore metallique de révolution. Le dlspositlî D est du type tripolaire et muni, à chaque extrémité de l'enveloppe 1, d'une tige métallique 3a, 3b formarnt une électrode et penétrant à l'intérieur de l'enveloppe 1. Les électrodes 3a, 3b sont alignées et disposées coaxielement dans l'enveloppe 1. Les extrémités des électrodes situées à l'intérieur de l'enveloppe i. sont écartees l'une de l'autre suivant la direction axiale. Des moyens d'étanchéité 4 isolants sont prévus entre chaque tige 3a et 3b et l'enveloppe 1 pour fermer l'extrémité correspondante de cette dernière; ces moyens d'étanchéité 4 peuvent comprendre une perle de verre ou un moyen équivalent. Le dispositif parafoudre D comporte, en outre, au moins. un element fusible 5 pour établir un court-clrcuuit -rtxe unte electroce et l'enlveloppe 1 lorsque la quantite d' enl: 1ie que doit ecouler le paratoudie D dépasse un seuil ?lcL: '[.ie. b - L'enveloppe metalllque comporte au voisinage de chacune de ses extremites recevant une électrode, un loge- ment prévu sur sa paroi extérieure, logement dans lequel est ipace l'élément fusible 5. Avantageusement, ce logement L est consitué par une gorge annulaire 6 prévue dans la paroi extérieure de l'enveloppe 1 et située au voisinage de chaque extrémité. Cette gorge 6 est séparce de ladite extremité par un épaule- ment cvlindre 7 dont le diametre extérieur est le même que celui de l'enveloppe 1. La profondeur du logement L est suf- tisante pour que l'élément fusible 5 ne tasse pas saillie par rapport a la surface extérieure de l'enveloppe 1. Dans le cas ou le logement L est forme par une gorge annulaire 6, la prc-ondeur de ce logement est égale à la différence entre ie ra\on extérieur de l'enveloppe 1 et le rayon du fond de 1 l gtr ge 6. L'elément fusible 5 es-t avantageusement formé par une bande b de matériau fusible enroulée dans la gorge annu- laire 6. La longueur de cette bande 8 est choisie égale A la circcrnference du fond de la gorge b et telle sorte que la bande & enroulée forme une courolnne cylindrique, entièrement logee dans la gorge 6 et dont les extrémités viennent bout a bout. Cette bande 8 est de préférence obtenue par apla- tissement d'un fil de section circulaire utilisé habituelle- ment pour la soudure de composants électriques et constitué, par exemple, par un alliage eutectique plomb-étain. Un tel fil de soudure contient du produit décapant situé dans des micro-canaux et isolés de l'atmosphère. En conséquence, la bande 8 obtenue par aplatissement du fil contient également du décapant logé dans de micro-canaux ce décapant se trouve ainsi à l'abri des agents atmosphériques polluants et conseive toute. son ellicacité pour intervenir au moment de la 1 USo1n de la b)Lande U. Chaque element fusible 5 est entouré par une bande b oe matériau isolant. ladite bande comportant des trous 10 -rpartis suivant toute sa longueur. La bande 9 est avan- tageusement réalisée en matière polyimide ayant un pouvoir isolant élevé. Comme visible sur le dessin, la bande isolante 9 est enroulée autour de d'élément fusible 5 de manière à former une sorte de couronne cylindrique. La largeur h de cette bande 9, qui correspond à la longueur axiale de la couronne tormée a partir de la bande enroulée, est superieure a la largeur f de la gorge 6 et l'élément fusible b. Ainsi. la bande 9 peut recouvrir totalement l'élément 5 et la gorge 6 et s'étendre au-delà de la gorge de part et d'autre de cette dernière pour etabilir une bonne isolation. La bande isolante 9 est elle-même entourée par une bague métallique 11 conductrice, reliée électriquement à l'électrode 3a, ou 3t de l'extrémité considérée. 