Brevet FR2702878A1 — publié le 19940923

L'invention concerne un disjoncteur électrique du type à vide et un procédé pour sa fabrication. La demande de brevet japonais publiée avant examen Hei-1-107429 décrit un disjoncteur électrique du type à vide de l'art antérieur comportant un tube céramique replié et des capots métalliques fermant respectivement de façon étanche des extrémités du tube, et un autre disjoncteur électrique du type à vide de l'art antérieur possédant des tubes cylindriques céramiques raccordés entre eux par un élément métallique. La demande de brevet japonais publiée avant examen Shou-54-129369 décrit un autre disjoncteur électrique du type à vide de l'art antérieur, qui possède des tubes cylindriques en verre, qui sont raccordés entre eux par un élément métallique et sont supportés dans un tube électriquement isolant en résine synthétique, au moyen d'un insert en caoutchouc. Un but de la présente invention est de fournir un disjoncteur électrique du type à vide, qui permette de monter aisément un couple de contacts à l'intérieur et dans lequel une décharge de cheminement sur le disjoncteur est empêchée de façon sûre, et de fournir un procédé de fabrication de ce disjoncteur. Conformément à la présente invention, un disjoncteur électrique du type à vide comprend au moins un couple de contacts, dont l'un au moins est mobile dans une direction axiale du disjoncteur pour venir en contact avec un autre contact et s'en écarter, et un boîtier électriquement isolant servant à loger les contacts d'une manière hermétiquement étanche, et qui possède des première et seconde parties, dont l'une au moins comporte une extrémité possédant une ouverture permettant le montage des contacts dans le boîtier, à travers ce dernier, lors de l'assemblage du boîtier, tandis que l'autre desdites première et seconde parties du boîtier recouvre l'ouverture, et les première et seconde parties du boîtier sont réalisées en verre et sont raccordées de façon fixe entre elles, au niveau d'une extrémité, par une soudure verre-sur-verre. Selon la présente invention, un procédé pour fabriquer un disjoncteur électrique du type à vide comprend les étapes consistant à monter au moins un couple de contacts dans un boîtier électriquement isolant comprenant des première et seconde partiels, qui sont toutes deux réalisées en verrue, à travers une ouverture d'une extrémité d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier, lors de l'assemblage de ce dernier, et raccorder de façon fixe des première et seconde parties du boîtier l'une à l'autre, à une extrémité, au moyen d'un soudage verre-sur-verre. Étant donné que les première et seconde parties du boîtier électriquement isolant divisé sont toutes deux réalisées en verre et qu'elles sont raccordées de façon fixe entre elles au moyen du soudage verre-sur-verre, le boîtier ne peut pas contenir d'éléments métalliques à l'intérieur, bien qu'il soit divisé en au moins deux parties pour faciliter le montage des contacts en lui-même. C'est pourquoi ceci empêche de façon sûre une décharge de cheminement à partir du disjoncteur, provoquée par des éléments métalliques dans le disjoncteur. Si les première et seconde parties du boîtier électriquement isolant divisé sont réalisées en céramique, il est nécessaire que l'élément métallique accélérant la décharge de cheminement raccorde de façon fixe les première et seconde parties du boîtier l'une à l'autre. Le disjoncteur peut en outre comporter un élément de liaison en verre disposé entre les première et seconde parties du boîtier de sorte que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe entre elles par le soudage verre-sur-verre établi entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison. De préférence la température de fusion du verre de l'élément de liaison est inférieure aux températures de fusion des première et seconde parties du boîtier. Les première et seconde parties du boîtier peuvent être raccordées de façon fixe l'une à l'autre au moyen d'un soudage direct et de préférence partiel, au niveau de l'extrémité, du verre de la première partie du boîtier et du verre de la seconde partie du boîtier, sans l'élément de liaison, par exemple à l'aide d'un faisceau laser de préférence sous vide. I1 est préférable que l'une des première et seconde parties du boîtier possède une rainure s'étendant autour de l'ouverture, que l'autre des première et seconde parties du boîtier possède une partie saillante s'étendant autour de l'ouverture et logée dans la rainure, que l'élément de liaison soit disposé entre la rainure et la partie saillante, et que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe entre elles par le soudage verre-sur-verre entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison. Au moins l'une des première et seconde parties du boîtier peut être élargie dans une position proche de l'extrémité, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale, de sorte qu'une concentration de contraintes dans le boîtier au niveau de la position proche de l'extrémité est réduite.Au moins l'une des première et seconde parties du boîtier peut être élargie dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale de sorte que le boîtier possède une autre ouverture, dont le diamètre est inférieur au diamètre de l'ouverture