Brevet FR2743153A1 — publié le 19970704

La présente invention est relative à un hublot de visée, permettant de surveiller et contrôler le bon fonctionnement d'appareils électriques, du type disjoncteurs, transformateurs et enceintes incluant un ou plusieurs de ceux-ci, borniers de moteurs électriques de forte puissance, bancs capacitifs ou autres, placés à l'intérieur d'une cellule blindée et soumis à des tensions électriques très élevées, telles en particulier que l'accès direct à ces appareils, qui nécessitent l'ouverture de cette cellule, soit en principe interdit, sauf en cas de mise hors tension préalable de ces appareils par coupure de leur alimentation. Or, dans de nombreuses installations électriques de puissance ou réseaux de distribution, où de semblables armoires blindées sont couramment utilisées, il peut être particulièrement préjudiciable de couper le courant d'alimentation pour effectuer un contrôle satisfaisant du comportement de ces appareils, notamment pour vérifier l'état de leurs bornes ou des connexions de liaison qui peuvent constituer les points faibles de leurs branchements. Notamment, il est indispensable de pouvoir surveiller et contrôler fréquemment, voire en permanence, la température atteinte en ces points sensibles à l'intérieur de l'armoire blindée et plus généralement la zone qui entoure ceux-ci, en particulier sans interrompre le courant de telle sorte que l'effet Joule créé par le passage de celui-ci dans les équipements considérés ne soit pas modifié, afin de connaître en continu le comportement en température des appareils considérés et de leurs liaisons. Les procédés classiques pour mesurer les températures dans de telles conditions, en particulier sans contact direct avec les points ou les zones contrôlées, consistent de façon habituelle à effectuer une thermographie infrarouge, au moyen d'une caméra de prise de vues qui reçoit le rayonnement émis par l'appareil à surveiller après avoir focalisé étroitement son objectif sur le point visé. On sait que, conformément à la Loi de Wien, tout matériau ou corps chauffé quelconque, lorsque sa température s'élève, émet des radiations couvrant une large bande de longueurs d'onde, avec un pic d'énergie qui correspond à une radiation monochromatique dont la longueur d'onde en microns est telle que, en première approximation, son produit par la température exprimée en degrés absolus (Kelvin) soit égal à une constante (C = 2898), ce qui signifie que, plus le corps est chaud, plus il rayonne dans les courtes longueurs d'onde. Dans les conditions usuelles rencontrées avec le type d'installations envisagées, et pour la gamme des températures pouvant être rencontrées, le rayonnement émis présente une longueur d'onde qui en règle générale se situe approximativement entre 3 et 12 microns, c'est-à-dire en se situant dans le domaine de l'infrarouge plus ou moins lointain, se répartissant en ce qu'il est convenu d'appeler la bande 2 pour des longeurs d'onde allant de 2 à à 5,5 microns environ et la bande 3 pour des longueurs d'onde allant de 6 à 12 microns. Il convient toutefois de souligner que le contrôle de température à effectuer doit pouvoir couvrir en fait un spectre plus large, allant du visible à l'infrarouge élargi, sans discontinuité, les valeurs de longueurs d'onde précitées ayant donc seulement un caractère indicatif. Or, pour permettre la transmission du rayonnement émis depuis l'intérieur de l'armoire blindée vers la caméra faisant partie d'une installation de thermographie infrarouge, il convient que le faisceau puisse passer à travers la porte verrouillée qui ferme l'armoire, sans subir d'atténuation sensible et surtout sans transformation de sa longueur d'onde. L'invention concerne un hublot de visée qui répond à cet objectif, en permettant la transmission fidèle du rayonnement infrarouge émis par l'appareil à surveiller et contrôler à l'intérieur de l'armoire blindée en direction de la caméra située à l'extérieur de celle-ci, qui enregistre dans ces conditions un signal à analyser exactement représentatif de la température atteinte, ce hublot ayant par ailleurs une bande passante permettant à un observateur de voir directement l'appareil surveillé. Grâce à un montage étanche sur la porte, le hublot considéré empêche la pénétration de poussières ou autres corps étrangers à l'intérieur