Brevet FR2643504A1 — publié le 19900824

Module de protection de ligne, à parafoudre, notamment pour bloc de raccordement téléphonique. La présente invention concerne un module de protection de ligne, notamment pour bloc de raccordement téléphonique, comportant au moins un parafoudre de forme tubulaire maintenu en position entre des contacts d'extrémité reliés à des pièces solidaires de la structure porteuse du module, l'une desdites pièces, dite pièce de masse, débouchant à l'extérieur par un premier contact s'appuyant sur une pièce reliée à la masse disposée en correspondance sur une paroi de la structure porteuse, l'autre desdites pièces venant prendre appui par un second contact sur une lame conductrice de liaison venant en contact avec deux languettes conductrices, une première languette étant prévue pour être reliée à un fil de la ligne à protéger, une seconde languette étant prévue pour être reliée à un fil de jarretière desservant un équipement local auquel doit être reliée la ligne, ledit module comportant en outre un agencement temporisé de mise hors circuit du parafoudre et de coupure de la liaison entre fil de ligne et fil de jarretière, déclenché par une élévation de la température dans le module, due à un courant permanent écoulé à la terre à travers le parafoudre, au-dessus d'une valeur de seuil inférieure à la température de ramollissement du matériau isolant constituant au moins la partie de la structure porteuse à laquelle est assujettie ladite pièce de masse. Un module de ce genre, de type tiroir, a fait l'objet de la demande de brevet FR-A-2560458 de la demanderesse. L'agencement temporisé de mise hors circuit du parafoudre à la suite d'un échauf- fement excessif de celui-ci résultant d'une surtension de longue durée sur la ligne, y est constitué selon une première variante par un plot isolant fusible et un prolongement de la lame conductrice de liaison associée au parafoudre, ce prolongement se développant au-delà de la zone de contact de cette lame avec la languette de fond et vers la pièce de masse, de manière à prendre appui sur cette pièce de masse par rappel élastique après fusion du plot isolant qui est inséré entre ce prolongement et cette pièce de masse, et qui est fusible à la valeur de seuil de la température. -- 2 -- Selon une autre variante, la lame conductrice de liaison est cambrée entre son point médian et un renflement de contact avec la languette de fond, et ce renflement est maintenu par contrainte élastique en contact avec la languette de fond en raison de l'appui de l'extrémité du prolongement de la lame conductrice de liaison sur le plot isolant fusible, la fusion de ce plot entraînant l'ouverture du contact entre la languette de fond et la lame de liaison au niveau du renflement. Bien que ces dispositifs assurent une bonne protection du parafoudre dans le cas d'une surtension de longue durée dans la ligne d'alimentation, ils présentent l'inconvénient de n'assurer qu'une ouverture très lente du contact par écrasement du plot et de ne pas fonctionner à une température bien déterminée, du fait que l'on ne peut employer pratiquement comme matériau isolant fusible qu'un polymère thermoplastique, qui subit un ramollissement et un écrasement progressifs dans un intervalle de température assez important. On est dès lors conduit à choisir une température de seuil notablement inférieure à la température de ramollissement de la matière thermoplastique du tiroir, ce qui amène à accepter dans certains cas une mise hors circuit du parafoudre alors que la température atteinte par celui-ci n'est pas encore dangereuse pour la matière du tiroir. La présente invention a pour but de procurer un module de protection de ligne à parafoudre qui fonctionne rapidement et à une température précise, que l'on peut dès lors choisir assez voisine de celle entrainant le ramollissement de la matière thermoplastique du tiroir, et qui ne mette dès lors le parafoudre hors circuit, tout en coupant la liaison entre fil de ligne et fil de jarretière, que