2, Chaque bague métallique Il est avantageusement obtenue par enroulement d'une bande métallique plane 12 (ligure 2) qui comporte, à mi-longueur, un prolongement transversal 13 dostine à être replié sensiblement à angle druit. radialeiment vers l'intérieur, comme représenté sur la figure 1. Ce prolongement 13 comporte, vers son extrémité éloignee de la partie moyenne de la bande 12, un trou 14 destiné à être traverse par l'électrode associée (voir fig- ure 1)., une soudure 15 étant réalisee au niveau de ce trou entre l'électrode et le prolongement 13 pour assurer une bonne continuité électrique. Le prolongement 13 pourrait comporter, à la place du trou 14, une languette découpée suivant deux grands côtés orthogonaux à la direction moyenne de la bande 12. attenante suivant un petit coté à une zone du prolongement 13 et dont l'autre petit coté serait dans l'alignement du bord du pro- longement 13 éloigne de la bande 12. Lors du rabattement du prolurignmLtnt 1J, cette languette serait replîee sensiblement a anrgile doit vers l'exterieur pour s'appliquer et être soude- sui 'electrode;5a. A chacune de ses extrémités longitualnales, la b bande 12. comme visible sur la figure 2, comporte, suivant son bord le plus éloigné de la partie 13, deux prolongements 16. 17, de largeur inferieure & celle de la bande 12. Lorsque ladite bande 12 est enroulee suivant une bague cyclindrique,les deux prolongements 16, 17 sont placés dans le plan diamètral de symétrie pour la partie rabattue 13 et sont réunis l'un a l'autre de maniere a former une broche respectivement 18a. 8lSb, reliée électriquement a l'électrode correspondante 3a, 3b. Ces broches 18a, 18b, sont destinées à être enfichees dans un socle non representé, permettant l'insertion du dispositif D dans une ligne reliee à une installation a protéger. L'enveloppe métallique 1 est relleL a la masse, comme schématiquement représentée sur la figure 1. Ceci etant. le fonctionnement du dispositif paralcudre D est le suivant. Lorsque le paraToudre D est soumis à une surten- sion et doit assurer l'écoulement d'une quantité d'énergie superieure à un seuil détermine, un échauffement de l'envLoppe 1 se produit. Cet échauffement est transnis aux 2b éléments fusibles 5 prévus à chaque extrémité de l'enveloppe. Lorsque l'un do ces éléments 5 atteint sa température de lusion, 1il se transforme en liquide et peut s' écouler à travers certains de trous 10 pour établir une liaison électrique entre l'enveloppe 1 et la bague métallique 11, donc avec l'électrode correspondante. Le pro- duit décapant inclus dans l'élément fusible 5 contribue à établir un bon contact électrique et une soudure efficace lors du refroidissement. Un court-circuit est ainsi établi entre l'enveloppe 1 et au moins l'une des électrodes 3a, 3b, ce qui permet de dériver le surplus d'énergie électrique à 262204? dcouCer. Le dispostitt paraloudre D est de ptréférence dlsEp:se cvec son axe sens lblelment hor zontal comnme lep:esente sur la l gure 1, mais il serait possible de le monter dilteremment car l'élement lusible 5 est pratiquement enfermé dans un volume limité par la gorge 6 et la bande isolante 11 et ne peut s'écouler en cas de fusion, que par les trous 10 pour entrer en contact avec la bague il. Le dispositif D conforme à l'invention est d'un encombrement reduit suivant la direction axiale puisque les élemunts fusibles 5 sont situés sur la face extérieure de l'enveloppe 1. Chaque élément fusible 5 est bien protégé contre I'atmnwshere extérieure. L'absorption de l'humidite de l'ail par cet elément fusible et le produit décapant qu' il peut cuntenir se trouve pratîquement empéchée ce qui réduit les risques de déter'ioration du produit décapant. Le court-circuit etabli avec un dlspositif D conforme à l'invention s'établit dans de bonnes conditions et de manière efficace. 