de l'armoire. De plus, il est conçu pour présenter une résistance élevée aux chocs. Enfin, son montage est agencé de telle sorte qu'il soit impossible à démonter par l'extérieur de la porte mais seulement par l'intérieur, une fois celle-ci déverrouillée dans des conditions de sécurité satisfaisantes, notamment après coupure de l'alimentation électrique. Pour satisfaire à ces impératifs, le hublot selon l'invention, comportant une plaquette transparente à faces parallèles d'un monocristal propre à être traversé sans modification et/ou atténuation sensibles par un rayonnement dont la longeur d'onde peut aller du visible à l'infrarouge relativement lointain, provenant d'un objet dont la température est à contrôler, logé dans une armoire blindée munie d'une porte ou d'un panneau contre lequel est disposé le hublot, se caractérise en ce que la plaquette est montée dans un support qui l'entoure à sa périphérie et immobilisée par rapport à celui-ci, ce support étant appliqué de façon étanche contre un orifice ménagé dans la porte puis bloqué en position par des moyens seulement accessibles par l'intérieur de l'armoire, le support comprenant un cache de protection extérieur, apte à pivoter autour d'un axe de liaison avec ce support, de manière à dégager la plaquette et permettre à travers celle-ci la visée de l'objet à contrôler par une caméra infrarouge. De préférence, la plaquette transparente à faces parallèles est constituée par un monocristal dont la bande passante va du visible à l'infrarouge, constitué de fluorure de calcium pour un rayonnement infrarouge se situant dans la bande 2 (3 à 6 microns environ), et de fluorure de baryum pour un rayonnement infrarouge dans la bande 2 et également la bande 3 (7 à 12 microns environ). Dans un mode de réalisation préféré, le support est constitué par une pièce métallique plate, en forme de bague cylindrique, présentant une ouverture centrale disposée en regard de l'orifice de la porte et une feuillure ouverte, entourant cette ouverture et propre à recevoir la plaquette transparente, celle-ci étant solidarisée du bord de la feuillure par un cordon de colle s'étendant selon sa périphérie. De préférence, la plaquette transparente est montée avec un léger jeu vis-à-vis du fond de la feuillure, la liaison avec le support étant réalisée par le cordon de colle périphérique seulement selon le bord de la feuillure perpendiculaire à ce fond. En variante de réalisation, la plaquette transparente est montée dans une ouverture centrale de même profil extérieur, ménagée dans une contreplaque métallique et est solidarisée de celle-ci sur le pourtour de cette ouverture au moyen d'un cordon de colle, la contreplaque étant ensuite elle-même collée contre le support, dans la feuillure ouverte de celui-ci. Avantageusement, le cordon de colle solidarisant la plaquette transparente du support ou de la contreplaque, ainsi que cette dernière du support, est constitué par un mastic polymérisable, notamment du type polyuréthane, apte à supporter une élévation de température notable à travers le hublot. Selon une autre caractéristique également, le support comporte une face plane d'appui sur la porte ou panneau de l'armoire blindée, comprenant une rainure circulaire pour le montage d'un joint torique d'étanchéité, emprisonné entre le support et la porte ou panneau. Avantageusement, le joint torique utilisé est un joint en butadiène acrylo-nitrile, notamment tel que celui commercialisé sous la dénomination "Perbunan", ou en tout autre matériau synthétique similaire. Selon encore une autre caractéristique, le cache de protection présente le même profil extérieur et la même forme de bague cylindrique que le support et est articulé sur celui-ci autour d'un axe de rotation perpendiculaire, de manière à pouvoir glisser par rotation sur le support immobilisé sur la porte ou panneau pour dégager la plaquette transparente. Le cache est lui-même transparent aux radiations dans le domaine visible et est de préférence réalisé en polycarbonate, de manière à présenter une résistance élevée aux chocs. De façon également préférée, l'axe de rotation est constitué par une vis à tête épaulée, laquelle est montée dans un lamage du cache et coopère avec un trou taraudé du support, la profondeur du lamage étant telle que la vis ne déborde pas du contour apparent du