Brevet FR2656151A1 — publié le 19910621

"Appareil de protection à l'égard des surtensions" La présente invention concerne d'une manière générale la protection d'un quelconque appareillage électrique à l'égard des surtensions. I1 peut s'agir, par exemple, d'une prise de courant, pour la protection, par son intermédiaire, d la charge qui y est éventuellement branchée. A la différence des fusibles, qui n'interviennent que sur les surintensités, telles qu'il s'en produit lors d'un court-circuit, et qui mettent alors hors circuit l'appareillage électrique protégé, les appareils de protection à l'égard des surtensions, communément appelés parasurtenseurs, comportent un ou plusieurs composants, tels que éclateur, diode, varistances, et/ou résistances par exemple, n'ayant à charge que d'écrêter les fortes surtensions transitoires, telles que par exemple celles dues à la foudre, pour en épargner les effets à 1 t appareillage électrique protégé, sans cependant interrompre l'alimentation de celui-ci. Mais la surtension à encaisser peut parfois être suffisamment forte pour provoquer la destruction d'un ou plusieurs de ces composants, voire même leur explosion. Même dans le cas où, comme il est usuel, ces composants sont à l'abri d'un boîtier, leur explosion peut se propager au-delà de ce boîtier, en entraînant alors des dégâts dans le voisinage. Pour tenter de pallier ces inconvénients, il a été proposé d'entourer au moins partiellement ces composants d'une masse d'enrobage en matériau thermiquement isolant. C'est le cas, par exemple, dans la demande de brevet allemand No 36 06 287. Bien qu'ayant apporté des résultats, cette disposition aboutit à un confinement mécanique de l'énergie développée lors de la destruction d'un composant et un risque d'explosion subsiste dans le cas de fortes surtensions. En effet, l'énergie est confinée mécaniquement jusqu'à ce que soit atteinte la limite de rupture du matériau, et, dès lors, au-delà de cette limite se manifeste une explosion qui peut se révéler dangereuse pour l'entourage. De plus, comme il est connu à ce jour que la masse d'enrobage mise en oeuvre est en pratique un produit carboné, tel que du brai ou de la résine, l'explosion est souvent accompagnée d'émission de fumées et de dépôt carbonés susceptibles d'entretenir un arc après destruction du composant concerné. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'éviter ces inconvénients et conduisant à d'autres avantages. De manière plus précise, elle a pour objet un appareil de protection pour la protection d'un appareillage électrique à l'égard de surtensions, du genre comportant, à l'abri d'un boîtier, au moins un composant, avec, entourant au moins partiellement ce composant, une masse d'enrobage, cet appareil de protection étant d'une manière générale caractérisé en ce que le matériau constitutif de ladite masse d'enrobage est du sable, et, en pratique, du sable de silice. Dans le cas de la destruction d'un ou des composants en cause, l'énergie développée est ainsi avantageusement absorbée par le changement d'état, en l'espèce une fusion, du matériau le plus proche, en l'espèce la masse d'enrobage en sable mise en oeuvre. Les contraintes mécaniques restant faibles, une explosion est dès lors avantageusement évitée. La masse d'enrobage en sable mise en oeuvre n'est par ailleurs pas susceptible d'être à l'origine d'un quelconque dépôt de particules carbonisées, et, relativement thermiquement condutrice, elle assure avantageusement, dans le cas de varistances, un refroidissement de ces varistances pendant les chocs de tension qu'elles encaissent aussi bien qu'àprès ces chocs ; elle est donc avantageusement de nature à en prolonger la durée de vie. En outre, une masse d'enrobage constituée, suivant l'invention, de sable, présente avantageusement une fluidité largement supérieure à celle d'une masse d'enrobage constituée de brai ou de résine, même si celle-ci est chauffée, ce qui permet, outre un remplissage plus aisé du boîtier correspondant, un enrobage plus poussé du ou des composants concernés, et ce qui permet donc un montage plus compact de ces composants, avec le bénéfice d'un encombrement moindre pour l'ensemble. Dans le cas, par exemple, de la mise en oeuvre de varistances, ces varistances peuvent ainsi avantageusement être implantées en longueur, parallèlement au socle du boîtier, et non pas en hauteur, perpendiculairement à ce socle. Enfin, la masse d'enrobage ainsi constituée de sable est avantageusement moins chère qu'une masse d'enrobage constituée de brai ou de résine. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective éclatée, vu de l'avant, d'un appareil de protection suivant l'invention et de l'appareillage électrique sur lequel il doit être rapporté la figure 2 est une vue en perspective éclatée, vu de l'arrière, de cet appareil de protection et du capot qui l'enveloppe ; la figure 3 est une vue en élévation, vu de l'avant, suivant la flèche III de la figure 2, de cet appareil de protection la figure 4 en est, à échelle supérieure, une vue en coupe longitudinale, suivant la ligne brisée IV-IV de la figure 3 la figure 5 en est le schéma. Tel qu'illustré à titre d'exemple sur ces figures, l'appareil de protection 10 suivant l'invention est appliqué à la protection, à l'égard des surtensions, d'un socle de prise de courant 11, et, suivant des modalités décrites plus en détail ultérieurement, il est adapté, pour ce faire, à être rapporté sur le même support 12 que ce socle de prise de courant 11, parallèlement à celui-ci. Le support 12 est donc un support à deux postes, à savoir un poste 111, pour le socle de prise de courant 11, et un poste 10', pour l'appareil de protection 10. De manière connue en soi, les divers composants de l'appareil de protection 10, qui seront détaillés ultérieurement, sont disposés à l'abri d'un boîtier 13. Dans la forme de réalisation représentée, ce boîtier 13 comporte un socle 14 et un couvercle 15 rapporté par deux vis 16 sur le socle 14 à la faveur de deux puits 17 qui, à partir de la paroi de façade 18 du couvercle 15, s'étendent jusqu'à la semelle 19 du socle 14, et il lui est associé, pour son adaptation au support 12, un capot 20. Suivant des dispositions qui, ne relevant pas de la présente invention, ne seront pas décrites ici, ce capot 20 est rendu convenablement solidaire du boîtier 13, par exemple par encliquetage. Dans la forme de réalisation représentée, l'appareil de protection 10 suivant l'invention comporte une pluralité de composants 22, à savoir, trois varistances 22A, dont deux sont établies en parallèle entre deux bornes d'entrée 23 et un point milieu 24 à relier à la terre et dont la troisième est établie en parallèle par rapport aux deux précédentes, un voyant lumineux 22B, avec, en série, sa résistance de protection 22C, ce voyant lumineux 22B et cette résistance de protection 22C étant établis en parallèle par rapport aux varistances 22A et, associé, en série, dès l'entrée de l'ensemble, un fusible 22D, figure 5. Le voyant lumineux 22B signale, tant qu'il est lumineux, le bon fonctionnement de l'ensemble. Dans la forme de réalisation représentée, et ainsi qu'il est visible sur la figure 4, les divers composants 22 sont rapportés sur une carte de circuit imprimé 25 disposée parallèlement à la semelle 19 du socle 14 du boîtier 13, à distance de cette semelle 19. Pour ne pas surcharger la figure 4, seuls ont été représentés sur celle-ci l'une des varistances 22A et le voyant lumineux 22B. Ainsi qu'on le notera, la varistance 22A s'étend parallèlement à la carte de circuit imprimé 25, à distance de celle-ci. Bien entendu, pour le passage de chacun des puits 17 à la faveur desquels interviennent les vis 16, la carte de circuit imprimé 25 présente, localement, une échancrure 26. De manière connue en soi, il est prévu, dans le boîtier 13, une masse d'enrobage 28 entourant au moins partiellement les divers composants 22. Suivant l'invention, le matériau constitutif de cette masse d'enrobage 28 est du sable, et, plus précisément, il s'agit de sable de silice. Par exemple, le diamètre de ses grains est compris entre 0,2 et 0,6 mm. En outre, il est de préférence soigneusement exempt de tout composé métallique. I1 va de soi que ces précisions, données ici seulement à titre illustratif, ne doivent en rien être considérées comme limitatives de l'invention. En pratique, la masse d'enrobage 28 entoure aussi la carte de circuit imprimé 25, en s'étendant de part et d'autre de celle-ci. Pour sa mise en place, le boîtier 13 comporte un orifice de remplissage 29 obturé par un bouchon 30. Dans la forme de réalisation représentée, cet orifice de remplissage 29 est prévu sur la semelle 19 du socle 14 de ce boîtier 13. De préférence, et tel que représenté, pour que le voyant lumineux 22B ne soit pas occulté, l'appareil de protection 10 suivant l'invention comporte, autour de ce voyant lumineux 22B, une cheminée 32, qui s'étend jusqu'à une ouverture 33, obturée par un hublot coloré 34, de la paroi de façade 18 du couvercle 15, et dont le volume interne 36 est ainsi au moins pour l'essentiel libre de toute masse d' enrobage. Dans la forme de réalisation représentée, cette cheminée 32 est formée, pour partie, d'un fourreau 32', qui s'étend à compter de la carte de circuit imprimé 25, en étant éventuellement convenablement assujetti à celle-ci, par exemple par le voyant lumineux 22B, et, pour partie, d'un puits 32", qui s'étend à compter de la paroi de façade 18 du couvercle 15, ledit fourreau 32' et ledit puits 32" s'imbriquant l'un dans l'autre à leur extrémité libre. Enfin, dans