Brevet FR2646957A1 — publié le 19901116

Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire, et parafoudre composite en faisant application La présente invention concerne une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques ou des phénomènes d'arc électrique et d'être alors le siège de surpressions internes. Il peut s'agir par exemple d'un disjoncteur, d'un parafoudre etc... Une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine est décrite par exemple dans le brevet français n 2 619 244, pour protéger un parafoudre. Selon ce brevet on réalise tout d'abord un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises, des ferrures extrêmes, et des moyens pour assurer la continuité électrique d'une part entre les pastilles, et d'autre part entre les pastilles et les deux ferrures; puis on effectue autour de cet ensemble un enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine, de manière telle qu'il assure une adhérisation et un frettage radial dudit empilement, sans compression longitudinale notable. Après la polymérisation de la résine de l'enveloppe ainsi formée, on injecte sur elle un revêtement en matériau élastomère de type E.P.D.M. La fonction de cet enroulement est de solidariser les pastilles entre elles, en étant très adhérent sur leur surface latérale, et en présentant une résistance mécanique très élevée dans le sens radial. Il peut arriver qu'un court-circuit interne de plusieurs Kilo- Ampères soit initié à partir de pastilles diélectriquement affaiblies ou partiellement court-circuitées. Il en résulte un échauffement excessif et un accroissement très important de la pression interne. La sécurité exige que, quelles que soient les conditions, aucun élément de l'équipement ne puisse être projeté hors de son enveloppe. Or il ne peut être envisagé de mettre en oeuvre des soupapes qui seraient beaucoup trop complexes pour des équipements considérés comme des "produits consommables". La présente invention a pour but de proposer un type d'enveloppe susceptible de résoudre ce problème. -2- La présente invention a pour objet une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire constitué de fibres de verre imprégnées de résine, pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques et d'être le siège de surpressions internes, ledit enroulement étant adhérent à la surface extérieure dudit équipement, caractérisée par le fait que ladite surface extérieure dudit équipement revêtue dudit enroulement présente des zones non recouvertes de fibres formant des alvéoles remplis de résine, le pourcentage de surface non recouverte par des fibres étant au moins de l'ordre de 15 %. Cette proportion varie de préférence entre 15 % et 35 %. Lorsque l'équipement présente un axe de révolution et que l'on peut définir l'angle de bobinage dudit enroulement par rapport à cet axe, cet angle est choisi de préférence compris entre 30 et 60 . La présente invention a également pour objet un parafoudre composite faisant application de l'enveloppe précédente, ledit parafoudre comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des ferrures d'extrémités, des moyens pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, et une enveloppe formée d'un enroulement filamentaire en fibres de verre imprégnées de résine, assurant un frettage radial dudit empilement avec adhérence sur la surface latérale de cet empilement, ladite enveloppe étant munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté; ce parafoudre est caractérisé par le fait que la surface latérale dudit empilement présente des zones non recouvertes de fibres, dans une proportion au moins de l'ordre de 15 %, lesdites zones formant des alvéoles remplis de ladite résine. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé, les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe partielle de parafoudres selon l'invention. Comme cela apparaît dans la figure 1, on part de deux ferrures d'extrémités 3 et d'un ensemble de pastilles 1 en oxyde de zinc, métallisées suivant leurs faces planes 6. On réalise un empilement ayant un axe commun 10 en interposant entre les pastilles 1 des entretoises 3 3tubulaires 2, qui peuvent être métalliques ou isolantes. Elles présentent un évidement 12 permettant un guidage radial des pastilles 1, et un logement interne 13; de même, les ferrures 3 comportent un évidement 15 et un logement 14. Afin d'assurer la continuité électrique, on dispose dans les logements 13 et 14 des lamelles métalliques 11 en contact avec les faces métallisées 6 des pastilles 1 avec des ressorts 7 de faible pression. Tout cet ensemble est mis en place dans un dispositif pour la réalisation de l'enroulement filamentaire. On enroule autour de l'empilement des fibres 4 de manière à réaliser des rubans formant un treillis laissant libres des zones alvéolaires 16. Le pourcentage de surface représentée par les zones 16 par rapport à