21 La reallsatlon decrite concerl'L ul dispustiti tii- polaiie. Il est Clair que 1 ' inventiont peut s'appliquer ecalem,u: &a un Odsposltif blpulaire. REVEND I CA[l ONS 1. Disposîtli paratoudre comportant une enveloppe îIeeLa il que exterxeure (1) delimlitant une enceinte (2) qui contient un gaz neutre, et au moins une tige metallique (3aLI, Jb) formant électrode et pénétrant a l'intérieur de l'enveloppe, des moyens d'étancheéité isolants (4l) étant prévus entre la tige et l'enveloppe pour fermer cette derniere, et comportant, en outre, au moins un élément fusi- ble (S) propre à établir un court-circuit entre l'électrode (3a. 3b) et l'enveloppe (1) lorsque la quantité d'énergie que coit écouler le dispositif parafoudre depasse un seuil detelmine, caracterisé par le fait que l'enveloppe metal i que (1) comporte, au voisinage d'une extrémité recevant une électrode (3a, 3b), un logement (L) sur sa lb paroi extérieure, logement dans lequel est place l'élément tusible (5). et qu'une bande (9) de matériau isolant entoure ledit eldnent fusible et le logement. cette bande (9) com- portant des trous (10) et étant elle-même entourée par une ba gue métallique (11i conductrice reliue électriquement à l'électrode, Il'ensemble étant tel qu'en cas d'echaulfement e -i 'enveloppe. l'elément fusible (5) entre en fusion et s'ecoule a traveis au moins un trou (10) de la bande iso- lante pour etablîr un contact electrique de court-circuit entre 'enrveloppe (1) et la bague métallique (11) reliée à I ' ellecLrode. 2, Dispositif selon la revendicationr 1, caractérise par le fait que le logement (L) prévu sur la paroi extérleure de l'enveloppe métallique (1) est constituée par une gorge annulaire (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, caracterisé par le fait que l'élément fusible (5) est formé par une bande (8) de matériau fusible enroulée dans la gorge annulaire (6). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la bande (8) de matériau fusible est au plus égale à la protondeur de la 262204? gorge (6>. S. Dispositil selon la revendication 3 ou 4. carauterise par le fait que la bande (8) de materiau fusible est obtenue par aplatissement d'un til de section circulaire utilise habituellement pour le soudage de composants élec- triques, ce fil comportant un produit décapant logé à l'intérieur de micro-canaux. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que la bague métallique conductrice (11) reliée électriquement à l'electrode est obtenue par enroulement d'une bande métallique (12> qui comporte, sensiblement à mllongueur, un prolongement transversal (13> destiné à être replié à angle droit pour établir la liaison électrique avec l'électrode. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérise par le fait que la bande métallique (12) coi- porte. à chacune de ses extrémites, un prolongement longitu- dinal (16, 17-, ces deux prolongements se trouvant reéunis lors de l'enroulement de la bande (12) pour constituer une broche (18a, 18b). 8. Dispositif parafoudre de type tripolaire selon l'une quelconque des revendications precedentes, comprenant deux électrodes de ligne (3a. 3b), à savoir une électrode associe à chaque extremite de l'enveloppe métallique extérieure (1), cette dernière étant destinée à être reliée à la masse. caractérise par le fait que ladite enveloppe metallique (1) comporte au voisinage de chacune de ses extremités, sur sa paroi extérieure, un logement (L), notam- ment une gorge annulaire (6), pour recevoir l'élément tusi- ble (5), lequel est entoure par une bande (9) de matériau isolant, ladite bande comportant des trous (10) et étant elle-même entourée d'une bague métallique conductrice (11) reliée électriquement à l'électrode associée (3a. 3b), l'ensemble étant tel qu'en cas d'échauffement de l'enveloppe, au moins un élément fusible (5) entre en fusion et s'ecoule à travers au moins un trou (10) de la bande 1 1 isoliante (Y> correspondante pour établir un contact eleu- trique de court-circuit entre l'enveloppe (1) et la bague met-U 1 i I que t 11] I a I ' j L C.;2! 1 e2tr o CIe