Brevet FR2719150A1 — publié le 19951027

i La présente invention concerne un dispositif passe-tige pour appareils électriques de puissance, notamment pour transformateurs. On connaît déjà dans l'état de la technique des dispositifs passe-tiges, destinés à être fixés sur une tige de sortie basse-tension d'un transformateur. Un tel composant possède une fonction électrique, consistant à amener le courant de sortie du transformateur depuis les enroulements de sortie, situés à l'intérieur de la carcasse du transformateur, jusqu'à des circuits électriques exter- nes, tout en assurant une isolation électrique sans faille entre la tige conductrice et la carcasse. Afin de remplir cette fonction électrique en toute sécurité pendant de longues années, un passe-tige doit également présenter des caractéristiques de tenue mécanique, par rapport aux températures de fonctionnement (jusqu'à 250 C), aux vibrations, et aux contraintes statiques dûes au montage ou à l'utilisation du dispositif. De ce fait, les passe-tiges connus comportent en général un couvercle en céramique ou en matériau thermo- durci du genre époxy, en forme de jupe, pourvu d'une zone annulaire traversant un orifice aménagé dans la paroi d'un transformateur, et un corps annulaire situé de l'autre côté de la paroi par rapport au couvercle, ledit corps coopérant avec le couvercle pour enserrer la paroi du transformateur de manière à présenter un assemblage mécaniquement solide, et électriquement isolant par rapport à la tige conductri- ce. De plus, la cohésion de l'ensemble est assurée par des écrous de fixation vissés aux extrémités de la tige de sortie. Les passe-tige connus ne répondent pas toujours de façon suffisante aux contraintes quelquefois contraires auxquelles ils doivent faire face. Ainsi, la solidité de l'ensemble plaide en faveur d'un composant relativement massif et rigide. Mais cela est en contradiction avec la nécessité de ne percer dans la paroi du transformateur que des orifices de passage de diamètre limité, ou avec la nécessité d'une certaine souplesse pour faciliter le montage du passe-tige. D'autre part, compte tenu du fait que les transformateurs renferment en général un fluide à haute température, tel que de l'huile ou un gaz, il est nécessaire de s'assurer de la bonne étanchéité du disposi- tif, et ceci pendant une longue période d'utilisation. Eu égard aux exigences ci-dessus, les passe-tige selon l'état de la technique présentent un certain nombre d'inconvénients. Pourvus d'un corps et d'un couvercle en céramique, ils résistent bien aux températures élevées, mais très mal aux contraintes mécaniques importantes, aux chocs ou aux vibrations, et ce d'autant plus qu'ils sont lourds et volumineux. De plus, les passe-tige connus comportent des joints d'étanchéité apparents, dont la tenue dans le temps est limitée par les agressions externes de toute nature: corrosion, poussière, rayons ultraviolets, et autres agents. Etant donné cet état de la technique, l'invention a pour but de fournir un dispositif passe-tige résolvant les problèmes posés, et proposant une structure qui lui confère un poids et un encombrement réduits, une grande résistance mécanique, et une facilité de montage supérieure aux dispositifs connus. A cet effet, l'invention concerne un dispositif passe-tige, notamment pour transformateur électrique, enfilé sur une tige de sortie de transformateur au niveau d'un orifice aménagé dans sa paroi, ledit dispositif com- prenant un corps situé d'un premier côté de la paroi et un couvercle situé d'un second côté de la paroi et des moyens de fixation pour enserrer ladite paroi entre ledit corps et ledit couvercle, dispositif caractérisé en ce que ledit couvercle et ledit corps sont en matière plastique résis- tant aux températures élevées allant jusqu'à 250 C environ. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - ledit couvercle comporte une cavité cylindrique de diamètre égal au diamètre de l'orifice de la paroi, et ledit corps comporte une projection cylindrique annulaire de hauteur supérieure à l'épaisseur de la paroi, et dont le diamètre interne correspond au diamètre de la tige, et le diamètre externe étant sensiblement égal au diamètre de l'orifice de la paroi, de sorte que, lorsque le dispositif est monté de part et d'autre de la paroi, la face externe de ladite projection fait office d'élément de centrage du corps et du couvercle par rapport à l'orifice de la paroi; - ladite matière plastique est un polytéréphta- late de butylène; - ladite matière plastique est un polyamide, notamment un polyamide imide; - ledit couvercle comporte une cavité cylindrique de diamètre égal au diamètre de l'orifice de la paroi, et ledit corps comporte une projection cylindrique annulaire de hauteur supérieure à l'épaisseur de la paroi, et dont le diamètre interne correspond au diamètre de la tige, le diamètre externe étant sensiblement égal au diamètre de l'orifice de la paroi, de sorte que, lorsque le dispositif est monté de part et d'autre de la paroi, la face externe de ladite projection fait office d'élément de centrage du corps et du couvercle par rapport à l'orifice de la paroi; - ledit corps et ledit couvercle comportent, dans des faces de contact respectives avec la paroi, des rainures annulaires pourvues d'un joint d'étanchéité, disposé de façon à être isolés de l'air ambiant lorsque le dispositif passe-tige est monté; - ledit couvercle comporte, dans une face supérieure distante de la paroi, une ouverture cylindrique centrée sur l'axe du couvercle, d'une profondeur suffisante pour recevoir au moins une rondelle de serrage élastique; - ladite ouverture cylindrique se présente sous la forme de deux cylindres coaxiaux juxtaposés, à savoir un premier cylindre de fort diamètre situé au voisinage de ladite face supérieure et destiné à recevoir une ou plusieurs rondelles de serrage, et un second cylindre de diamètre plus faible destiné à recevoir un joint d'étan- chéité et une entretoise; - ladite entretoise présente une partie radiale s'étendant dans ledit premier cylindre, et une partie axiale située dans ledit second cylindre; - ladite entretoise est en matière plastique, notamment en polytéréphtalate de butylène renforcé par des fibres de verre; - ledit joint d'étanchéité est en matière élastomère fluorée carbonée, en téflon ou en silicone. L'invention va être décrite plus en détail ci- dessous en se référant aux dessins annexés donnés unique- ment à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un dispositif passe-tige selon l'état de la technique. - La Figure 2 est une vue en élévation et en coupe d'un dispositif passe-tige selon l'invention. Il est à noter que l'invention est décrite à titre d'exemple dans son application à un transformateur électrique, étant entendu qu'elle peut trouver des applica- tions dans tout autre domaine dans lequel il est nécessaire de faire passer de façon isolée une tige conductrice d'un premier milieu à haute température vers un second milieu. On se réfère à la Figure 1, représentant un dispositif passe-tige connu. Dans cette Figure, on a représenté un dispositif passe-tige 1 composé principale- ment d'un couvercle 3 et d'un corps 5 disposés sur une tige 7, de part et d'autre d'une paroi métallique 9, par exemple la paroi d'un transformateur. La tige 7 et la partie inférieure du couvercle 3 traversent la paroi 9 au niveau d'un orifice 11 aménagé dans celle-ci. Le couvercle 3 présente une forme sensiblement tronconique en forme de jupe, et est réalisé en porcelaine ou en céramique, de même que le corps 5. Les divers composants sont serrés sur la tige 7 par l'intermédiaire notamment d'un écrou 13 et d'un contre-écrou 15. L'étan- chéité du montage des différents composants est assuré par des joints en élastomère 17, 19, 21, 23 et 25. Ce dispositif passe-tige connu présente l'incon- vénient d'une certaine fragilité, du fait notamment de son couvercle en céramique qui résiste mal aux vibrations et aux chocs, et nécessite de ce fait un remplacement fré- quent. De plus, les passe-tiges avec des couvercles en céramique sont relativement volumineux, y compris au voisi- nage de la paroi 9, ce qui impose le per,çage d'orifices 11 de diamètre relativement fort dans cette paroi. En outre, les différents joints d'étanchéité 17, 19, 21, 23 et 25 ont au moins un côté en contact avec l'air ambiant et les agents corrosifs extérieurs, et le diélectrique intérieur, ce qui entraîne la dégradation des joints et limite la durée de vie de l'ensemble. On se réfère à la Figure 2, qui correspond à un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le passe- tige 31 représenté dans cette Figure comporte également un corps 33 situé d'un premier côté d'une paroi 9 et