lorsque la température atteinte risque réellement d'entraîner la détérioration de la structure porteuse. Le module de protection selon l'invention est caractérisé en ce que l'agencement temporisé de mise hors circuit du parafoudre est couplé thermiquement avec celui-ci par un organe sensible à l'élévation de température du parafoudre au-dessus d'un seuil déterminé, qui provoque par ouverture rapide d'un contact la mise hors circuit de ce parafoudre, la coupure de la continuité électrique -3- de la lame de liaison et la mise en communication avec la masse de la seconde languette conductrice. De préférence, cette lame se compose de deux parties reliées par une soudure à bas point de fusion formant l'organe sensible à l'élévation de température du module, sa première partie étant reliée à la première languette, et sa seconde partie reliée à la seconde languette se terminant du côté de la soudure par une extrémité précambrée, de précambrure telle qu'après fusion de la soudure cette extrémité vienne s'appuyer sur une pièce reliée à la pièce de masse. Lorsque le module comprend deux parafoudres en parallèle, il comporte de préférence deux lames conductrices de liaison et deux agencements de mise lors circuit du parafoudre correspondant comportant en commun la pièce de mise à la masse. Lorsque le module comprend un parafoudre tripolaire, il comporte de préférence deux lames conductrices de liaison et deux agencements de mise hors circuit du parafoudre comportant en commun la pièce de mise à la masse. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un module de protection de ligne à parafoudre pour bloc de raccordement téléphonique. La figure 1I représente en coupe longitudinale par son plan médian un module de protection à deux parafoudres bipolaires, dont un seul est visible. La figure 2 représente schématiquement le fonctionnement d'un module de protection à deux parafoudres bipolaires. La figure 3 représente schématiquement le fonctionnement d'un module à un parafoudre tripolaire. Le module de protection représenté en figure 1 est prévu pour venir s'encastrer dans un alvéole d'un bloc de raccordement constitué par un empilage de galettes composées chacune d'une rangée d'alvéoles. De tels blocs de raccordement, utilisés en entrée de centraux téléphoniques, permettent de relier les lignes téléphoniques desservies par ces centraux aux équipements locaux et de protéger ces derniers vis-à-vis des surtensions transmises par les lignes -4- à la suite d'incidents tels que des coups de foudres ou des contacts avec des lignes de transmission d'énergie. Dans ce but, on associe à chaque ligne entrante un module de protection contenant autant de parafoudres qu'il y a de fils de ligne, ou un module à parafoudres tripolaires correspondant à un nombre double de fils de ligne. Ce module se présente sous la forme d'un tiroir qui vient se loger dans un alvéole affecté à la ligne. De manière classique, on prévoit dans chaque alvéole autant de languettes dites de fond telles que 4A qu'il y a de parafoudres bipolaires dans un module de protection, ou un nombre double s'il comporte un ou des parafoudres tripolaires. Ce module de protection se présente sous la forme d'un tiroir venant se loger dans un alvéole affecté à la ligne. Chaque alvéole, de forme parallélépipédique rectangle, comporte sur certaines de ses parois en matériau isolant, des languettes conductrices destinées à assurer les liaisons électriques entre les fils de lignes, d'équipement et de masse et des éléments couduc- teurs correspondants du module de protection. On munit chaque alvéole, suivant qu'il est pourvu de parafou- dres bipolaires ou tripolaires, d'autant de languette dites de fond telles que 4A qu'il y a de parafoudres, ou d'un nombre double de telles languettes. Ces languettes de fond sont disposées longitu- dinalement et en parallèle sur une première moitié de l'une des grandes faces internes de l'alvéole, à partir du fond; elles débouchent à travers le fond d'alvéole et comportent extérieurement chacune un