Brevet FR2879030A1 — publié le 20060609

Dispositif de connexions électriques plat à haute tension La présente invention a pour objet un dispositif de connexions électriques plat à haute tension. Le domaine de l'invention est celui des connecteurs utilisés pour effectuer des liaisons électriques entre une source d'alimentation haute tension et des électrodes d'un tube à rayons X. Un tube à rayons X est généralement contenu dans une gaine métallique. Cette gaine métallique permet d'assurer d'une part la protection électrique, thermique et mécanique du tube à rayons X. Elle assure d'autre part, la protection des opérateurs contre des chocs électriques et contre des rayons X. Le tube à rayons X est alimenté en haute tension par un générateur haute tension. Ce générateur haute tension est contenu dans une enceinte située, en général, à une certaine distance du tube à rayons X. En mode de fonctionnement, un ou plusieurs câbles à haute isolation électrique transportent la haute tension jusque dans la gaine contenant le tube à rayons X. La connexion entre le tube à rayons X et les câbles est assurée par un dispositif de connexions électriques. Dans l'état de la technique, ce dispositif de connexions électriques est formé de deux parties. Une première partie qui est un réceptacle constituant une pièce femelle fixée dans la gaine. Et une seconde partie qui est une fiche constituant une pièce mâle fixée au bout d'un câble provenant du générateur haute tension. Cette fiche est destinée à s'emboîter dans le réceptacle. Ces dispositifs de connexions ont une forme pseudo-cylindrique normalisée. Un problème se présente toutefois avec la forme de ces dispositifs de connexions dans le cas, par exemple, d'un tube monopolaire. Un tube monopolaire ne présente, à l'emplacement de sa connexion haute tension, ni assez de profondeur pour utiliser un réceptacle conventionnel, ni assez de hauteur pour utiliser une fiche conventionnelle. Pour un tel tube monopolaire l'emplacement de la connexion haute tension a une forme radiale. De ce fait, les dispositifs de connexions utilisés dans ce genre de tube ont une forme plate et ronde. La connexion de la haute tension est au centre et celle de la masse à la périphérie. Ces dispositifs de connexions comportent alors un réceptacle et une 35 fiche, toutes deux de forme plate et ronde. Etant donné que la haute tension peut atteindre des valeurs pouvant aller jusqu'à, par exemple, plus de 200 Kilovolts, le réceptacle et la fiche sont réalisés dans des matériaux électriquement très isolants, par exemple de la céramique. Le réceptacle et la fiche sont destinés à être plaqués l'un contre l'autre. Le réceptacle et la fiche comportent chacun au moins un contact électrique. Ces contacts électriques sont disposés au milieu du réceptacle et de la fiche. Ces contacts électriques permettent de relier électriquement la source d'alimentation haute tension à une électrode concernée du tube monopolaire. Une présence, de bulle d'air ou de particules conductrices polluantes, entre le réceptacle et la fiche peut entraîner la formation d'un arc électrique radial. Cet arc électrique radial se propage des contacts électriques jusqu'au périphérique du réceptacle et/ou de la fiche. Pour éviter cet arc électrique radial un écart existant entre le réceptacle et la fiche est rempli par un joint électrique souple. Ce joint est réalisé avec du matériau élastomère. Ce joint a une forme ronde et plate adaptée au réceptacle et à la fiche. Ce joint comporte une ouverture en son milieu afin de permettre le raccordement du contact du réceptacle à celui de la fiche. Le joint comporte deux faces plaquées conte le réceptacle et la fiche, lors du raccordement des contacts. Le joint permet une continuité de l'isolation électrique, sans bulle d'air ou autres pollutions conductrices, entre le réceptacle et la fiche. Ce joint présente toutefois des inconvénients. Lors du raccordement des contacts du réceptacle et de la fiche, un courant de fuite traverse le joint sur ses deux faces suivant ses rayons. Ce courant de fuite laisse des traces sur les faces du joint en y détruisant les molécules du matériau de l'élastomère utilisé. Ces traces sur les faces du joint ont