un couvercle 35 situé de l'autre côté de cette paroi. Le corps 33 et le couvercle 35 sont réalisés en une matière plasti- que présentant une bonne tenue mécanique aux températures allant jusqu'à 250 C, environ. A cet effet, on utilise notamment du polytéréphtalate de butylène (PBT), ou un polyamide, notamment un polyamide imide (PAI). Le corps 33 et le couvercle 35 sont disposés sur la tige 7 qui traverse la paroi 9 au niveau d'un orifice 11 aménagé dans celle-ci. Le corps 33 et le couvercle 35 sont maintenus ensemble et contre les faces de la paroi par l'intermédiaire d'écrous 37, 39 vissés sur la tige 7. Le couvercle 35 présente une forme générale sensiblement cylindrique, avec une face supérieure 41 et une face inférieure 43, cette dernière étant en contact avec la paroi 9. Le couvercle 35 comporte au voisinage de sa paroi inférieure 43 une cavité cylindrique 45 dont l'axe est confondu avec l'axe 47 de la tige, et dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'orifice 11 de la paroi 9. Le couvercle 35 comporte en outre, au voisinage de sa face supérieure 41, une ouverture cylindrique centrée sur l'axe 47 du couvercle ou de la tige 7, présentant une profondeur suffisante pour recevoir une rondelle de serrage 49, notamment en laiton, et une ou plusieurs rondelles élastiques 50 en acier qui permettent du fait de leur élasticité, de maintenir les joints d'étanchéité 53, 57, 57' en pression, même en cas de dilatation thermique de la tige 7. De préférence, l'ouverture cylindrique 49 se présente sous la forme de deux cylindres coaxiaux 49a et 49b juxtaposés, à savoir un premier cylindre 49a de relativement fort diamètre situé au voisinage de la face supérieure du couvercle, et destiné à recevoir les rondel- les 49, 50, et un second cylindre 49b de diamètre plus faible destiné à recevoir une entretoise 51 et un joint d'étanchéité 53. De préférence, l'entretoise 51 présente une partie radiale 51a s'étendant dans la partie inférieure du premier cylindre 49a, et une partie axiale 51b s'éten- dant dans le second cylindre 49b. Cette entretoise est réalisée notamment en une matière plastique renforcée en fibres de verre, par exemple du PBT à 20% de fibres de verre, ou du polyamide (40% de fibres de verre) ou polya- mide imide, comme le corps et le couvercle. Le joint d'étanchéité 53 est de préférence en une matière élastomère résistant aux hautes températures (notamment du "Viton", fabriqué par la Société Dupont de Nemours), fluorée carbonée, en téflon ou en silicone. Le joint d'étanchéité est monté avec un fort serrage, par exemple un coefficient de compression de 25%, de façon à ce qu'il soit comprimé radialement entre le couvercle 35 et la tige 47, pour fournir une étanchéité de très bonne qualité, même en cas de dilatation de la tige 7 sous l'effet de la température. Le couvercle 35 comporte par ailleurs une rainure annulaire 55 aménagée dans sa face inférieure 43 en contact avec la paroi 9. Cette rainure annulaire 55 est destinée à recevoir un joint d'étanchéité 57 de caractéristiques similaires à celles du joint d'étanchéité 53 mentionnées précédemment. Le corps 33 du dispositif passe-tige selon l'invention comporte une projection cylindrique annulaire 59 de hauteur supérieure à l'épaisseur de la paroi 9, et dont le diamètre interne correspond au diamètre de la tige 7, son diamètre externe étant sensiblement égal au diamètre de l'orifice 11 de la paroi. Ainsi, lorsque le dispositif passe-tige est monté de part et d'autre de la paroi, la face externe de la projection 59 fait office d'élément de centrage du corps 33 et du couvercle 35 par rapport à l'orifice 11 de la paroi. En outre, l'épaisseur 61 de la projection cylindrique 59 fait office d'isolant électrique. Pour améliorer l'isolation électrique, l'homme du métier pourra aisément prévoir de donner à la projection cylindri- que 59 une hauteur et une épaisseur suffisantes. De préférence, le corps 33 présente dans sa face supérieure 63 en contact avec la paroi, une rainure annulaire 55' similaire à la rainure 55 du couvercle, et destinée elle aussi à recevoir un joint d'étanchéité 57'. De plus, le corps 33 présente au niveau de sa paroi inférieure 65 un renfoncement hexagonal 67 dans lequel vient se loger l'écrou de serrage 39, de façon à l'immobi- liser en rotation. En outre, afin d'immobiliser la tige 7 par rapport à l'écrou 