Brevet FR2879037A1 — publié le 20060609

L'invention concerne le domaine des installations électriques prévues pour fonctionner sous atmosphère explosible. Elle concerne plus particulièrement une traversée antidéflagrante permettant d'assurer la liaison électrique entre deux coffrets antidéflagrants. De telles installations électriques prévues pour les atmosphères explosibles sont destinées à équiper par exemple des centrales de traitement de gaz naturel, des complexes pétrochimiques et, d'une manière générale, tout environnement dans lequel il existe une probabilité pour que l'air au contact des installations électriques soit mélangé à un combustible et puisse, sous l'effet d'une flamme ou d'une étincelle, exploser ou s'enflammer rapidement. Tout équipement susceptible de générer une étincelle peut, dans ce contexte, déclencher une explosion. Les équipements électriques présentant ce risque sont soit de sécurité augmentée, soit antidéflagrants pour les fortes puissances, c'est-à-dire que chaque installation électrique est confinée dans une enceinte adaptée à ne pas transmettre l'explosion à l'extérieur dans le cas où une étincelle provoquerait une explosion à l'intérieur de l'enceinte. Le risque d'explosion des installations électriques reste présent mais l'éventuelle explosion reste confinée dans l'enceinte où elle a lieu. L'explosion ne pouvant pas se propager, la sécurité des personnes et des bâtiments est assurée pour ce qui est des explosions déclenchées par les installations électriques. Certaines installations électriques complexes comportent plusieurs tableaux électriques reliés les uns aux autres par des conducteurs. Lorsque ce type d'installation complexe doit fonctionner en atmosphère explosible, chaque tableau électrique doit alors être isolé dans une enceinte antidéflagrante, étant entendu que la liaison d'un tableau à un autre, c'est-à-dire d'une enceinte à une autre, doit s'effectuer grâce à des éléments eux-mêmes antidéflagrants. D'une manière générale, touts les composants d'une telle installation complexe soumise à atmosphère explosible doivent être normalisés en vue de garantir leurs propriétés antidéflagrantes, notamment selon les normes CENELEC EN 50014, EN 50018 et les normes associées. On connaît des moyens d'assurer cette liaison entre deux enceintes antidéflagrantes, notamment la solution qui consiste à relier les tableaux électriques contenus dans les enceintes par un câble isolé serré dans un presse-étoupe au niveau de la paroi de chacune des enceintes. Une ouverture est ainsi pratiquée dans chacune des enceintes et un presseétoupe antidéflagrant est fixé dans chacune de ces ouvertures de maniière que les propriétés antidéflagrantes de chacune des enceintes soient maintenues tandis que, entre les deux presse- étoupes, l'isolant du câble garantit que l'atmosphère explosible ne soit pas mise en contact avec une étincelle. Cette solution est satisfaisante en termes fonctionnels mais présente néanmoins l'inconvénient de ne pouvoir assurer des liaisons que par câble souple. Des liaisons assurant le passage de courants électriques d'intensité importante (par exemple de l'ordre de 1000 à 2000 ampères) ne peuvent donc être assurées par la solution précitée dans la mesure où les intensités importantes requièrent pour leur passage des barres métalliques rigides et massives. On connaît par ailleurs une autre solution pour assurer la liaison entre deux enceintes antidéflagrantes. II s'agit d'une solution dénommée "raccord-union" qui consiste à pratiquer un trou taraudé dans chacune des enceintes puis à visser dans chacun de ces trous taraudés l'une des extrémités d'un tube qui est fileté à ses deux extrémités. Le sens de l'hélice de l'un des trous taraudés est l'inverse du sens de l'hélice de l'autre trou taraudé. De même, le sens de l'hélice du filetage de l'une des extrémités du tube est l'inverse du sens de l'hélice de l'autre filetage. Pour le montage d'une liaison selon cette solution, le tube est donc entraîné en rotation tandis que chacune de ses extrémités est disposée dans le trou taraudé correspondant pour que l'assemblage de chaque trou avec l'extrémité correspondante du tube se fasse simultanément. II est ensuite nécessaire d'assurer l'étanchéité