Brevet FR2737357A1 — publié le 19970131

DISPOSITIF DE PROTECTION POUR TRANSFORMATEURS ELECTRIQUES La présente invention concerne les dispositifs de protection, pour transformateurs électriques ou inductances de puissance. Les transformateurs électriques ou inductances de puissance sont généralement enfermés dans un carter hermétique et noyés dans un diélectrique liquide. Le carter hermétique est muni d'un orifice supérieur d'adaptation, permettant le remplissage du carter avec le diélectrique liquide, et permettant l'adaptation d'un dispositif de protection. Le dispositif de protection doit délivrer des informations de type alarme en cas de baisse de niveau du diélectrique liquide dans le carter, en cas de pression trop importante à l'intérieur du carter, ou en cas d'élévation anormale de température du diélectrique liquide. En outre, il est utile de pouvoir visualiser une légère baisse de niveau du diélectrique liquide, en connaissant simultanément la température de celui-ci, afin de faciliter les tâches de prévention avant alarme et la maintenance après alarme. On peut être tenté de concevoir un dispositif de protection électronique, comportant une série de capteurs et des circuits de traitement des signaux produits par ces capteurs, la visualisation des mesures ainsi effectuées pouvant alors être assurée par un dispositif de visualisation séparé et orientable à volonté. Une telle solution nécessite toutefois de prévoir une alimentation électrique auxiliaire des circuits de traitement des signaux, ce qui, dans le cas d'un dispositif de protection, peut entraîner des défaillances nuisant à la fiabilité de la protection. Par exemple, une défaillance de l'alimentation ne permettrait plus au dispositif de produire une alarme ou un signal de coupure en cas de surpression ou d'élévation anormale de température dans le diélectrique liquide. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir un nouveau dispositif de protection qui soit à la fois autonome, fiable et robuste, permettant de délivrer une indication visuelle directe accessible sur 3600 du niveau de diélectrique liquide, une information de dépassement de seuil de pression, une information de dépassement de seuil de température, et une information de baisse excessive de niveau de diélectrique liquide au-dessous d'un seuil de niveau. Le dispositif doit également être d'un coût réduit, et d'un encombrement réduit. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un dispositif de protection selon l'invention, adapté pour la protection d'un transformateur ou d'une inductance à diélectrique liquide enfermé dans un carter hermétique muni d'un orifice supérieur d'adaptation, comprend les éléments suivants - un tube plongeur dont l'extrémité inférieure fermée est adaptée pour pénétrer dans l'orifice supérieur d'adaptation du carter, - une embase conformée pour être fixée au carter autour de l'orifice supérieur d'adaptation, avec un tunnel central pour le passage et le maintien du tube plongeur, et avec des lumières périphériques pour le passage du diélectrique liquide, - un boîtier supérieur, adapté pour recevoir de façon étanche et pour maintenir la portion supérieure ouverte du tube plongeur, - une partie intermédiaire tubulaire transparente, laissant apparaître sur tout son pourtour les éléments qu'elle contient, et raccordée de façon étanche au pourtour de l'embase et au boîtier supérieur, - un flotteur annulaire portant au moins un aimant, monté à coulissement autour du tube plongeur à l'intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente, - au moins un détecteur à lame flexible sensible au champ magnétique du ou des aimants, logé dans le tube plongeur en position fixe intermédiaire dans la partie intermédiaire tubulaire transparente, réalisant un contact électrique sec commutant lorsque le flotteur atteint un niveau prédéterminé, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie de niveau dans le boîtier supérieur, - au moins un capteur de température à seuil, dont le bulbe d'extrémité est engagé dans l'extrémité inférieure du tube plongeur et réalisant un contact électrique sec commutant lorsque la température détectée atteint un seuil prédéterminé de température, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie de température dans le boîtier supérieur, - au moins un capteur de pression à seuil, logé dans le boîtier supérieur et raccordé par un passage de paroi inférieure de boîtier supérieur à l'espace intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente, pour capter la pression à l'intérieur du carter et pour réaliser un contact électrique sec commutant lorsque ladite pression atteint un niveau prédéterminé, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie de pression dans le boîtier supérieur, - un tube de remplissage, obturé par un bouchon amovible, et raccordé à la partie intermédiaire tubulaire transparente. Selon un mode de réalisation avantageux, l'embase est une pièce tubulaire, munie d'une couronne périphérique inférieure conformée pour être en appui dans et autour de l'orifice supérieur d'adaptation du carter, et munie d'une couronne périphérique supérieure recevant le bord inférieur de partie intermédiaire tubulaire transparente. Dans ce mode de réalisation, le diamètre de la couronne périphérique supérieure et de la partie intermédiaire tubulaire transparente peut avantageusement être plus grand que celui de l'orifice supérieur de carter, de sorte que la partie intermédiaire tubulaire transparente peut avoir un volume supérieur pour une hauteur donnée, ou peut avoir une hauteur inférieure à volume donné. I1 est ainsi possible de réduire l'encombrement en hauteur du dispositif, tout en conservant un volume intérieur suffisant pour apprécier les variations de volume du diélectrique liquide en cours de fonctionnement. De préférence, le flotteur annulaire porte en outre un tube coaxial en fer doux, prolongeant vers le bas l'aimant, et formant une cage protégeant le détecteur à lame flexible contre les champs magnétiques transitoires produits par le transformateur ou l'inductance. En pratique, selon un mode de réalisation avantageux, le tube plongeur peut être associé à des moyens de serrage tels qu'un écrou, pour assurer par lui-même le serrage axial de l'embase avec la partie intermédiaire tubulaire transparente et le boîtier supérieur. Le tube plongeur réalise alors plusieurs fonctions : le serrage des parties du dispositif les unes avec les autres, le logement des capteurs de température, le logement du détecteur à lame flexible, le guidage du flotteur. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue de côté en coupe diamétrale d'un dispositif de protection selon un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue de dessous en coupe selon le plan A-A de la figure i ; et - la figure 3 est une vue de dessous de l'embase du dispositif de la figure 1. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le dispositif de protection selon l'invention comprend un tube plongeur 1 dont l'extrémité inférieure 2 fermée est adaptée pour pénétrer dans un orifice supérieur d'adaptation 7 prévu dans le carter 6 d'un transformateur ou d'une inductance à protéger. Le tube plongeur 1 dépasse au-dessous d'une embase 3 conformée pour être fixée au carter 6 autour dudit orifice supérieur d'adaptation 7. L'embase 3 est une pièce tubulaire, comprenant un tunnel central 4 pour le passage et le maintien du tube plongeur 1, et des lumières périphériques 5 pour le passage du diélectrique liquide contenu dans le carter 6.L'embase 3 est muni d'une couronne périphérique inférieure 8 conformée pour être en appui dans et autour de l'orifice supérieur d'adaptation 7 du carter 6, auquel elle est retenue par des éléments d'accrochage tels que des pattes d'accrochage 9 serrées par des boulons 10. Un joint d'étanchéité peut être avantageusement logé dans une gorge annulaire 11 prévue en face inférieure de la couronne périphérique inférieure 8. L'embase 3 comprend en outre une couronne périphérique supérieure 12, de diamètre plus grand que la couronne périphérique inférieure 8 et plus grand que le diamètre de l'orifice supérieur d'adaptation 7 du carter 6. La couronne périphérique supérieure 12 comporte, sur sa face supérieure, une gorge annulaire concentrique 13 recevant un joint d'étanchéité 14. Le diamètre de la partie intermédiaire tubulaire transparente 17 peut ainsi être plus grand que celui de l'orifice supérieur d'adaptation 7 du carter 6. Le dispositif de protection comporte en outre un boîtier supérieur 15, de préférence en matière transparente, dont la paroi inférieure 19 est adaptée pour recevoir de façon étanche et pour maintenir la portion supérieure 16 ouverte du tube plongeur 1. Entre le boîtier supérieur 15 et l'embase 3, le dispositif de protection comprend une partie intermédiaire tubulaire transparente 17, laissant apparaître selon tout son pourtour les éléments qu'elle contient. La partie intermédiaire tubulaire transparente 17 est raccordée de façon étanche au pourtour de l'embase 3, son bord inférieur 18 venant s'engager dans la gorge annulaire concentrique 13 de la couronne périphérique supérieure 12 et comprimant le joint d'étanchéité 14. La partie intermédiaire tubulaire transparente 17 est également raccordée de façon étanche au boîtier supérieur 15. Dans le mode de réalisation représenté, l'étanchéité est assurée par le fait que la portion inférieure 151 du boîtier supérieur 15 et