l'ensemble de la surface de l'empilement 1 est de 25 %. Les fibres sont imprégnées de résine et les zones 16 sont remplies de cette résine. L'angle du bobinage par rapport à l'axe 10 est compris entre 30 et 600. Après polymérisation de la résine, l'enveloppe formée est parfaitement adhérente aux surfaces latérales des ferrures 3, des entretoises 2 et des pastilles 1. On assure ainsi un frettage radial sans compression axiale notable sur l'ensemble de l'empilement. Au moment du bobinage, les entretoises 2 ont une fonction d'étanchéité et empêchent la résine imprégnant les fibres 4 de s'infiltrer entre les pastilles 1. Ces entretoises peuvent être réalisées en une résine analogue à celle de la résine d'imprégnation de manière à favoriser encore l'adhérence de l'enveloppe. Après polymérisation de cette enveloppe, on injecte sur elle un revêtement à ailettes 5 en élastomère, par exemple en E.P.D.M, ou autre matériau isolant. Cette liaison mécanique entre l'enveloppe et l'empilement est totalement indépendante des moyens de connexion électrique entre les pastilles, et entre les pastilles et les deux ferrures 3. Si un court-circuit interne est initié au niveau des pastilles 1, les arcs et les gaz ont tendance à s'évacuer préférentiellement au niveau des zones 16 o la résine non armée peut être détruite. Ceci -4- n'endommage pas les fibres de l'enroulement ni la structure globale du parafoudre. Il n'y a donc pas de risque de séparation des pastilles 1 les unes des autres, ou de projection de fragment de pastille vers l'extérieur. Il en résulte un avantage important du point de vue de la sécurité. Dans la variante de la figure 2, les entretoises 22 ne présentent plus d'évidement 12, mais ont le même diamètre que les pastilles 1 et sont collées sur les faces métallisées 6 de ces pastilles. Il en est de même pour les ferrures d'extrémités 23. Cette disposition évite que la résine ne pénètre entre les pastilles. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Le mode de bobinage illustré peut gtre remplacé par toute autre disposition laissant sur la face de l'empilement une pluralité de zones 16 régulièrement réparties, mais de forme quelconque, dont la surface totale soit au moins de l'ordre de 15 à 35 % de la surface latérale de l'empilement. De plus, l'invention s'applique à tout parafoudre comportant un enroulement filamentaire, quelle que soit la structure interne de ce parafoudre. L'invention s'applique également à tout équipement électrique ou autre muni d'une enveloppe à base d'enroulement filamentaire. REVENDICATIONS 1/ Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire constitué de fibres de verre imprégnées de résine, pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques et d'être le siège de surpressions internes, ledit enroulement étant adhérent à la surface extérieure dudit équipement, caractérisée par le fait que ladite surface extérieure dudit équipement revêtue dudit enroulement présente des zones non recouvertes de fibres formant des alvéoles remplis de résine, le pourcentage de surface non recouverte par des fibres étant au moins de l'ordre de 15 %. 2/ Enveloppe étanche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite proportion varie entre 15 % et 35 %. 3/ Enveloppe étanche selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit équipement présentant un axe de révolution, l'angle de bobinage dudit enroulement par rapport à cet axe est compris entre 30 et 60 . 4/ Parafoudre composite comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des ferrures d'extrémités, des moyens pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, et une enveloppe formée d'un enroulement filamentaire en fibres de verre imprégnées de résine, assurant un frettage radial dudit empilement avec adhérence sur la surface latérale de cet empilement, ladite enveloppe étant munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté, caractérisé par le fait que la surface latérale dudit empilement présente des zones non recouvertes de fibres, dans une proportion au moins de l'ordre de 15 %, lesdites zones formant des alvéoles remplis de ladite résine. / Parafoudre composite selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite proportion est comprise entre 15 % et 35 %. 6/ Parafoudre composite selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'angle de bobinage dudit enroulement filamentaire par rapport à l'axe dudit empilement est compris entre 30 et 60 . 7/ Parafoudre composite selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que lesdites pastilles ont leurs faces - 6 métallisées, qu'elles sont séparées par des entretoises sensiblement de même diamètre qu'elles, collées sur lesdites faces métallisées, et que lesdits moyens de connexion électrique comportent des ressorts de faible pression associés à des lamelles métalliques appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées.