Brevet FR2706676A1 — publié le 19941223

Tube interrupteur à vide comportant un isolateur de forme annulaire L'invention concerne le domaine des composants électriques et peut être appliquée à la construction de tubes interrupteurs à vide, dont le boîtier est constitué par deux parties métalliques en forme de capuchons et par un isolateur annulaire, et qui sont par conséquent prévus pour réaliser une coupure dans la gamme des basses tensions. Dans un tube interrupteur à vide connu, qui est utilisé en tant que tube de protection et, par conséquent, sert à réaliser la coupure de courants de l'ordre de grandeur de 1 à 2 kA pour des tensions atteignant jusqu'à environ 1000 V, le carter, qui entoure le contact fixe et le contact mobile axialement par rapport à ce dernier, est constitué par deux parties métalliques en forme de capuchons et par un isolateur annulaire, au moyen duquel les deux parties métalliques en forme de capuchons sont reliées d'une manière étanche au vide au moyen d'un brasage à découpage. La pièce de contact fixe et la pièce de contact mobile, un écran masquant l'isolateur annulaire, et le soufflet associé à la broche de contact mobile, sont disposés axialement les uns derrière les autres à l'intérieur du boîtier. Le soufflet est fixé par brasage, par l'une de ses extrémités, à un disque de support raccordé à la broche de contact mobile (EP 0 254 089 Al). - Dans un autre tube interrupteur à vide connu, qui est prévu pour réaliser la coupure de courants de 12 à 25 kA dans la gamme inférieure de tensions et est prévu par conséquent pour la gamme inférieure de puissances, le boîtier est constitué essentiellement par un isolateur céramique en forme de cylindre creux, qui comporte des plaques d'extrémité métalliques sur ses deux extrémités. Grâce au respect de distances radiales déterminées et à l'utilisation de contacts particuliers, on peut se passer de l'utilisation d'un écran entourant les pièces de contact (DE 42 14550A1). Dans d'autres tubes interrupteurs à vide utilisés dans la gamme des moyennes tensions, il est connu de disposer entre la pièce de contact respective et son espace arrière, notamment également entre la pièce de contact mobile et le soufflet associé au contact mobile, un bouclier de protection en forme de capuchon, qui protège le soufflet et éventuellement une partie isolante associée en forme de cylindre creux ou de disque, vis-à-vis du dépôt d'un matériau d'électrode se déposant par évaporation (brevets US 3 674 958; 3 996 437; 4417 110). A partir d'un tube interrupteur à vide présentant les caractéristiques du préambule de la revendication de protection 1 (EP 0 254 089 AI), l'invention a pour but d'agencer le tube interrupteur à vide de manière qu'avec ce tube on puisse réaliser de façon sûre une coupure de courants de court-circuit dans la gamme allant de 50 à 100 kA, pour des dimensions axiales et radiales aussi faibles que possible. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, grâce au fait que le soufflet est fixé par brasage au niveau de l'une de ses extrémités, à proximité directe de la pièce de contact mobile, sur la broche de contact de cette pièce de contact, que l'isolateur annulaire est disposé concentriquement par rapport au soufflet, I'épaisseur de paroi de l'isolateur étant approximativement égale à sa longueur axiale, et qu'un bouclier de protection en forme de capuchon, ouvert en direction de la section de coupure, est disposé sur le fond de la pièce de contact mobile. De préférence, ce bouclier de protection entoure, par son bord, la zone du fond de la pièce de contact, la distance radiale entre le bord du capuchon et la périphérie de la pièce de contact étant comprise entre environ 2 et 4 mm et la hauteur du bord du capuchon dans la direction axiale de la pièce de contact étant égale au moins à environ 4 mm. Dans un tube interrupteur à vide agencé de cette manière, on peut se passer d'un écran particulier pour protéger la section intérieure d'isolation formée par l'isolateur annulaire, étant donné qu'une surface frontale, agencée de manière à être relativement large, de l'isolateur annulaire est tournée à l'opposé de la zone de contact. Éventuellement, on peut prolonger cette section d'isolation par un évidement axial. Grâce à la disposition concentrique de l'isolateur annulaire par rapport au soufflet et grâce à l'utilisation d'un capuchon de protection particulier, le soufflet est en outre protégé vis-à-vis de charges électriques, en raison d'arcs électriques partiels, de sorte qu'il ne peut pas se produire une défaillance prématurée du soufflet sous l'effet d'influences thermiques, provoquées électriquement. En particulier, on empêche que les points de base d'arcs électriques puissent se déplacer sur la surface extérieure de la pièce de contact mobile en direction de la broche de contact et, par conséquent, également sur le soufflet. Ceci est obtenu essentiellement par le fait qu'à l'aide du bouclier de protection en forme de capuchon est créé un espace sans champ électrique, dans lequel les points formant pieds de l'arc électrique, qui se déplacent dans la direction axiale du contact de coupure mobile, ne peuvent plus être entraînés ou captés. Un tube interrupteur à vide agencé conformément à l'invention se caractérise par conséquent par une forme de réalisation ramassée aussi bien dans la direction axiale que dans la direction radiale, pour un pouvoir de coupure élevé. Sur la figure on a représenté un exemple de réalisation du nouveau tube interrupteur à vide. Conformément à la figure, une broche de contact fixe 3, comportant une zone de jonction 31, est associée à une pièce de contact fixe I. En outre, une broche de contact 4 comportant une zone de jonction 41 reliant la broche de contact à la base de la pièce de contact est associée à une pièce de contact mobile 2. Les deux pièces de contact 1 et 2 sont entourées par un boîtier, qui est constitué par un capuchon métallique inférieur 5, un isolateur annulaire 6 et un capuchon métallique supérieur 7. Le capuchon inférieur est fixé directement par brasage à la broche de contact fixe 3, tandis que le capuchon supérieur 7 est relié d'une manière étanche au vide par l'intermédiaire d'un soufflet 10 à la zone de jonction 41 de la broche de contact mobile 4. Les deux capuchons 5 et 7 sont reliés à l'isolateur annulaire 6 au moyen d'un brasage à découpage. L'épaisseur radiale de paroi D de l'isolateur annulaire 6 est choisie approximativement égale à la longueur axiale L de l'isolateur. L'expression "approximativement égale à" désigne un écart égal au maximum à + 30 %. - En raison de ce dimensionnement de l'isolateur annulaire 6 et du brasage à découpage prévu dans la zone extérieure de la surface frontale de l'isolateur, ce dernier est pourvu, au niveau de la surface frontale tournée à l'opposé des pièces de contact 1 et 3, d'une surface isolante annulaire de largeur suffisante pour garantir la résistance interne à l'isolement du tube interrupteur à vide. Éventuellement, pour accroître cette résistance intérieure d'isolement, on peut prévoir un petit évidement circonférentiel en gorge circulaire. L'agencement du point de vue construction du boîtier du tube interrupteur à vide est tel que le potentiel associé à la pièce de contact fixe 1 est appliqué par l'intermédiaire du capuchon métallique 5 jusque dans l'espace arrière de la pièce de contact mobile 2 et par conséquent jusqu'à proximité du soufflet 10. Cette disposition permet d'éviter de façon sûre des accroissements du potentiel du capuchon métallique 7 par rapport à la broche de contact 4, qui sont provoqués par une influence d'arcs électriques et entraîneraient un flux de courant passant par le soufflet 10. Enfin, sur la base de la pièce de contact mobile 2 est disposé un bouclier de protection en forme de capuchon 9, qui est réalisé de façon appropriée en cuivre et est ouvert en direction de la section de coupure de sorte que sa distance radiale r par rapport à la pièce de contact est égale à environ 2 à 4 mm et que sa hauteur axiale s est égale à environ 4 à 6 mm. Ceci garantit que des arcs électriques partiels, qui se forment éventuellement et dont les pieds tendent à se déplacer sur la paroi extérieure de la pièce de contact mobile 2 en direction de la broche de contact 4, sont collectés dans l'espace sans champ, qui est formé par le bouclier de protection en forme de capuchon, et par conséquent les arcs électriques partiels correspondants viennent à s'éteindre. - Le bouclier de protection 9 peut être disposé sur un épaulement de la zone de jonction 41 et son diamètre peut être réduit. Pour les deux pièces de contact I et 2, on peut utiliser par exemple des contacts en forme de pots, qui sont réalisés sous la forme de contacts à champ radial ou à champ magnétique axial. Cependant, on peut également envisager d'utiliser d'autres formes connues de contacts. REVENDICATIONS 1. Tube interrupteur à vide comportant un contact fixe et un contact déplaçable axialement par rapport au précédent, et un soufflet fixé par brasage à la broche de contact du contact mobile, ainsi qu'un boîtier constitué par deux pièces métalliques en forme de capuchons et par un isolateur de forme annulaire, qui entoure directement les pièces de contact et le soufflet, caractérisé en ce que le soufflet (10) est fixé par brasage au niveau de l'une de ses extrémités, à proximité directe de la pièce de contact mobile (2), sur la broche de contact (4,41) de cette pièce de contact, que l'isolateur annulaire (6) est disposé concentriquement par rapport au soufflet (10), I'épaisseur de paroi (D) de l'isolateur étant approximativement égale à sa longueur axiale (L), et qu'un bouclier de protection (9) en forme de capuchon, ouvert en direction de la section de coupure, est disposé sur le fond de la pièce de contact mobile (2). 2. Tube interrupteur à vide suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le bouclier de protection en forme de capuchon entoure, par son bord, la zone du fond de la pièce de contact, la distance radiale (r) entre le bord du capuchon et la périphérie de la pièce de contact (2) étant comprise entre environ 2 et 4 mm et la hauteur (h) du bord du capuchon dans la direction axiale de la pièce de contact (2) étant égale au moins à environ 4 mm. 3. Tube interrupteur à vide suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le bouclier de protection en forme de capuchon (9) est réalisé en cuivre.