dispositif classique de connexion, par exemple à fente autodénudante, pour au moins un fil (non représenté) de la ligne entrante. On munit également chaque alvéole d'autant de languettes, dites d'entrée, telles que 4B, qu'il y a de languettes de fond. Ces languettes d'entrée 4B s'étendent longitudinalement en parallèle à partir de l'entrée d'alvéole sur une seconde moitié de la grande face interne portant les languettes de fond 4A; elles débouchent à l'extérieur de l'entrée d'alvéole chacune par un dispositif de connexion pour au moins un fil dit de jarretière destiné à être -5- connecté à l'équipement local desservi par la ligne considérée. On munit enfin chaque alvéole d'autant de languettes, dites de masse, telles que 5, qu'il y a de parafoudres. Ces languettes de masse s'étendent longitudinalement en parallèle à partir du fond sur la plus grande partie de la grande face interne opposée à celle portant les languettes de fond et d'entrée, et elles débouchent à travers la paroi de la face qui les porte de manière à venir en contact avec une connexion de masse non représentée. Ainsi une languette de masse 5 est disposée en face d'une languettes de fond 4B qui lui correspond et qui est elle-même alignée avec une languette d'entrée correspondante. Un module de protection 1 se présente sous la forme d'un tiroir destiné à venir s'encastrer de manière amovible dans un alvéole. Ce tiroir comporte une structure porteuse en matériau isolant 2, qui est apte à venir coulisser entre les parois d'un alvéole. Cette structure porteuse enferme les parafoudres tels que 3, de type tubulaire, qui y sont disposés longitudinalement et en parallèle. Chaque parafoudre, du type à gaz, comporte une queue de connexion correspondant à chacune de ses électrodes. Dans le cas de parafoudres bipolaires, correspondant à la figure 1, le parafoudre comporte une queue de connexion (13, 13A) à chaque extrémité. Ces deux queues de connexion viennent s'insérer chacune dans une fente de deux pièces de maintien conductrices 6 et 7 assujetties à la structure porteuse du tiroir de part et d'autre du parafoudre 3. Il y a autant de pièces de maintien 7 qu'il y a de parafoudres dans le tiroir, et autant de pièce de maintien 6, ou un nombre double, suivant que les parafoudres sont bipolaires ou tripolaires. Les pièces de maintien 7 sont dites pièces de masse. Elles sont disposées parallèlement en fond de tiroir et comportent chacune un patin de contact 14 débouchant à l'extérieur et en bout de tiroir pour venir prendre appui sur une languette de masse 5 lorsque le tiroir est en place. Les pièces de maintien 6 sont disposées parallèlement en tête de tiroir et comportent chacune un patin connecteur tel que 12 - 6 - venant prendre appui sur une lame conductrice-et élastique de liaison 8A, 8B, qui est assujettie à la structure porteuse du tiroir à l'extérieur d'une paroi située de l'autre côté de ce tiroir par rapport aux patins connecteurs 12. Les lames de liaison 8A, 8B sont disposées longitudinalement, parallèlement les unes aux autres, de manière que chacune d'entre elles, cambrée à une extrémité de manière appropriée, vienne dès insertion du tiroir prendre contact avec une languette d'entrée 4B et la languette de fond 4A alignée pour assurer une continuité électrique entre les fils de ligne et de jarretière respectivement reliés à ces languettes. Dans ce but chaque lame de liaison, enfermée par ses extrémités dans la structures porteuse du tiroir, comporte au moins une zone de contact près de chacune de ses extrémités pour la mise en liaison avec les languettes. Cette zone de contact est généralement cosntituée par un renflement 10 ou 11 qui vient se plaquer contre la languette concernée 45A ou 4B par effet élastique lorsque le tiroir est mis en place. Dans la forme de réalisation représentée en figure 1, chaque pièce de maintien 6 ou 7 est constituée par une lame conductrice qui est reliée et fendue au centre, au niveau de sa pliure et perpendi- culairement à cette pliure, pour permettre le coincement de