pour inconvénient de former des chemins privilégiés, et néfastes, de conduction, provoquant au bout du compte une interruption de l'efficacité de l'isolation électrique. Un autre inconvénient de ce joint est que ce joint est maintenu entre le réceptacle et la fiche, par un montage qui maintient une pression précise et constante. Cette pression est, en général, réglée en usine à cause de sa grande précision. L' efficacité du joint est ainsi dépendant de la pression. De ce fait, il n'est pas possible de désassembler ou d'assembler le montage du réceptacle et de la fiche sur le lieu d'utilisation du dispositif de connexions. Le tube doit donc être démonté et emporté en usine afin de pouvoir désassemblés ou assemblés le réceptacle et la fiche. Cette particularité augmente la complexité ainsi que le coût que représente l'utilisation de ce joint. L'invention a justement pour but de remédier à ces problèmes de l'état de la technique. Elle propose une interface joint isolante amovible entre un réceptacle et une fiche. Cette interface joint isolante comporte deux faces plaquées contre le réceptacle et la fiche. Cette interface joint isolante comporte sur au moins une de ses faces une succession de chambres d'air. Ces chambres d'air sont de préférences concentriques. Dans un exemple, les chambres d'air sont formées par des cavités réalisées sur au moins une face de l'interface joint isolante. Deux chambres d'air successives forment une protubérance allongée avec la matière composant l'interface joint isolante. Autrement dit, l'interface joint isolante comporte alternativement sur le cheminement de la fuite électrique des protubérances allongées et des chambres d'air. Cette alternance crée un diviseur haute tension. Ce diviseur haute tension fait en sorte que la tension de fuite est subdivisé par le nombre de protubérances et de chambres d'air. De façon plus précise l'invention a pour objet un dispositif de connexions électriques pour appareil à haute tension comportant deux éléments isolants plats séparables de forme arrondie comportant chacun au moins un contact électrique en leur centre, ces éléments isolants étant destinés à être plaqués l'un sur l'autre, un écart formé entre ces deux éléments isolants comporte une interface joint isolante ayant une ouverture en son centre et deux faces caractérisé en ce que cette interface joint isolante comporte sur au moins une de ses deux faces des protubérances allongées, réalisées autour du centre de l'interface joint isolante et s'imbriquant les uns dans les autres. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - figure 1: une vue en coupe longitudinale schématique représentant un connecteur électrique haute tension selon l'invention. - figure 2: une vue en coupe longitudinale schématique représentant les deux éléments des connecteurs entre lesquels est placée une interface joint isolante, sous forme de disque selon l'invention. - figure 3: une vue de dessus de l'interface joint isolante sous forme de disque selon l'invention. La figure 1 montre un dispositif 1 de connexions électriques à haute tension. Ce dispositif 1 comporte deux éléments isolants 2 et 3 plats et séparables. L'élément isolant 2 est un réceptacle du dispositif 1. Le réceptacle 2 comporte au moins un contact femelle 4. Ce contact femelle 4 est disposé au milieu du réceptacle 2. Le réceptacle 2 a une certaine épaisseur, par exemple de dix millimètres, et un diamètre, dans un exemple d'environ 150 millimètres. Sans l'invention, la tenue de l'isolation impose au réceptacle 2 d'avoir un diamètre suffisant. Avec l'invention, ce diamètre suffisant peut être réduit. L'élément isolant 3, correspondant à l'élément 2, est une fiche du dispositif 1. La fiche 3 comporte au moins un contact mâle 5. Ce contact mâle 5 est disposé au milieu de la fiche 3. Le réceptacle 2 est destiné à être fixé à un appareil fonctionnant sous haute tension tel que la gaine d'un tube à rayons X. Le réceptacle 2 comporte une paroi extérieure 6. Cette paroi extérieure 6 est en vis à vis d'une enveloppe 7 métallique de gaine d'un tube à rayons X, en vue de son alimentation sous haute tension. Cette enveloppe 7 est relié à une masse, en général elle même reliée à la terre. Le