des liaisons filetées de sorte que le tube assure un conduit étanche d'une enceinte vers l'autre pouvant recevoir tout type de conducteur. Cette solution nécessite un montage délicat et ne tolère pas de désalignement entre les deux enceintes. Pour les mêmes raisons, le montage entre deux enceintes de plusieurs de ces tubes parallèlement les uns aux autres, en particulier pour les réseaux triphasés + neutres, n'est pas permis. Le but de l'invention est de proposer un type de liaison entre enveloppes antidéflagrantes qui soit plus performant et plus sûr que les solutions connues. A cet effet, l'invention vise une traversée antidéflagrante, destinée à assurer la liaison électrique entre deux coffrets antidéflagrants prévus pour les atmosphères explosibles, caractérisée en ce qu'elle comporte un conducteur maintenu à l'intérieur d'un tube rigide; ainsi qu'au moins un presse-étoupe antidéflagrant destiné à être fixé dans une ouverture de l'un des coffrets, ce presse-étoupe étant serré sur le tube rigide. Une telle traversée antidéflagrante permet de passer, à l'intérieur du tube rigide, tout type de conducteur pour relier, en toute sécurité et conformément aux normes, les deux coffrets. La partie du presse-étoupe en contact avec le tube rigide est un élément élastique qui, dans ce cas, a une fonction de rotule puisqu'il permet de tolérer un positionnement angulaire libre du tube rigide par rapport au coffret. Le tube rigide peut donc se placer par rapport au coffret dans une plage angulaire déterminée par les caractéristiques du presse-étoupe. La traversée selon l'invention présente par conséquent une tolérance aux désalignements entre ses deux points de fixation à chacun des coffrets. Elle présente pour les mêmes raisons une tolérance aux vibrations et aux déformations de structure pouvant apparaître dans le temps, par exemple sous l'effet des mouvements de terrain et des dilatations, et qui ont pour conséquence un mouvement relatif des coffrets. Par ailleurs, cette liaison rotule entre le tube rigide et les coffrets permet de monter plusieurs tubes en parallèle pour relier ces mêmes coffrets. Le montage des tubes rigides peut de plus être effectué une fois les coffrets fixés sur une structure rigide dans la mesure où la position du tube rigide s'adapte à la position des coffrets. Une installation comportant des coffrets reliés par une telle traversée antidéflagrante a pu être certifiée conforme aux normes précitées par le Laboratoire Central des Industries Electriques (LCIE). Selon une caractéristique préférée, la traversée antidéflagrante 5 comporte deux presse-étoupes serrés chacun à proximité de l'une des extrémités du tube rigide. Selon une autre caractéristique préférée, le conducteur est maintenu à l'intérieur du tube rigide grâce à un matériau isolant remplissant l'espace entre le conducteur et les parois internes du tube rigide. Ce matériau isolant peut comporter un matériau pulvérisé, par exemple de la quartzite déférée sèche, pour permettre une relative mobilité du conducteur dans le tube rigide. Ce matériau isolant peut de plus comporter deux bouchons de résine diélectrique disposés chacun à proximité d'une extrémité du tube rigide et pouvant servir à maintenir en place le matériau pulvérisé. De plus, les bouchons de résine peuvent être maintenus en place grâce à l'une des caractéristiques suivantes: - les bouchons de résine comportent chacun au moins une patte de retenue saillante insérée dans une ouverture débouchante du tube rigide et adaptée à maintenir le bouchon de résine par rapport au tube rigide; - les bouchons de résine comportent chacun au moins une patte de retenue saillante insérée dans une ouverture non-débouchante du tube rigide et adaptée à maintenir le bouchon de résine par rapport au tube rigide; - le tube rigide comporte au moins un insert saillant vers l'intérieur du tube rigide, au niveau de chaque bouchon de résine, cet insert étant adapté à maintenir le bouchon de résine par rapport au tube rigide. Enfin, le matériau isolant peut être contenu entre deux couvercles disposés chacun à proximité d'une extrémité du tube rigide. Par ailleurs, le conducteur peut être partiellement recouvert d'une gaine isolante pour éviter les arcs électriques