l'une des queues de connexion 13, 13A du parafoudre. L'une des extrémités de chaque pièce de maintien 6 ou 7 est conformée de manière à former un patin 12 ou 14, alors que l'autre extrémité vient élastiquement augmenter la pression d'appui du patin par appui sur un renflement, tel que 16 ou 17, ménagé en amont du patin sur la lame qui le forme. Conformément à l'invention, la lame conductrice et élastique de laision n'est pas unitaire, mais formée de deux éléments 8A, 8B réunis par une soudure fusible à basse température en 9. L'élé- ment 8B de la lame de liaison comporte près de la soudure une partie précambrée, munie sur sa face tournée vers le parafoudre d'une pastille de contact 18, la cambrure de cette partie 15 étant telle qu'en absence de la soudure son extrémité vienne s'appuyer sur le corps du parafoudre. 7- La soudure des deux éléments de la lame conductrice en 9 est choisie en un alliage possédant un point de fusion sensiblement franc inférieur à la température de ramollissement du matériau isolant constituant la structure porteuse du tiroir. Ainsi, si le tiroir est en un polycarbonate se ramollissant à partir de 140 C3 on choisira un alliage proche d'un eutectique ternaire riche en bismuth tel que l'alliage de Darcet de composition pondérale 50 % de bismuth, 25 % d'étain et 25 % de plomb, fondant à 96 - 98 C, ou l'alliage de Newton à 50 % de bismuth, 18,8% d'étain et 31,2% de plomb, fondant à 960-970C. En cas de surtension intervenant sur un fil de ligne, le parafoudre concerné amorce et un courant s'écoule à travers le fil de ligne vers la masse à travers la languette de fond 4A, la queue de liaison 8A-8B, la pièce de maintien 6 par l'intermédiaire du patin 12, l'arc produit dans le parafoudre, la pièce de masse 7 et la languette de masse 5 par l'intermédiaire du patin 14. Si la surtension créée engendre une intensité supérieure à celle admissible pour les fils de ligne, par exemple en cas de contact d'un fil avec un conducteur d'un réseau de distribution d'énergie électrique, le parafoudre 3 amorce et s'échauffe. Son rayonnement entraîne l'échauffement de la soudure en 9, qui vient à fondre après un certain délai correspondant à sa montée jusqu'à sa température de fusion, et libère l'extrémité 15 de l'élément 8B de la lame élastique de liaison. Cette extrémité vient en contact avec l'enveloppe du parafoudre par sa pastille de contact 18, et met ainsi à la masse la languette d'entrée 4B par l'intermédiaire de la pièce de maintien 7 et de la languette de masse 5. Les électrodes du parafoudre sont ainsi mises hors circuit. La figure 2 représente le schéma électrique des liaisons dans un module de protection à parafoudres bipolaires en fonctionne- ment normal et en cas de surtension permanente produisant la fusion de la soudure en 9. Les soudures des lames de liaison sont représentées par des contacts à trois bornes 20, 21. Le fonctionnement normal est représenté par les positions des contacts en trait plein, et le fonctionnement en cas d'écoulement d'un courant permanent, risquant - 8 - de produire un ramollissement de la matière plastique de la structure porteuse du tiroir, par les positions des contacts en trait tireté. En fonctionnement normal, le courant s'écoule des languettes de fond 4A, 4C vers les languettes d'entrée 4B, 4D par l'intermé- diaire des lames de liaison. En cas de surtension sur l'une des lignes reliées aux languettes de fond 4A, l'un des parafoudres 3A, 3B amorce et écoule le courant vers la terre 22 par l'intermédiaire de sa pièce de maintien 7 et des languettes de masse représentées par la connexion de terre 23. Si cette surtension persiste suffisam- ment pour échauffer anormalement le parafoudre correspondant, sous l'effet du couplage thermique représenté par l'un des segments 24A, 24B, la fusion de la soudure amène le contact à s'établir, non plus entre les languettes 4A, 4B, mais entre la languette 4B et la terre par l'intermédiaire de l'enveloppe du parafoudre et des pièce de masse et languette de masse correspondantes. La