réceptacle 2 comporte une paroi intérieure 8 dans laquelle est monté le contact femelle 4. Le réceptacle 2 est réalisé en un matériau électriquement isolant, par exemple une matière plastique rigide, par exemple de l'ABS. Ce réceptacle 2 a une forme ronde et plate adaptée à s'insérer dans l'enveloppe métallique 7 de la gaine. Le réceptacle 2 est traversé radialement par au moins un conducteur électrique 10, isolé à sa sortie. Le conducteur 10 se termine au milieu de la paroi interne 8 par le contact femelle 4. Ce conducteur électrique 10 est destiné à relier une source à haute tension au tube à rayons X. La fiche 3 est reliée électriquement par un câble 20 haute tension à une électrode du tube. La fiche 3 comporte un corps 21 en matériau électriquement isolant. Ce corps 21 a une forme ronde et plate complémentaire du réceptacle 2. La fiche 3 comporte une paroi intérieure 22. Cette paroi intérieure 22 est en regard de la paroi intérieure 8 du réceptacle 2. La paroi 22 comporte en son milieu le contact mâle 5 raccordé avec le câble 20 haute tension. Lors du plaquage du réceptacle 2 contre la fiche 3, la paroi 22 de la fiche 3 s'applique étroitement contre la paroi 8 du réceptacle 2. De ce fait, le contact mâle 5 s'associe avec le contact femelle 4 pour réaliser la continuité électrique entre une électrode du tube à rayons X et le câble 10. Pour éviter l'apparition de décharges électriques dues à des bulles d'air ou de particules conductrices polluantes, entre la paroi 8 du réceptacle 2 et la paroi 22 de la fiche 3, notamment en direction de l'enveloppe 7 métallique de la gaine, on dispose une interface joint isolante 30 dans un écart E présent entre le réceptacle 2 et la fiche 3. Cette interface 30 isolante est destinée à assurer la continuité de l'isolation électrique entre la fiche 3 du tube à rayons X et le réceptacle 2 du câble 10. Cette interface 30 isolante est sous forme de disque comportant une ouverture 31 en son centre 32. Cette ouverture 31, en vue en coupe, montre le disque 30 sous forme de deux sections 30a et 30b. Ce disque 30 peut être réalisé en tout matériau isolant souple. De préférence, le disque 30 est réalisé avec un élastomère. Le disque 30 est destiné à être comprimé entre la paroi 8 du réceptacle 2 et la paroi 22 de la fiche 3 afin d'être suffisamment déformé pour remplir parfaitement l'écart E entre le réceptacle 2 et la fiche 3. Le disque 30 comporte deux faces 33 et 34. La face 33 est en regard avec la paroi 8 du réceptacle 2. La face 34 est en regard avec la paroi 22 de la fiche 3. Selon l'invention, le disque 30 comporte une succession de protubérances telles que 35 sur au moins une des faces 33 ou 34. Les protubérances 35 sont vue ici en coupe. Ces protubérances 35 sont allongées et réalisées autour du centre 32 du disque 30. Les protubérances 35 sont séparées par des canaux d'air tels que 36. Ces canaux 36 d'air sont réalisés sur au moins une des faces 33 et/ou 34 du disque 30. La forme des canaux 36 d'air entraîne la forme des protubérances 35. Ensemble, ils définissent un profil crénelé d'au moins une des faces du disque 30. Dans l'exemple de la figure 1, les canaux 36 d'air sont formés par des cavités comportant chacune un fond tel que 36a de forme plane. De même, les protubérances 35 forment des parties saillantes du disque 30 comportant chacune une crête telle que 35a de forme plane. Le fond 36a des canaux 36 d'air se situe sur les faces 33 et/ou 34 du disque 30. Deux plans parallèles tels que 35b et 35c délimitent les protubérances 35. Ces deux plans parallèles 35b et 35c sont formés par deux canaux 36 d'air successifs. Les canaux 36 d'air forment une voie ou circule l'air. Les protubérances 35 s'imbriquent les unes dans les autres. Les protubérances 35 ainsi que les canaux 36 d'air ont, de préférence, une forme concentrique. Le disque 30 peut être formé de protubérances 35 et de canaux 36 d'air sous forme d'anneaux concentriques. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air ont alors une forme circulaire entourant l'ouverture 31 du disque 30. Ils comportent un même centre de cercle que le centre 32 du disque 30. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air peuvent aussi être réalisés sous forme d'anneaux enroulés en spirale autour de l'ouverture 31 du disque 30. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air peuvent avoir une forme ellipsoïdale. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air sont alors réalisés sous forme de courbe plane et close. Le centre 32 du disque représente, dans ce cas, le centre de gravité des protubérances 35 et des canaux 36 d'air. L'orientation de tous ces modèles possibles doit être géométriquement orientée dans l'espace de façon que le courant de fuite à haute tension passe alternativement par des canaux 36 d'air et des protubérances 35 comportant des matériaux isolant élastiques. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air peuvent avoir toutes les formes géométriques qui permettent de subdiviser la haute tension. Les canaux 36 d'air peuvent être réalisés par des trous ou des créneaux. Les canaux 36 d'air peuvent être aussi réalisés par des rainures. Les canaux 36 d'air peuvent avoir des profondeurs telles que 37 spécifique à chaque canal. La profondeur 37 est une hauteur du canal 36. Cette hauteur est déterminée par une distance verticale séparant un point situé au milieu du fond 36a des canaux 36 d'air à un point de la paroi intérieur 8 ou 22 du réceptacle 2 ou de la fiche 3. Cette profondeur 37 correspond aussi à une hauteur des protubérances 35. Une distance telle que 38 séparant deux protubérances 35 successives peut être différente d'une autre distance telle que 39 séparant deux autres protubérances 35 successives. Ces distances 38 et 39 forment une longueur des canaux 36 d'air correspondants. Dans l'exemple de la figure 1, les distances 38 et 39 de deux 35 protubérances 35 successives sont égaux. Autrement dit, la longueur des canaux 36 d'air est constante. De même la profondeur 37 des canaux 36 d'air est le même pour chaque canal. Dans le cas où les deux faces 33 et 34 du disque 30 comportent chacunes des protubérances 35, les canaux 36 d'air ont la même profondeur 37 des deux faces 33 et 34 dudit disque. Cette alternance de protubérance 35 et de canaux 36 d'air est destinée à faire passer alternativement le courant de fuite entre des matières isolantes élastiques et de l'air. Cette alternance de protubérances 35 et de canaux 36 d'air forment un diviseur haute tension entre le centre 32 du disque 30 formant le niveau haute tension et l'enveloppe 7 métallique de la gaine formant la masse. Ce diviseur haute tension, formé par l'alternance des canaux 36 d'air et de protubérances 35, est de préférence quasi linéaire. Ces canaux 36 d'air permettent de faire circuler l'air d'un intérieur la à un extérieur lb du dispositif 1. L'extérieur 1 b du dispositif 1 est, de préférence, à la pression atmosphérique. L'intérieur la du dispositif 1 est à la pression exercée par le réceptacle 2 contre la fiche 3 lors de leur plaquage, en mode de fonctionnement. Cette circulation de l'air entre l'intérieur la et l'extérieur 1 b du dispositif 1 permet de maintenir la pression, à l'intérieur 1 a du dispositif 1, à la pression atmosphérique quelles que soient les variations de pression engendrées par le plaquage du réceptacle 2 contre la fiche 3. Le disque 30 est alors indépendant de la pression comme dans l'état de la technique. L'alternance de protubérance 35 et de canaux 36 d'air permet de compenser le gonflement chimique ou thermique des composants du matériau du disque 30 provoqué par la hausse de température. Cette alternance permet alors de préserver le volume du disque 30 constante quelle que soit la température générée par les courants de fuite. L'invention permet d'avoir un dispositif 1 à haute tension comportant le réceptacle 2 et la fiche 3 pouvant être aisément assemblés lors de la fabrication ou de l'installation. Le réceptacle 2 et la fiche 3 peuvent être aussi aisément désassemblés après une utilisation ou lors d'une intervention. La manipulation du dispositif 1 est ainsi facilitée. Cette facilité de manipulation permet de changer des éléments du dispositif 1 directement à son emplacement et non dans une usine. Cette facilité de manipulation permet aussi de réduire des possibilités d'erreurs humaines. Pour permettre la circulation de l'air entre les canaux 36 d'air, les protubérantes 35 comportent chacune au moins une fente (non représentée). Chaque fente est destinée au passage de l'air entre deux canaux 36 d'air entourant la protubérance 35 comportant ladite fente. Lorsque le réceptacle 2 et la fiche 3 sont réunis par plaquage les sections 30a et 30b du disque 30 sont déformées par compression. La compression des canaux 36 d'air permet d'uniformiser la variation du volume de l'interface 30 joint isolante. La figure 2 montre une vue en coupe schématique représentant à plus grande échelle l'interface joint isolante. La figure 2 montre un mode de réalisation de l'interface joint isolante selon l'invention. Dans cet exemple, seule une des sections 30a ou 30b du disque 30 est représentée. Les protubérances 35 et les canaux 36 d'air sont réalisés sur les deux faces 33 et 34 du disque 30. Sur les deux faces 33 et 34 du disque 30 les protubérances sont au nombre de onze. Et les canaux 36 d'air séparant les protubérances 35 sont au nombre de dix. La première protubérance 35 est la protubérance située à proximité de l'ouverture 31 du disque 30. Et la onzième protubérance 35 est la dernière protubérance de la section 30a ou 30b du disque 30. Les protubérances 35 de la face 33 sont opposées aux protubérances 35 de la face 34. Dans un exemple, une longueur 40 allant des protubérances 35 de la face 33 aux protubérances 35 de la face 34, avec lesquelles elles sont opposées symétriquement par rapport à un plan passant par le centre du disque 30, est de 12,50 millimètres. La longueur 40 allant de la surface 33 à la surface 34 est de 6,5 millimètres. Du fait de la connexion en haute tension à l'ouverture 31 du disque 30, un champ électrique comportant une intensité très forte est exercé autour de l'ouverture 31 dudit disque. Plus on s'éloigne de l'ouverture 31 du disque 30 plus l'intensité du champ électrique diminue. Le courant de fuite générée par cette connexion en haute tension est proportionnel à l'intensité du champ électrique. Alors, pour éliminer le courant de fuite il est nécessaire, dans cet exemple, d'avoir moins de résistance à proximité de l'ouverture 31 du disque 30 et plus de résistance à proximité de la onzième protubérance 35. Comme la résistivité de l'air est différente et inférieure à celle de l'élastomère utilisé, l'espace réservée à l'air est alors plus important à proximité de l'ouverture 31 du disque 30. De ce fait, une distance 42, correspondante aux longueurs des canaux 36 d'air, est plus importante à proximité de l'ouverture 31 du disque 30 qu'à proximité de la onzième protubérance 35. La variation de la distance 42 définie un diviseur à haute tension quasi linéaire entre le niveau à haute tension et la terre. La compression du disque 30, lors du plaquage du réceptacle 2 contre la fiche 3 en mode de fonctionnement, déforme ledit disque. La profondeur 37, des canaux 36 d'air, reste constante. Les crêtes 36a des protubérances 35 ont des formes arrondies, en vue de coupe. Dans cet exemple, seuls les canaux 36 d'air sont déformés par la compression du disque 30. En vue de coupe, les canaux 36 d'air ont une forme trapézoïdale. Les canaux 36 d'air comportent alors une petite base formée par le fond 36a des canaux 36 d'air et une grande base 36b. Cette petite base 36a et cette grande base 36b sont délimitées par les plans inclinés 35b et 35c de la protubérance 35. Cette grande base 36b et cette petite base 36a ont leurs longueurs qui augmentent en fonction de leurs positions par rapport à l'ouverture 31 du disque 30. La figure 3 montre une vue de dessus de l'interface joint isolante de la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le disque 30 comporte onze protubérances 35 séparées les uns aux autres par dix canaux 36 d'air. Les canaux 36 d'air et les protubérances 35 ont des formes concentriques dont le centre est le centre 32 du disque 30. Les canaux 36 d'air sont formés par des cavités réalisées sur la face 33 et/ou 34 du disque 30. Les protubérances 35 comportent des crêtes allongées. Seuls les canaux réalisés sur la face 33 sont représentés sachant qu'il peut s'agir des canaux réalisés sur la face 34 du disque 30. Chaques protubérances 35 comportent au moins une fente telle