entre le conducteur et le tube rigide, ce conducteur pouvant être constitué d'une barre de cuivre pour transporter de fortes intensités. Selon une caractéristique préférée, le presse-étoupe comporte une lèvre à profil arrondi adaptée à être serrée sur le tube rigide pour un contact selon une largeur la plus faible possible, quasi-linéaire. On recherche couramment, dans le cas du serrage d'un presse-étoupe sur un câble, un contact surfacique entre le presse-étoupe et le câble afin de ne pas pincer le câble. Ici, à l'inverse, on recherche un contact linéaire entre le presse-étoupe et le tube rigide pour favoriser un mouvement de rotule entre le tube rigide et le presse-étoupe. De même, pour favoriser ce mouvement de rotule, le presse-étoupe peut être adapté à être serré sur un élément d'un diamètre compris dans une plage prédéterminée de diamètres, et lle diamètre du tube rigide peut être compris dans cette plage en étant proche du diamètre inférieur de ladite plage. Le presse-étoupe ainsi que la traversée antidéflagrante entière ainsi réalisés sont conformes aux normes CE.NELEC EN 50014, EN 50018 et aux normes associées, et peuvent donc fonctionner sous atmosphère explosible. Un autre objet de l'invention vise un procédé de pose d'une telle traversée antidéflagrante entre deux coffrets antidéflagrants. Le procédé comporte l'étape consistant à fixer un presse-étoupe antidéflagrant sur chacun des coffrets. Il peut comporter en outre les étapes suivantes: - glisser ledit tube rigide à travers les deux presse-étoupes; serrer les presse-étoupes sur le tube rigide; - raccorder le conducteur aux éléments des coffrets. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non limitatif, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale du tube rigide d'une traversée selon l'invention, munie de son conducteur; - la figure 2 est une coupe transversale du tube rigide de la figure 1; la figure 3 est une portion d'une coupe longitudinale similaire à celle de la figure 1 et montrant une première variante de réalisation; - la figure 4 est similaire à la figure 3 pour une seconde variante de réalisation; la figure 5 est une vue de face d'une structure métallique supportant deux coffrets antidéflagrants reliés par une traversée selon l'invention; et la figure 6 est une vue de dessus de la figure 5 montrant les coffrets antidéflagrants et leur traversée. La traversée antidéflagrante du présent exemple est destinée à assurer la liaison électrique entre des conducteurs, constitués de barres de cuivre, insérés dans des coffrets dits " coffrets jeux de barres". Ces coffrets, eux-mêmes antidéflagrants, sont généralement disposés sur la partie supérieure d'un tableau électrique de forte puissance et permettent la distribution de l'alimentation générale du tableau électrique à ces différents sous-éléments. Cette traversée antidéflagrante comporte tout d'abord un tube rigide 1 visible selon une coupe longitudinale et transversale respectivement aux figures 1 et 2. Ce tube rigide est formé d'un cylindre 2 en acier inoxydable d'une longueur adaptée à la distance entre les coffrets que l'on souhaite relier. Un conducteur 3 est maintenu à l'intérieur de ce cylindre 2 et le traverse longitudinalement de part en part (voir figure 1). Le conducteur 3 est ici une barre de cuivre à section rectangulaire destinée au transport de fortes intensités électriques. Le conducteur 3 est maintenu centré à l'intérieur du cylindre 2 par différents éléments de remplissage. Le vide à l'intérieur du cylindre 2 est en effet comblé par un isolant 4 dans sa partie centrale, cet isolant 4 étant entouré par deux bouchons de résine 5, eux-mêmes entourés par deux couvercles 6. L'isolant 4 est constitué dans le présent exemple de quartzite déférée sèche. Les bouchons 5 sont quant à eux constitués ici d'une résine diélectrique de propriétés isolantes adaptées à l'intensité transportée dans le conducteur 3. Les couvercles 6 sont enfin constitués d'un matériau qui est de préférence isolant. Le conducteur 3 est de plus recouvert d'une gaine thermorétractable 7 appliquée sur toute sa longueur à l'exception des portions situées dans la résine diélectrique 5 et, bien évidemment, de ses deux extrémités qui serviront au