figure 3 représente le schéma électrique des liaisons dans un module de protection à parafoudre tripolaire 23. En fonction- nement normal, le courant s'écoule des languettes de fond 4A, 4C vers les languettes d'entrée 4B, 4D par l'intermédiaire de lames de liaison (positions en traits pleins des contacts à trois bornes 20, 21). En cas de surtension sur l'une des lignes reliées aux languettes de fond 4A, 4C, le parafoudre amorce entre l'électrode correspondant à la ligne en cause et l'électrode reliée à la languette de masse et écoule le courant vers la terre. Si la surtension persiste suffisam- ment pour échauffer anormalement le parafoudresous l'effet du couplage thermique représenté par l'un des segments 24A, 24B, le fusion de la soudure correspondante amène le contact à s'établir, non plus entre les languettes 4A, 4B et 4C, 4D, mais entre l'une des languettes 4B, 4D et la terre par l'intermédiaire de l'enveloppe du parafoudre, de la pièce de masse et de la languette de masse correspondantes. -9- REVENDICATIONS i/ Module de protection de ligne, notamment pour bloc de raccordement téléphonique, comportant au moins un parafoudre (3) de forme tubulaire maintenu en position entre des contacts d'extrémité (13, 13A) reliés à des pièces (6, 7) solidaires de la structure porteuse du module, l'une desdites pièces, dite pièce de masse (7), débouchant à l'extérieur par un premier contact (14) s'appuyant sur une pièce (5) reliée à la masse disposée en correspondance sur une paroi de la structure porteuse, l'autre (6) desdites pièces venant prendre appui par un second contact (12) sur une lame conductrice de liaison (8A, 8B) venant en contact avec deux languettes conductrices (4A, 4B), une première languette (4A) étant prévue pour être reliée à un fil de la ligne à protéger, une seconde languette (4B) étant prévue pour être reliée à un fil de jarretière desservant un équipement local auquel doit être reliée la ligne, ledit module comportant en outre un agencement temporisé (8B, 9) de mise hors circuit du parafoudre et de coupure de la liaison entre fil de ligne et fil de jarretière, déclenché par une élévation de la température dans le module, due à un courant permanent écoulé à la terre à travers le parafoudre, au-dessus d'une valeur de seuil inférieure à la température de ramollissement du matériau isolant constituant au moins la partie de la structure porteuse à laquelle est assujettie ladite pièce de masse (7), caractérisé en ce que l'agencement temporisé de mise hors circuit du parafoudre est couplé thermiquement avec celui-ci par un organe sensible à l'élévation de température du parafoudre au-dessus d'un seuil déterminé, qui provoque par ouverture rapide d'un contact la mise hors circuit de ce parafoudre, la coupure de la continuité électrique de la lame de liaison et la mise en communication avec la masse de la seconde languette conductrice (4B). 2/ Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame conductrice de liaison (8A, 8B) se compose de deux parties reliées par une soudure à bas point de fusion (9) formant l'organe sensible à l'élévation de température du module, la première partie (8A) étant reliée à la première languette (4A) et la seconde partie - 10 - (8B) reliée à la seconde languette (4B) se terminant du c8té de la soudure par une extrémité précambrée (15), de précambrure telle qu'après fusion de la soudure cette extrémité vienne s'appuyer sur une pièce reliée à la pièce de masse. 3/ Module selon les revendications 1 ou 2, comprenant deux parafoudres en parallèle (3A, 3B) fig.2) caractérisé en ce qu'il comporte deux lames conductrices de liaison et deux agencements (20, 21) de mise hors circuit du parafoudre correspondant comportant en commun la pièce (23) de mise à la masse. 4/ Module selon les revendications 1 ou 2, comprenant un parafoudre tripolaire (3) fig.3), caractérisé en ce qu'il comporte deux lames conductrices de liaison et deux agencements (20, 21) de mise hors circuit de parafoudre comportant en commun la pièce (23) de mise à la masse.