mentionnée précédemment de manière à supporter un arbre d'extrémité ou au moins l'un des contacts. I1 est préférable qu'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier possède une portion s'étendant radialement vers l'intérieur et que cette portion possède au moins une partie saillante servant à accroître l'étendue en surface du boîtier. L'ouverture peut loger un élément électriquement conducteur qui s'étend essentiellement dans la direction axiale de manière à entourer les contacts. On peut exécuter le soudage verre-sur-verre en faisant fondre le verre d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier et en faisant durcir ensuite ce verre, en faisant fondre le verre de l'élément de liaison et en faisant durcir ensuite ce verre. On peut faire fondre le verre de l'élément de liaison soit à une température qui n'est pas inférieure à une température de fusion de l'élément de liaison et est inférieure aux températures de fusion à la fois des première et seconde parties du boîtier. I1 est préférable que la rainure soit disposée sur une face verticalement inférieure à la partie saillante lorsque le soudage est exécuté par fusion de l'élément de liaison lors de l'étape de raccordement. I1 est préférable que les températures de portions des première et seconde parties du boîtier autres que l'extrémité soient maintenues inférieures aux températures de fusion de première et seconde parties du boîtier et au voisinage des températures de fusion de ces parties lors de la fusion du verre d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier, au niveau de ladite extrémité. L'état de vide dans le boîtier peut être établi au moyen de l'exécution du soudage dans un four dans lequel le vide a été établi, ou bien au moyen de l'établissement du vide à l'intérieur du boîtier après le soudage. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire les modes de réalisation particuliers en se référant au dessin, dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle schématique montrant une forme de réalisation d'un disjoncteur électrique du type à vide selon la présente invention; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale schématique montrant une forme de réalisation d'un joint formé au moyen du soudage verre-sur-verre aux extrémités des parties du boîtier, conformément à la présente invention; et - la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle schématique montrant une autre forme de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté sur les figures 1-3, un contact d'électrode fixe 1, qui s'étend à partir d'un élément d'électrode fixe 2, est disposé coaxialement et en face d'un contact d'électrode mobile 3 qui s'étend à partir d'un élément d'électrode mobile 4 dans un tube électriquement isolant 10 qui est réalisé en un verre à point de fusion élevé et est divisé en un élément latéral fixe 11 et en un élément latéral mobile 12. L'élément fixe 11 du tube électriquement isolant et l'élément mobile 12 du tube électriquement isolant sont réunis par un joint formé par un soudage verre-sur-verre et la position de contact entre le contact d'électrode fixe 1 et le contact d'électrode mobile 3 se situe au niveau d'un côté radialement intérieur du joint. Une extrémité llB de l'ouverture de l'élément 11 et une extrémité 12B de l'ouverture de l'élément 12, qui se font face, sont disposées sur des parties respectives de diamètre important de ces éléments, et une extrémité lIA d'ouverture de l'élément 11 et une extrémité 12A d'ouverture de l'élément 12 au niveau d'extrémités terminales respectives d'un disjoncteur du type à vide, sont disposées dans des parties respectives de faible diamètre du disjoncteur.Une portion de tube de diamètre important 11E, une portion 11F qui s'étend radialement vers l'intérieur, et une portion 11G de tube de faible diamètre s'étendent entre l'extrémité d'ouverture 11B et l'extrémité d'ouver- ture 11A, et une portion de tube de diamètre important 12E, une portion 12F qui s'étend radialement vers l'intérieur et une portion de tube 12G de faible diamètre s'étendent entre l'extrémité d'ouverture 12B et l'extrémité d'ouverture 12A. L'extrémité d'ouverture 11B possède une rainure lîD qui s'étend autour des contacts 1 et 3, et l'extrémité d'ouverture 12A comprend une partie saillante 12D qui s'étend autour des contacts 1 et 3 et est logée par la rainure 11D. On place, on fait fondre et on fait durcir ultérieurement une partie 13D d'une masse de verre à bas point de fusion 13, entre la partie saillante 12D et la rainure 11D. On enfonce une autre partie de la masse de verre à bas point de fusion 13 entre les extrémités d'ouverture 11B et 12B pour qu'elle soit refoulée lors de la fusion du verre à bas point de fusion 13.Les portions de tube de faible diamètre 11G et 12G peuvent être supprimées du tube électriquement isolant 10 de sorte que le tube 10 se termine au niveau des portions 11F et 12F qui s 'étendent radialement vers l'intérieur. L'élément d'électrode fixe 2 est supporté par la portion de tube de faible diamètre llG par l'intermédiaire d'un capuchon métallique latéral fixe 7, et l'élément d'électrode mobile 4 est supporté par la portion de tube de faible diamètre 12G par l'intermédiaire d'un soufflet métallique 6 et d'un capuchon métallique latéral mobile 8 de sorte que l'on obtient un disjoncteur du type à vide hermétiquement étanche. Un bouclier électriquement conducteur 5 est disposé à l'intérieur du tube 10 en étant séparé des contacts 1 et 3 par une distance d'isolation électrique suffisante. Le bouclier électriquement conducteur 5 est disposé axialement entre les portions 11F et 12F qui s'étendent radialement vers l'intérieur. Les portions de tube de faible diamètre 11G et 12G possèdent des parties saillantes respectives 11C et 12C qui s'étendent radialement de manière à accroître l'étendue en surface de la longueur superficielle du disjoncteur. Les parties saillantes lîC et 12C ne s 'étendent pas radialement vers l'extérieur au-delà des portions de tube de diamètre important 11E et 12E. Étant donné que les parties saillantes 11C et 12C s'étendent radialement entre les portions de tube de faible diamètre 11G et 12G et les portions de tube de diamètre important 11E et 12E, on peut obtenir un disjoncteur ayant une dimension radiale faible tout en conservant une longueur de surface importante pour empêcher une décharge de cheminement.Comme cela est représenté sur la figure 2, les portions 11F et 12F, qui s 'étendent radialement vers l'intérieur, peuvent posséder des parties saillantes respectives 11H et 12H qui s 'étendent axialement de manière à accroître l'étendue en surface ou la longueur superficielle du disjoncteur. Lorsque le disjoncteur est à l'état assemblé, on introduit le blindage 5 et les contacts d'électrode 1 et 3 dans au moins l'une des parties de boîtier 11 et 12 par l'intermédiaire d'au moins l'une des extrémités d'ouverture 113 et 12B, et on réunit les capuchons 7 et 8 et le soufflet 6 respectivement aux parties de boîtier 11 et 12, et ensuite on associe entre elles les parties de boîtier 11 et 12 . Avant de réunir les parties de boîtier 11 et 12 entre elles par soudage, on insère une poudre, non à l'état fondu, du verre à bas point de fusion 13 dans la rainure 11D tout en maintenant l'extrémité ouverte de la rainure 11D verticalement au-dessus de son fond, au moyen d'un gabarit installé dans le four pour empêcher que la poudre de verre non à l'état fondu ne sorte de la rainure llD sous l'action de la pesanteur. Après avoir inséré la poudre de verre à l'état non fondu dans la rainure 11D, les parties de boîtier 11 et 12 sont repoussées l'une contre l'autre sous l'action de la pesanteur de telle sorte que la partie saillante 12D est introduite correctement dans la rainure 11D, et on établit le vide à l'intérieur du four et on chauffe ce dernier à une température inférieure aux températures de fusion des parties de boîtier 11 et 12 et non inférieure à la température de fusion du verre à bas point de fusion 13. Ensuite, on supprime l'état de vide dans le four et on refroidit ce dernier de sorte que le verre à bas point de fusion 13 durcit en raccordant de façon fixe les parties de boîtier 11 et 12 par soudage. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur électrique du type à vide, comprenant au moins un couple de contacts, dont l'un au moins est mobile dans une direction axiale du disjoncteur pour venir en contact avec un autre contact et s'en écarter, et un boîtier électriquement isolant servant à loger les contacts d'une manière hermétiquement étanche, caractérisé en ce que le boîtier électriquement isolant (10) possède des première et seconde parties (11, 12), dont l'une au moins comporte une extrémité (lob, 12B) possédant une ouverture permettant le montage des contacts dans le boîtier, à travers ce dernier, lors de l'assemblage du boîtier, tandis que l'autre desdites première et seconde parties du boîtier recouvre l'ouverture, et que les première et seconde parties du boîtier sont réalisées en verre et sont raccordées de façon fixe entre elles , au niveau d'une extrémité, par une soudure verre-sur-verre. 2. Disjoncteur électrique du type à vis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disjoncteur comporte en outre un élément de liaison (13) disposé entre les première et seconde parties du boîtier, que cet élément de liaison est réalisé en verre et que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe entre elles au moyen d'une soudure verre-sur-verre entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison, et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison. 3. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température de fusion du verre de l'élément de liaison (13) est inférieure aux températures de fusion des première et seconde parties (11, 12) du boîtier. 4. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde parties (11, 12) du boîtier sont raccordées de façon fixe l'une à l'autre par soudage direct, à une extrémité, du verre de la première partie du boîtier et du verre de la seconde partie du boîtier. 5. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disjoncteur comporte en outre un élément de liaison (13) disposé entre les première et seconde parties du boîtier, que l'élément de liaison est réalisé en verre, que l'une (11) des première et seconde parties du boîtier possède une rainure (lad) qui s'étend autour de l'ouverture, qu'une autre (12) des première et seconde parties du boîtier possède une partie saillante (12D) qui s'étend autour de l'ouverture et est logée dans la rainure, que l'élément de liaison (13) est disposé entre la rainure et la partie saillante et que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe entre elles au moyen d'un soudage verre-surverre entre le verre de la première partie du boîtier et l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison. 6. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde parties (11, 12) du boîtier est élargie dans une position proche de l'extrémité, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale. 7. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde parties (11, 12) du boîtier est élargie dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale. 8. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier comporte une portion (11G, 12G) qui s'étend radialement vers l'intérieur, et que cette portion possède au moins une partie saillante (11C, 12C) servant à accroître l'étendue en surface du boîtier. 9. Disjoncteur électrique du type à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture loge un élément électriquement conducteur (5) qui s'étend sensiblement dans la direction axiale en entourant les contacts. 10. Procédé pour fabriquer un disjoncteur électrique du type à vide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à monter au moins un couple de contacts (1, 3) dans un boîtier électriquement isolant (10) comprenant des première et seconde parties (11, 12), qui sont toutes deux réalisées en verre, à travers une ouverture d'une extrémité d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier, lors de l'assemblage de ce dernier, et raccorder de façon fixe des première et seconde parties du boîtier l'une à l'autre, à une extrémité, au moyen d'un soudage verre-sur-verre. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément de liaison (13) réalisé en verre est disposé entre les première et seconde parties du boîtier et que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe l'une à l'autre au moyen d'un soudage verre-sur-verre entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe l'une à l'autre au moyen d'un soudage direct, à une extrémité, du verre de la première partie du boîtier et du verre de la seconde partie du boîtier. 13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l'étape consistant à élargir au moins l'une des première et seconde parties du boîtier, dans une position proche de l'extrémité, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale avant l'étape de montage. 14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on monte également dans le boîtier, lors de l'étape de montage, un élément électriquement conducteur (5), qui s'étend sensiblement dans une direction axiale du disjoncteur de manière à entourer les contacts. 15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le soudage verre-sur-verre est exécuté en faisant fondre le verre d'au moins l'une des première et seconde parties et faisant durcir ensuite ce verre. 16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un élément de liaison (13) en verre est disposé entre les première et seconde parties du boîtier, que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe l'une à l'autre au moyen du soudage verre-sur-verre entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison, et que le soudage verre-sur-verre est réalisé en faisant fondre le verre de l'élément de liaison et en faisant durcir ensuite ce verre. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on fait fondre le verre de l'élément de liaison (13) à une température qui n' est pas inférieure à la température de fusion de l'élément de liaison et est inférieure aux températures de fusion des première et seconde parties du boîtier. 18. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'une des première et seconde parties du boîtier possède une rainure (ils) qui s'étend autour de l'ouverture, que l'autre des première et seconde parties du boîtier possède une partie saillante (12d) qui s'étend autour de l'ouverture et est logée dans la rainure, qu 'un élément de liaison (13) en verre est disposé entre la rainure et la partie saillante lors de l'étape de raccordement, que les première et seconde parties du boîtier sont raccordées de façon fixe entre elles au moyen du soudage verre-sur-verre entre le verre de la première partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison et entre le verre de la seconde partie du boîtier et le verre de l'élément de liaison, et la rainure est disposée sur une face qui est verticalement plus basse que la partie saillante, lors de l'étape de raccordement. 19. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le soudage verre-sur-verre est exécuté au moyen du soudage direct du verre de la première partie du boîtier et du verre de la seconde partie du boîtier, au niveau de l'extrémité, moyennant une fusion du verre d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier et du durcissement ultérieur du verre. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que les températures de portions des première et seconde parties du boîtier, autres que l'extrémité, sont maintenues inférieures aux températures de fusion à la fois des première et seconde parties du boîtier et à proximité des températures de fusion de ces parties, lors de la fusion du verre d'au moins l'une des première et seconde parties du boîtier, au niveau de ladite extrémité.