raccordement du conducteur 3. Des orifices 8 sont par ailleurs pratiqués dans le cylindre 2, au niveau des bouchons de résine 5 et permettent de maintenir ces derniers en place dans la mesure où la résine s'étend dans ces orifices 8 créant ainsi des pattes de retenue axiale des bouchons de résine 5. Les orifices 8 peuvent également servir au raccordement du cylindre 2 à un conducteur de terre 9 par l'intermédiaire d'un rivet métallique 10. Le cylindre 2, étant ici en acier, doit bien entendu être relié à la terre comme tous les éléments métalliques de l'installation. Les figures 3 et 4 illustrent un mode alternatif de réalisation de l'immobilisation des bouchons de résine 5 à l'intérieur du cylindre 2. Sur la figure 3, les orifices 8' sont non-débouchants. L'aspect extérieur du cylindre 2 est ainsi continu, les orifices 8' étant néanmoins suffisamment profonds pour permettre à la résine d'y forrner des pattes de retenue axiale. Dans le second mode de réalisation alternatif, illustré à la figure 4, les orifices 8", qui sont du même type que les orifices 8 de la figure 1, reçoivent des rivets 11 qui forment une excroissance ver l'intérieur du cylindre 2 et qui permettent également le blocage axial des bouchons de résine 5. Le tube rigide 1 qui vient d'être décrit prend place dans une installation 25 schématisée aux figures 5 et 6. En référence à la figure 5, cette installation comporte une structure métallique 12 qui est ici partiellement représentée. Des tableaux électriques 13 prennent place dans la partie inférieure de la structure 12 tandis que des "coffrets jeux de barres" 14 sont montés dans la partie supérieure de la structure 12 et permettent la distribution de l'alimentation électrique à ces tableaux 13. Dans un souci de clarté de la figure 5, seul l'un des tableaux électriques 13 a été partiellement représenté en exemple. Les tableaux électriques 13 sont donc reliés par des conducteurs 15 aux jeux de barres constitués de barres de cuivre 16 (voir figure 6). Les tableaux électriques 13 et les barres 16 sont confinés dans des coffrets antidéflagrants conformément aux normes précitées régissant les installations électriques fonctionnant sous atmosphère explosible. Le tube rigide 1 permet ici de relier électriquement les barres 16 contenues dans deux coffrets 14 juxtaposés. Le cylindre 2 pénètre dans chaque coffret 14 par l'une de ses extrémités traversant un presse-étoupe 17 monté dans un orifice 18 pratiqué dans 10 la paroi de chaque coffret 14. Les presse-étoupes 17 sont également antidéflagrants et comportent de préférence une lèvre à contact linéaire. Ces presse-étoupes sont, dans le présent exemple, adaptés à être serrés sur des câbles dont le diamètre est compris dans une plage de diamètres, le diamètre du cylindre 2 étant proche du plus petit diamètre de cette plage. Le cylindre 2 étant en place dans les presse-étoupes 17, les extrémités du conducteur 3 sont reliées par des connecteurs 19 qui sont de préférence des barres flexibles feuilletées permettant un mouvement relatif des barres 16 et du conducteur 3. Des traversées antidéflagrantes constituées d'un tube rigide 1 associé à des presse-étoupes 17 peuvent ainsi relier électriquement autant de coffrets jeux de barres 14 que le nécessite la longueur de la structure 12 qui dépend du nombre de tableaux électriques 13 à alimenter. La mise en place de cette traversée antidéflagrante lors du montage ou de la maintenance de l'installation est ici réalisée de la manière suivante. Les tableaux électriques 13 et les coffrets jeux de barres 14 sont tout d'abord montés sur la structure 12. Les coffrets 14 sont préalablement équipés de leur presse-étoupe 17. Les coffrets 14 étant ouverts, le tube rigide 1 est inséré par l'intérieur de l'un des coffrets à travers le presse-étoupe 17 correspondant et est glissé en direction du deuxième coffret 14 à relier jusqu'à ce que l'extrémité du cylindre 2 traverse le presse-étoupe 17 de ce deuxième coffret 14. Le cylindre 2 est ensuite centré longitudinalement entre les deux presse-étoupes 17, ces derniers étant ensuite serrés pour immobiliser le cylindre 2. Les extrémités du conducteur 3 peuvent être ensuite reliées aux barres 5 16 par les connecteurs 19. Des variantes de réalisation