la partie intermédiaire tubulaire transparente 17 sont formées d'un ensemble monobloc. La paroi inférieure 19 du boîtier supérieur forme une paroi intermédiaire assurant l'étanchéité entre l'espace intérieur du boîtier supérieur 15 et l'espace intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente 17. Un tube de remplissage 20, obturé par un bouchon supérieur 21 amovible, est raccordé à l'extrémité supérieure de la partie intermédiaire tubulaire transparente 17. Le tube de remplissage 20 permet ainsi le remplissage du carter 6 avec le diélectrique liquide. Le bouchon 21 peut avantageusement être équipé d'une valve de type purgeur 30, permettant le prélèvement éventuel de gaz. Un flotteur annulaire 22, portant au moins un aimant 23, est monté à coulissement autour du tube plongeur 1 à l'intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente 17. Le flotteur 22 est porté par le diélectrique liquide contenu dans le carter 6, le niveau critique du diélectrique liquide étant choisi de façon que le flotteur 22 soit en position intermédiaire dans la partie intermédiaire tubulaire transparente 17. En position normale, le flotteur 22 est plaqué sous la paroi inférieure 19 du boîtier supérieur 15. Le flotteur annulaire 22 porte en outre un tube coaxial 24 en fer doux, prolongeant vers le bas l'aimant 23 comme illustré sur la figure 1. Un détecteur 45 à lame flexible sensible au champ magnétique de l'aimant 23 est logé dans le tube plongeur 1 en position fixe intermédiaire, éventuellement réglable, dans la partie intermédiaire tubulaire transparente 17. Le détecteur 45 réalise un contact électrique sec qui commute lorsque le flotteur annulaire 22 atteint un niveau prédéterminé le long du tube plongeur 1. Le contact électrique sec est connecté à des bornes de sortie de niveau dans un bornier 31 du boîtier supérieur 15. Dans le mode réalisation illustré, le dispositif de protection comprend en outre deux capteurs de température à seuil 25, 26 et un capteur de température continu 27, formés chacun d'un capillaire à bulbe d'extrémité, le bulbe d'extrémité correspondant étant engagé dans l'extrémité inférieure 2 du tube plongeur 1. Le capillaire correspondant traverse longitudinalement le tube plongeur 1, et sort dans le boîtier supérieur 15 jusqu'à une base 32 ou 33 ou 36 de capteur. Pour chaque capteur de température à seuil 25 ou 26, la base 32 ou 33 de capteur réalise un contact électrique sec qui commute lorsque la température détectée atteint un seuil prédéterminé de température. Le contact sec de température est connecté à des bornes de sortie de température respectives 34 ou 35 dans le boîtier supérieur 15.La base 36 du capteur de température continu 27 comprend un cadran d'indication de température. Les deux capteurs de température à seuil 25 et 26 fournissent deux contacts électriques secs commutant selon deux seuils distincts de température. Le dispositif de protection selon l'invention comprend également au moins un capteur de pression à seuil 28, logé dans le boîtier supérieur 15 et raccordé par un passage de paroi inférieure 19 du boîtier supérieur 15 à l'espace intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente 17, pour capter la pression à l'intérieur du carter 6. Le capteur de pression à seuil 28 est adapté pour réaliser un contact sec qui commute lorsque ladite pression atteint un niveau prédéterminé. Le contact électrique sec de pression est connecté à des bornes de sortie de pression dans le bornier 31 du boîtier supérieur 15. Le tube plongeur 1 est solidarisé à son extrémité supérieure 16 à la paroi inférieure 19 du boîtier supérieur 15, de façon étanche, et il porte à son extrémité inférieure 2 une bague extérieure filetée permettant l'adaptation d'un écrou de serrage 29. Le serrage de l'écrou 29, qui vient porter contre la partie d'embase 3 entourant le tunnel central 4, assure le serrage axial de l'embase 3 avec la partie intermédiaire tubulaire transparente 17 et le boîtier supérieur 15. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le boîtier supérieur 15 comporte une portion inférieure 151 formant, avec la partie intermédiaire tubulaire transparente 17, un ensemble monobloc. La portion inférieure 151 est ouverte vers le haut, et son ouverture est fermée par une portion supérieure 152 amovible formant couvercle. Le boîtier supérieur 15 est avantageusement transparent. Les capteurs de pression à seuil 28 et de température à seuil 25 et 26 sont réglables par des éléments de réglage à position visuellement repérable, dont la position peut ainsi être vue de l'extérieur à travers la paroi du boîtier supérieur 15. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection, pour transformateur ou inductance à diélectrique liquide enfermé dans un carter (6) hermétique muni d'un orifice supérieur d'adaptation (7), caractérisé en ce qu'il comprend - un tube plongeur (1) dont l'extrémité inférieure (2) fermée est adaptée pour pénétrer dans l'orifice supérieur d'adaptation (7) du carter (6), - une embase (3) conformée pour être fixée au carter (6) autour de l'orifice supérieur d'adaptation (7), avec un tunnel central (4) pour le passage et le maintien du tube plongeur (1), et avec des lumières périphériques (5) pour le passage du diélectrique liquide, - un boîtier supérieur (15), adapté pour recevoir de façon étanche et pour maintenir la portion supérieure (16) ouverte du tube plongeur (1), - une partie intermédiaire tubulaire transparente (17), laissant apparaître sur tout son pourtour les éléments qu'elle contient, et raccordée de façon étanche au pourtour de l'embase (3) et au boîtier supérieur (15), - un flotteur annulaire (22) portant au moins un aimant (23), monté à coulissement autour du tube plongeur (1) à l'intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente (17), - au moins un détecteur (45) à lame flexible sensible au champ magnétique du ou des aimants (23), logé dans le tube plongeur (1) en position fixe intermédiaire dans la partie intermédiaire tubulaire transparente (17), réalisant un contact électrique sec commutant lorsque le flotteur (22) atteint un niveau prédéterminé, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie (31) de niveau dans le boîtier supérieur (15), - au moins un capteur de température à seuil (25, 26), dont le bulbe d'extrémité est engagé dans l'extrémité inférieure (2) du tube plongeur (1) et réalisant un contact électrique sec commutant lorsque la température détectée atteint un seuil prédéterminé de température, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie de température (34, 35) dans le boîtier supérieur (15), - au moins un capteur de pression à seuil (28), logé dans le boîtier supérieur (15) et raccordé par un passage de paroi inférieure (19) de boîtier supérieur (15) à l'espace intérieur de la partie intermédiaire tubulaire transparente (17), pour capter la pression à l'intérieur du carter (6) et pour réaliser un contact électrique sec commutant lorsque ladite pression atteint un niveau prédéterminé, le contact électrique sec étant connecté à des bornes de sortie de pression (31) dans le boîtier supérieur (15), - un tube de remplissage (20), O), obturé par un bouchon amovible (21), et raccordé à la partie intermédiaire tubulaire transparente (17). 2 - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase (3) est une pièce tubulaire, munie d'une couronne périphérique inférieure (8) conformée pour être en appui dans et autour de l'orifice supérieur d'adaptation (7) du carter (6), et munie d'une couronne périphérique supérieure (12) recevant le bord inférieur (18) de partie intermédiaire tubulaire transparente (17). 3 - Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre de la couronne périphérique supérieure (12) et de la partie intermédiaire tubulaire transparente (17) est plus grand que celui de l'orifice supérieur d'adaptation (7) de carter (6). 4 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs de température à seuil (25, 26), fournissant deux contacts électriques secs commutant selon deux seuils distincts de température. 5 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le flotteur annulaire (22) porte en outre un tube coaxial (24) en fer doux, prolongeant vers le bas l'aimant (23) et formant une cage protégeant le détecteur (45) à lame flexible contre les champs magnétiques transitoires produits par le transformateur ou l'inductance à protéger. 6 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube plongeur (1) est associé à des moyens de serrage tels qu'un écrou (29), pour assurer le serrage axial de l'embase (3) avec la partie intermédiaire tubulaire transparente (17) et le boîtier supérieur (15). 7 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boîtier supérieur (15) comporte une portion inférieure (151) formant, avec la partie intermédiaire tubulaire transparente (17), un ensemble monobloc, et une partie supérieure (152) amovible formant couvercle. 8 - Dispositif de protection selon lune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que - les capteurs de pression à seuil (28) et de température à seuil (25, 26) sont réglables par des éléments de réglage à position visuellement repérable, - le boîtier supérieur (15) est transparent, laissant apparaître de l'extérieur les éléments de réglage à position repérable. 9 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bouchon (21) est équipé d'une valve de type purgeur (30) permettant le prélèvement éventuel de gaz.