cache. Enfin et dans un mode de réalisation préféré, le cache comporte une pastille d'un matériau magnétique aimanté, sertie dans un logement ménagé dans le cache, cette pastille étant prévue pour coopérer avec un plot également en matériau magnétique monté dans le support, la pastille et le plot étant en regard lorsque le cache recouvre exactement le support, de telle sorte que la pastille aimantée immobilise le cache dans cette position. D'autres caractéristiques d'un hublot de visée pour contrôle de température par thermographie infrarouge, établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 est une vue en perspective partielle, représentant schématiquement une armoire blindée à l'intérieur de laquelle est illustré un appareil électrique supposé sous tension, dont on souhaite contrôler la température au moyen d'une caméra de thermographie infrarouge, dont la visée s'effectue à travers un hublot conforme à l'invention. - La Figure 2 est une vue en coupe et en élévation des différentes parties constitutives du hublot de la Figure 1, représentées de façon éclatée. - La Figure 3 est une vue en coupe permettant d'expliciter la manière selon laquelle sont réalisés le montage et l'immobilisation de la plaquette transparente dans le support du hublot. - La Figure 4 illustre en vue extérieure de face, une variante de réalisation du hublot considéré. - La Figure 5 est une vue en coupe transversale du hublot illustré sur la Figure 4. Sur la Figure 1, la référence 1 désigne schématiquement une armoire blindée comportant un panneau ou porte 2 d'accès à l'intérieur de cette armoire où sont disposés des objets quelconques et plus spécifiquement des appareils électriques, tels que celui figuré sous la référence 3, notamment placés sous des tensions d'alimentation très élevées, du genre disjoncteurs, transformateurs ou autres, ces appareils comportant des connexions de liaison telles que 4 à leurs bornes. En fonctionnement, ces appareils sont soumis à des températures notables, en particulier à ces bornes, qu'il convient en conséquence de surveiller et contrôler fréquemment pour éviter que ces températures ne dépassent un seuil maximal tolérable. Compte tenu des tensions considérables en jeu, il n'est pas possible en règle générale d'accéder directement aux appareils 3 dans l'armoire 1, la porte ou panneau 2 de celle-ci ne pouvant être normalement déverrouillée qu'après coupure de l'alimentation électrique. La technique de surveillance et de contrôle de la température consiste alors à utiliser une caméra de thermographie infrarouge 5 dont l'objectif 6 est orienté vers l'appareil souhaité à travers un hublot de visée 7, monté dans la porte 2 de l'armoire 1, ce hublot comportant des caractéristiques spécifiques conformément à la présente invention. Sur la Figure 2, on retrouve la porte ou panneau 2 de l'armoire, dans laquelle est ménagé un orifice 8, généralement de profil circulaire, et contre lequel est destiné à être mis en place le hublot 7, appliqué contre la face externe 9 du panneau 2, à l'extérieur de l'armoire blindée. Le hublot 7 se compose principalement d'une plaquette transparente 10 constituée d'un matériau monocristallin dont les caractéristiques seront définies ci-après, et d'un support métallique 11, dans lequel est montée et immobilisée la plaquette 10, avant que ce support ne soit appliqué et fixé contre la face 9 du panneau 2, avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 12, monté dans une gorge 13 du support. Dans l'exemple de réalisation préféré, illustré sur les Figures 2 et 3, le support 11 se présente sous la forme d'une bague cylindrique plate, comportant une ouverture centrale 14 destinée à venir se disposer en regard de l'orifice 8 du panneau 2, avec interposition entre eux de la plaquette transparente 10. Cette plaquette, à faces parallèles soigneusement usinées et polies, est de préférence réalisée, selon le cas et en particulier selon que la caméra de thermographie 5 est prévue pour travailler en bande 2 ou en bande 3 en fonction du niveau des températures à contrôler, avec un monocristal obtenu à partir d'une séquence classique de fusion et de solidification d'un produit pur, notamment en fluorure de calcium ou fluorure de baryum, dans un four à gradient thermique en lui-même bien connu dans la technique. Dans le cas d'un monocristal