39 pour faciliter le montage et le démontage du dispositif, il est prévu d'utiliser entre la tige et l'écrou un produit de collage anaérobie, par exemple du diméthécrylate ester. Il résulte de ce qui précède que le dispositif passe-tige selon l'invention est conçu pour résoudre les inconvénients des passe-tiges selon l'état de la technique. En effet, l'utilisation d'une matière plastique appropriée pour la fabrication du corps 33 et du couvercle permet d'éliminer les composants en céramique, et donc d'augmenter considérablement la tenue du dispositif aux vibrations, et aux chocs, tout en fournissant une tenue analogue aux contraintes mécaniques constantes et aux températures élevées. En outre, la structure particulière du corps et du couvercle permet d'assurer un montage aisé et auto- centré par rapport à la tige 7. Enfin, l'ensemble des joints d'étanchéité est disposé à l'intérieur des compo- sants du dispositif, sans aucun contact avec l'air ambiant ou les agents corrosifs, de sorte que l'étanchéité de ce dispositif se trouve considérablement améliorée. REVENDICATIONS 1. Dispositif passe-tige (31), notamment pour transformateur électrique, enfilé sur une tige (7) de sortie de transformateur au niveau d'un orifice (11) aménagé dans sa paroi (9), ledit dispositif comprenant un corps (33) situé d'un premier côté de la paroi et un couvercle (35) situé d'un second côté de la paroi et des moyens de fixation (37, 39) pour enserrer ladite paroi entre ledit corps et ledit couvercle, dispositif caracté- risé en ce que ledit couvercle (35) et ledit corps (33) sont en matière plastique résistant aux températures élevées allant jusqu'à 250 C environ. 2. Dispositif passe-tige selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière plastique est un polytéréphtalate de butylène. 3. Dispositif passe-tige selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière plastique est un polyamide, notamment un polyamide imide. 4. Dispositif passe-tige selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit couvercle comporte une cavité cylindrique (45) de diamètre égal au diamètre de l'orifice (11) de la paroi (9), et en ce que ledit corps (33) comporte une projection cylindrique annulaire (59) de hauteur supérieure à l'épaisseur de la paroi, et dont le diamètre interne correspond au diamètre de la tige (7), le diamètre externe étant sensiblement égal au diamètre de l'orifice de la paroi, de sorte que, lorsque le dispositif (31) est monté de part et d'autre de la paroi, la face externe de ladite projection (59) fait office d'élément de centrage du corps et du couvercle par rapport à l'orifice de la paroi. 5. Dispositif passe-tige selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit corps et ledit couvercle comportent, dans des faces de contact respectives avec la paroi, des rainures annulaires (43, 43') pourvues d'un joint d'étanchéité (55, 55'), disposé de façon à être isolés de l'air ambiant lorsque le dispositif passe-tige est monté. 6. Dispositif passe-tige selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit couvercle comporte, dans une face supérieure (41) distante de la paroi, une ouverture cylindrique (49) centrée sur l'axe (47) du couvercle, d'une profondeur suffisante pour recevoir au moins une rondelle de serrage élastique (50). 7. Dispositif passe-tige selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite ouverture cylindrique se présente sous la forme de deux cylindres coaxiaux juxtapo- sés, à savoir un premier cylindre (49a) de fort diamètre situé au voisinage de ladite face supérieure (41) et destiné à recevoir une ou plusieurs rondelles de serrage (50), et un second cylindre (49b) de diamètre plus faible destiné à recevoir un joint d'étanchéité (53) et une entretoise (51). 8. Dispositif passe-tige selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite entretoise (51) présente une partie radiale (51a) s'étendant dans ledit premier cylindre, et une partie axiale (51b) située dans ledit second cylindre. 9. Dispositif passe-tige selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite entretoise (51) est en matière plastique, notamment en polytéréphtalate de butylène renforcé par des fibres de verre. il 10. Dispositif passe-tige selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (53) est en matière élastomère fluorée carbonée, en téflon ou en silicone.