de la traversée antidéflagrante peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Notamment, le maintien du conducteur 3 à l'intérieur du cylindre 2 peut être effectué par tout autre mode garantissant une isolation extérieure du conducteur 3. REVENDICATIONS 1. Traversée antidéflagrante, destinée à assurer la liaison électrique entre deux coffrets antidéflagrants (14) prévus pour les atmosphères explosibles, caractérisée en ce qu'elle comporte un conducteur (3) maintenu à l'intérieur d'un tube rigide (2) ; ainsi qu'au moins un presse-étoupe (17) antidéflagrant destiné à être fixé dans une ouverture (18) de l'un des coffrets (14), ce presse-étoupe (17) étant serré sur le tube rigide (2). 2. Traversée antidéflagrante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux presse-étoupes (17) serrés chacun à proximité de l'une des extrémités du tube rigide (2). 3. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le conducteur (3) est maintenu à l'intérieur du tube rigide (2) grâce à un matériau isolant (4, 5) remplissant l'espace entre le conducteur (3) et les parois internes du tube rigide (2). 4. Traversée antidéflagrante selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau isolant comporte un matériau pulvérisé (4). 5. Traversée antidéflagrante selon la revendication 4, caractérisée en ce que le matériau pulvérisé (4) comporte de la quartzite déférée sèche. 6. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le matériau isolant comporte deux bouchons (5) de résine diélectrique disposés chacun à proximité d'une extrémité du tube rigide (2). 7. Traversée antidéflagrante selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bouchons de résine (5) comportent chacun au moins une patte de retenue saillante insérée dans une ouverture débouchante (8) du tube rigide (2) et adaptée à maintenir le bouchon de résine (5) par rapport au tube rigide (2). 8. Traversée antidéflagrante selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bouchons de résine (5) comportent chacun au moins une patte de retenue saillante insérée dans une ouverture non- débouchante (8') du tube rigide (2) et adaptée à maintenir le bouchon de résine (5) par rapport au tube rigide (2). 9. Traversée antidéflagrante selon la revendication 6, caractérisée en ce que le tube rigide (2) comporte au moins un insert (11) saillant vers l'intérieur du tube rigide (2), au niveau de chaque bouchon de résine (5), cet insert (11) étant adapté à maintenir le bouchon de résine (5) par rapport au tube rigide (2). 10. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que le matériau isolant (4, 5) est contenu entre deux couvercles (6) disposés chacun à proximité d'une extrémité du tube rigide (2). 11. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le conducteur (3) est partiellement recouvert d'une gaine isolante (7). 12. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le conducteur (3) est constitué d'une barre de cuivre. 13. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le presse-étoupe (17) comporte une lèvre à profil arrondi adaptée à être serrée sur le tube rigide (2). 14. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le presse-étoupe (17) est adapté à être serré sur un élément d'un diamètre compris dans une plage prédéterminée de diamètres, et en ce que le diamètre du tube rigide (2) est compris dans cette plage en étant proche du diamètre inférieur de ladite plage. 15. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le presse-étoupe (17) est conforme aux normes CENELEC EN 50014, EN 50018 et aux normes associées. 16. Traversée antidéflagrante selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la traversée est conforme aux normes CENELEC EN 50014, EN 50018 et aux normes associées. 17. Procédé de pose d'une traversée antidéflagrante conforme aux revendications 1 à 16 entre deux coffrets antidéflagrants (14), caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à fixer un presseétoupe antidéflagrant (17) sur chacun des coffrets (14). 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: glisser ledit tube rigide (2) à travers les deux presse-étoupes (17), serrer les presse-étoupes (17) sur le tube rigide (2), raccorder le conducteur (3) aux éléments des coffrets (14).