de fluorure de calcium, présentant une épaisseur inférieure ou égale à 10 mm, la bande passante va du visible à l'infrarouge, le coefficient de transmission du rayonnement incident restant de l'ordre de 90 % pour des longueurs d'onde comprises entre 0,2 et 8 microns, tandis qu'avec un monocristal de fluorure de baryum, la gamme peut être étendue, avec un coefficient de transmission du même ordre de grandeur jusqu'à environ 10 microns. La plaquette 10 est immobilisée dans le support 11 au moyen d'un cordon de colle 15, lequel est de préférence constitué par un mastic de collage du type polyuréthane ou analogue. Comme illustré plus particulièrement sur la Figure 3, le support comporte une feuillure ouverte 16 délimitée par un fond 17 et un bord latéral 18, s'étendant perpendiculairement à ce fond. La plaquette 10 est placée à l'intérieur de la feuillure et de préférence ne s'applique pas contre le fond 17, mais laisse au contraire subsister entre elle et celui-ci un léger jeu 19 de l'ordre de un ou deux dizièmes de millimètres, grâce à l'utilisation d'un gabarit de montage 20 qui engage sa partie centrale dans l'ouverture 14 et affleure dans la feuillure avec le jeu correspondant. La plaquette 10 étant appuyée contre le gabarit 20 à l'intérieur de la feuillure 16, le cordon de colle 15 est mis en place par tout moyen approprié, en se répartissant principalement entre la périphérie de la plaquette et le bord latéral 18 de la feuillure, également en comblant le jeu 19 entre la face extérieure de la plaquette et le fond 17, rendant l'ensemble parfaitement étanche vis-à-vis de l'extérieur. Le hublot ainsi constitué est alors appliqué contre la face 9 du panneau 2 et immobilisé en position par un ensemble de vis 21, de préférence au nombre de trois et réparties à 1200 dans le support, ces vis comportant une tête 22 d'arrêt derrière le panneau et un corps fileté 23 qui traverse un perçage 24 du panneau pour venir coopérer avec un trou borgne 25, convenablement taraudé, ménagé dans le support 11 à l'extérieur de la feuillure 16. Ces dispositions permettent notamment d'assurer l'immobilisation parfaite du support sur la porte ou panneau 2, tout en laissant les vis de fixation 21 entièrement invisibles de l'extérieur de l'armoire blindée 1, de telle sorte que le hublot ne puisse pas être démonté lorsque le panneau est verrouillé, avec ses appareils électriques 3 sous tension. L'équipement du hublot se complète au moyen d'un cache de protection extérieur 26, de même profil que le support 11, c'est-à-dire en forme de plaque cylindrique, ce cache étant de préférence transparent et avantageusement réalisé en polycarbonate pour lui conférer une excellente résistance aux chocs. Le cache 26 est solidarisé du support 11 au moyen d'une vis 27 formant axe d'articulation, cette vis étant montée dans un lamage 28 du cache conformé de manière à ce que la tête 29 de la vis ne fasse pas saillie vers l'extérieur du cache, sa partie filetée 30 coopérant avec un logement taraudé 31 du support. Enfin, le cache 26 peut utilement comporter une pastille 32 d'un matériau magnétique aimanté, sertie dans la matière du cache pour se trouver en regard d'un plot 33, également en matériau magnétique, lui-même monté dans le support 11, de telle sorte que, du fait de l'attraction magnétique entre la pastille 32 et le plot 33, le cache puisse être normalement immobilisé en avant et contre le support en protégeant la plaquette transparente 10, ce cache pouvant être aisément pivoté autour de l'axe formé par la vis 27, en séparant le plot de la pastille, lorsqu'il convient d'effectuer une mesure au moyen de la caméra 5, comme représenté sur la Figure 1. Avantageusement, la pastille 32 est réalisée à l'aide d'un matériau à fort champ coercitif, notamment dans un alliage à base de néodyme, et notamment dans un alliage fer-néodyme-bore. A noter que la pastille 32 formant l'aimant, montée dans le cache 26 joue un rôle complémentaire, en permettant à ce cache d'être maintenu relevé de manière à dégager la plaquette 10 au cours des mesures effectuées à travers celle-ci, le champ magnétique créé se refermant par le matériau de la porte 2 de l'armoire blindée ou plus généralement du support sur lequel est fixé le hublot, de telle sorte que, ce cache ne retombe dans sa position de fermeture sous l'effet de son