que 50. Dans l'exemple de la figure 3, les protubérances 35 comportent chacune une seule fente 50. Ces fentes 50 peuvent être réalisées transversalement à l'allongement des protubérances 35. Ces fentes 50 permettent la circulation de l'air entre deux canaux 36 d'air successifs. Ces fentes 50 permettent la circulation de l'air entre l'intérieur du disque 30 et l'extérieur du disque 30. Une étendue d'une ouverture 51 de ces fentes 50 peut varier d'une fente à une autre. Dans l'exemple de la figure 3, les fentes 50 sont réalisées perpendiculairement à l'allongement des protubérances 35. Une première fente 50, réalisée sur la première protubérance 35 la plus proche du centre 32 du disque 30, se situe sur une droite Y. Une deuxième fente 52 réalisée sur la deuxième protubérance 35, se situant sur une droite X, est à 120 degrés de la fente 50. Une troisième fente 53 réalisée sur la troisième protubérance 35, se situant sur la droite X, est à 180 degrés de la fente 52. Une quatrième fente 54 réalisée sur la quatrième protubérance 35, se situant sur une droite Z, est à 120 degrés de la fente 53. Ainsi de suite jusqu'à la dernière fente 55 réalisée sur la onzième protubérance 35. Cette fente 55 se situe sur la droite Z. Les fentes des onze protubérances 35 sont alors choisies alternativement toutes les 120 degrés et toutes les 180 degrés. Les fentes peuvent être choisies selon la position la plus adéquate pour la circulation de l'air entre l'intérieur et l'extérieur du disque 30. Les crêtes des protubérances 35, imbriquées les unes dans les autres, sont séparées par une distance 56. Cette distance 56 diminue en fonction de la position de la protubérance 35 allongée par rapport au centre 32 du disque 30. REVENDICATIONS 1 - Dispositif (1) de connexions électriques pour appareil à haute tension comportant deux éléments (2, 3) isolants plats séparables de forme arrondie comportant chacun au moins un contact électrique (4, 5) en leur centre, ces éléments isolants étant destinés à être plaqués l'un sur l'autre, un écart (E) formé entre ces deux éléments isolants comporte une interface joint isolante (30) ayant une ouverture (31) en son centre (32) et deux faces (33, 34) caractérisé en ce que cette interface joint isolante comporte sur au moins une de ses deux faces des protubérances (35) allongées, réalisées autour du centre de l'interface joint isolante et s'imbriquant les unes dans les autres, ces protubérances allongées sont séparées les unes des autres par des canaux (36) d'air. 2 - Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 15 l'interface joint isolante est réalisée avec un élastomère. 3 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les protubérances et les canaux d'air ont une forme circulaire comportant un même centre de cercle que le centre de l'interface joint isolante. 4 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les protubérances et les canaux d'air forment des anneaux concentriques autour du centre de l'interface joint isolante. - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les protubérances et les canaux d'air ont une forme en spirale autour 25 du centre de l'interface joint isolante. 6 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les protubérances et les canaux d'air ont une forme ellipsoïdale autour du centre de l'interface joint isolante. 7 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en 30 ce que les canaux d'air sont formés par des rainures. 8 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les protubérances comportent au moins une fente (50) , transversale à leur allongement. 9 - Dispositif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que 35 chacune des fentes est réalisée sur les protubérances, alternativement, tous les 120 degrés et 180 degrés. - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les canaux 37 ont une même profondeur (37) sur les deux faces de l'interface joint isolante. 11 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les protubérances comportent des crêtes allongées, les crêtes sont séparées par des distances (56), les distances diminuent en fonction de la position de la protubérance allongée par rapport au centre de l'interface joint isolante.