la forme de réalisation représentée, l'appareil de protection 10 ainsi constitué est embrochable. I1 comporte, à cet effet, de manière distincte, en saillie sur la surface inférieure de la semelle 19 du socle 14 de son boîtier 13, d'une part, des broches de connexion électrique 37, qui, par exemple, et tel que représenté, sont au nombre de trois, et qui, s'étendant à compter de la carte de circuit imprimé 25, en assurant, par traversée de la semelle 19 du socle 14 du boîtier 13, la solidarisation, à ce socle 14, de cette carte de circuit imprimé 25, sont destinées à coopérer en emboîtement avec des alvéoles 38 du poste 10' du support 12, et, d'autre part, des pattes de maintien mécanique 39, qui, par exemple, sont au nombre de quatre, en étant regroupées par paires, et qui sont elles aussi destinées à coopérer en engagement, par paires, avec des alvéoles 40 de ce poste 10'. Au dos du support 12, il est prévu, au droit du poste 10', un boîtier 42, auquel appartiennent les alvéoles 38 et 40, et qui, suivant des dispositions qui, ne relevant pas de la présente invention, ne seront pas décrites ici, est apte à assurer les connexions électriques nécessaires entre les alvéoles 38 et les alvéoles du socle de prise de courant 11. Bien entendu, au droit du hublot coloré 34 du boîtier 13, la paroi de façade 43 du capot 20 coiffant celui-ci présente un perçage 44. Pour la mise en service de l'appareil de protection 10 suivant l'invention, il suffit de l'embrocher sur le poste 10' du support 12. Dans le cas de la destruction d'une des varistances 22A, le voyant lumineux 22B en signale la mise hors service par son extinction Il suffit, dès lors, de débrocher l'appareil de protection 10 défectueux pour y substituer un autre en état de fonctionnement. Il va de soi cependant que la fixation au support 12 de cet appareil de protection 10 peut se faire autrement que par embrochage. Par exemple, elle peut se faire à l'aide de vis, notamment à l'aide des vis 16, dûment prolongées à cet effet, ou par encliquetage. La présente invention ne se limite d'ailleurs pas à la forme de réalisation représentée, mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne la nature du ou des composants mis en oeuvre. Par exemple, le sable mis en oeuvre peut être formé de billes de verre ou de microballons de verre creux. Le domaine d'application de l'invention n'est pas non plus limité à celui des seuls socles de prise de courant électrique, mais s'étend au contraire aussi bien à celui de n'importe quel autre appareillage électrique. REVENDICATIONS 1. Appareil de protection pour la protection d'un appareillage électrique à l'égard des surtensions, du genre comportant, à l'abri d'un boîtier (13), au moins un composant (22), avec, entourant au moins partiellement ce composant (22), une masse d'enrobage (28), caractérisé en ce que le matériau constitutif de ladite masse d'enrobage (28) est du sable. 2. Appareil de protection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau est du sable de silice. 3. Appareil de protection suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que, son ou ses composants (22) étant rapportés sur une carte de circuit imprimé (25), la masse d'enrobage (28) entoure aussi celle-ci. 4. Appareil de protection suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que son boîtier (13) comporte un orifice de remplissage (29) obturé par un bouchon (30). 5. Appareil de protection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comptant, parmi ses composants (22), un voyant lumineux (22B), il comporte, autour de ce voyant lumineux (22B), une cheminée (32) qui s'étend jusqu'à une ouverture (33) de sa paroi de façade (18) éventuellement obturée par un hublot (34), et dont le volume interne (36) est au moins pour l'essentiel libre de toute masse d'enrobage. 6. Appareil de protection suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, ses composants (22) étant rapportés sur une carte de circuit imprimé (25), ladite cheminée (32) est formée, pour partie, d'un fourreau (32') qui s'étend à compter de ladite carte de circuit imprimé (25), et, pour partie, d'un puits (32") qui s'étend à compter de la paroi de façade (18) du boîtier (13), ledit fourreau (32') et ledit puits (321W) s'imbriquant l'un dans l'autre à leur extrémité. 7. Appareil de protection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que son boîtier (13) est formé d'un socle (14) et d'un couvercle (15) rapporté par des vis (16) sur ce socle. 8. Appareil de protection suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est embrochable. 9. Appareil de protection suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, de manière distincte, d'une part, des broches de connexion électrique (37), et, d'autre part, des pattes de maintien mécanique (39).