propre poids, en s'interposant dans ce cas de façon intempestive sur le faisceau de la caméra infrarouge 5. Les Figures 4 et 5 illustrent une autre variante de réalisation, qui diffère essentiellement de la précédente par la forme de la plaquette transparente et de son montage dans le support du hublot. Sur ces figures on a repris les même chiffres de référence pour désigner les mêmes organes qui en conséquence ne sont pas à nouveau décrits. Dans cette seconde version, la plaquette transparente 10a présente une forme rectangulaire et non plus circulaire comme dans l'exemple précédent. En outre, cette plaquette 10a est logée dans une ouverture 34, également rectangulaire et de mêmes dimensions, ménagée dans une contreplaque 35 métallique, de même épaisseur que la plaquette 10a, la liaison entre celle-ci et cette contreplaque étant réalisée au moyen d'un cordon de collage 15a de même nature que celui déjà prévu dans la première variante. L'ensemble constitué par la plaquette 10a et la contreplaque 35 est ensuite placé dans la feuillure 16 du support 11 et vient s'appuyer sur le fond 17 de celle-ci contre lequel il est à son tour collé par un mastic ou autre produit similaire, de préférence analogue à celui qui assure la liaison avec la plaquette. On réalise ainsi un hublot de visée de conception simple mais qui présente de nombreux avantages. La maintenance du hublot est aisée, notamment pour assurer en cas de détérioriation ou après une utilisation prolongée, pouvant avoir obscurci la surface de la plaquette en matériau monocristallin, le remplacement rapide de cette dernière. Le collage de la plaquette sur son support permet d'obtenir une étanchéité parfaite, tout en autorisant les variations dimensionnelles créées par les températures présentes de part et d'autre du hublot à travers le panneau de l'armoire blindée sur lequel il est monté. Ce collage permet par ailleurs un bon amortissement des chocs sur la plaquette, en cas d'impact sur la face avant du cache de protection. Ce dernier assure pour sa part une triple fonction de protection, mécanique vis-à-vis des chocs extérieurs, d'étanchéité vis-à-vis des poussières et des liquides pouvant éventuellement environner le hublot à l'extérieure de l'armoire en maintenant la face externe de la plaquette toujours propre, et enfin vis-à-vis des chocs thermiques éventuels. Le hublot considéré permet de répondre en tous points aux exigences de la norme NF C 20010 relative aux hublots et optiques de contrôle d'équipements électriques, en ce qui concerne l'étanchéité indispensable et l'absence de conductibilité électrique. De plus, le montage choisi évite que le hublot ne puisse être démonté et retiré de l'extérieur, ce qui complète la sécurité qu'il procure. Enfin, l'utilisation de monocristaux parfaitement purs permet la transmission d'une gamme étendue de radiations, couvrant largement toute la gamme des températures pouvant être rencontrées dans les installations du type plus spécialement envisagé. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation plus spécialement décrits ci-dessus en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Notamment, aucune limitation n'a été envisagée quant à la taille utile des plaquettes de monocristaux et au diamètre extérieur du support recevant ces plaquettes. De préférence, ce diamètre peut varier de 70 à 95 mm, selon les cas, sans que ces mesures aient un quelconque caractère limitatif, la surface utile du hublot dépendant du balayage nécessaire pour la caméra infrarouge et du nombre de contacts à surveiller à l'intérieur de l'armoire blindée. REVENDICATIONS 1 - Hublot de visée, notamment pour contrôle de la température d'objets par thermographie infrarouge, comportant une plaquette transparente (10) à faces parallèles d'un monocristal propre à être traversé sans modification et/ou atténuation sensibles par un rayonnement dont la longeur d'onde peut aller du visible à l'infrarouge relativement lointain, provenant d'un objet (3) dont la température est à contrôler, logé dans une armoire blindée (1) munie d'une porte ou d'un panneau (2) contre lequel est disposé le hublot, caractérisé en ce que la plaquette (10) est montée dans un support (11) qui l'entoure à sa périphérie et immobilisée par rapport à celui-ci, ce support étant appliqué de façon étanche contre un orifice (8) ménagé dans la porte puis bloqué en position par des moyens (21) seulement accessibles par l'intérieur de l'armoire, le support comprenant un cache de protection extérieur (26), apte à pivoter autour d'un axe de liaison (27) avec ce support, de manière à dégager la plaquette et permettre à travers celle-ci la visée de l'objet à contrôler par une caméra infrarouge (5). 2 - Hublot de visée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette transparente (10) à faces parallèles est constituée par un monocristal dont la bande passante va du visible à l'infrarouge, constitué de fluorure de calcium pour un rayonnement infrarouge se situant dans la bande 2 (3 à 6 microns environ), et de fluorure de baryum pour un rayonnement infrarouge dans la bande 2 et également la bande 3 (7 à 12 microns environ). 3 - Hublot de visée selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (11) est constitué par une pièce métallique plate, en forme de bague cylindrique, présentant une ouverture centrale (14) disposée en regard de l'orifice (8) de la porte et une feuillure ouverte (16), entourant cette ouverture et propre à recevoir la plaquette transparente (10), celle-ci étant solidarisée du bord de la feuillure par un cordon de colle (15) s'étendant selon sa périphérie. 4 - Hublot de visée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaquette transparente (10) est montée avec un léger jeu (19) vis-à-vis du fond (17) de la feuillure (16), la liaison avec le support étant réalisée par le cordon de colle périphérique (15) seulement selon le bord (18) de la feuillure perpendiculaire à ce fond. 5 - Hublot de visée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaquette transparente (10a) est montée dans une ouverture centrale (34) de même profil extérieur, ménagée dans une contreplaque métallique (35) et est solidarisée de celle-ci sur le pourtour de cette ouverture au moyen d'un cordon de colle (15a), la contreplaque étant ensuite elle-même collée contre le support (11), dans la feuillure ouverte (16) de celui-ci. 6 - Hublot de visée selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le cordon de colle (15) solidarisant la plaquette transparente (10) du support (11) ou de la contreplaque (35), ainsi que cette dernière du support, est constitué par un mastic polymérisable, notamment du type polyuréthane. 7 - Hublot de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support (11) comporte une face plane d'appui sur la porte ou panneau (2) de l'armoire blindée (1), comprenant une rainure circulaire (13) pour le montage d'un joint torique d'étanchéité (12), emprisonné entre le support et la porte ou panneau. 8 - Hublot de visée selon la revendication 7, caractérisé en ce que le joint torique (12) utilisé est un joint en butadiène acrylo-nitrile, notamment tel que celui commercialisé sous la dénomination "Perbunan", ou en tout autre matériau synthétique similaire. 9 - Hublot de visée selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le cache de protection (26) présente le même profil extérieur et la même forme de bague cylindrique que le support (11) et est articulé sur celui-ci autour d'un axe de rotation perpendiculaire (27), de manière à pouvoir glisser par rotation sur le support immobilisé sur la porte ou panneau pour dégager la plaquette transparente (10). 10 - Hublot de visée selon la revendication 9, caractérisé en ce que le cache (26) est lui-même transparent aux radiations se situant dans le domaine visible et est réalisé de préférence en polycarbonate. 11 - Hublot de visée selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de rotation est constitué par une vis (27) à tête épaulée (29), laquelle est montée dans un lamage (28) du cache et coopère avec un trou taraudé (31) du support (11), la profondeur du lamage étant telle que la vis ne déborde pas du contour apparent du cache. 12 - Hublot de visée selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le cache (26) comporte une pastille (32) d'un matériau magnétique aimanté, sertie dans un logement ménagé dans le cache, cette pastille étant prévue pour coopérer avec un plot (33) également en matériau magnétique monté dans le support, la pastille et le plot étant en regard lorsque le cache recouvre exactement le support, de telle sorte que la pastille aimantée immobilise le cache dans cette position.