Brevet FR2903241A1 — publié le 20080104

ENVELOPPE D'APPAREILLAGE ELECTRIQUE HAUTE OU MOYENNE TENSION CONSTITUEE DE DEUX DEMI-COQUILLES ASSEMBLEES PAR SOUDAGE THERMIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une enveloppe d'appareillage électrique à haute ou moyenne tension remplie d'un gaz isolant sous pression et constituée de deux demi-coquilles raccordées l'une à l'autre. On connaît déjà des enveloppes de ce type. A titre d'exemple on a représenté sur les figures 1 à 3 un exemple d'enveloppe d'appareillage électrique tel qu'un interrupteur, sectionneur de ligne ou un disjoncteur à haute ou moyenne tension conforme à l'art antérieur. Cette enveloppe est constituée d'une demi- coquille supérieure 2 (voir figure 1) et d'une demi- coquille inférieure 4 (voir figure 2). La demi-coquille inférieure et la demi-coquille supérieure sont réalisées en une résine époxy thermodurcissable. On a désigné par la référence 6 les trois phases de raccordement de courant (voir figure 2). A l'intérieur de la demi-coquille supérieure est monté un arbre porte-couteaux 8 portant des couteaux en cuivre 10. Au moment de l'ouverture des contacts, un arc électrique se produit entre les couteaux mobiles et des inserts fixes (non visibles sur la figure) en cuivre. Cet arc détériore la résine époxy. C'est la raison pour laquelle on a prévu des bandes de téflon 12 afin de 2903241 2 protéger la résine époxy contre l'arc électrique et le cheminement. A sa partie gauche, selon la figure 1, l'arbre porte- couteaux de l'interrupteur est relié à un 5 mécanisme de commande (non représenté). La demi-coquille supérieure 2 comporte un rebord 14 périphérique comportant une gorge 16 pour loger un joint d'étanchéité. Des trous 18 sont prévus dans le rebord 14 pour des fixations par vis et écrous. 10 De la même manière, la demi-coquille inférieure 4 comporte un rebord 20 dans lequel est également formée une gorge (non visible sur la figure) pour la réception du joint d'étanchéité. Des trous 22 pour le passage des vis de fixation sont prévus dans le rebord 20. 15 A l'extrémité de l'arbre porte-couteaux opposé au mécanisme d'entraînement est prévu une membrane 24 représentée en détail sur la figure 3. La membrane 24 comporte un joint d'étanchéité 26. Elle est maintenue dans la demi-coquille supérieure par une 20 goupille de cisaillement 28. La membrane 24 comporte deux butées de profondeur qui permettent le positionnement de la membrane et d'insérer la goupille de cisaillement entre la demi-coquille supérieure et la membrane. 25 Une enveloppe d'appareillage électrique de ce type présente de multiples inconvénients : - le temps de fabrication est important de telle sorte que les pièces sont chères ; - les pièces en sortie de moule nécessitent 30 des reprises : un ébavurage, une conformation, une opération de post cuisson ; 2903241 3 - elle a une masse importante ; elle comporte une membrane de rupture rapportée qui peut entraîner des risques de fuite de gaz diélectrique et entraîne un surcoût ; 5 - les demi-coquilles sont assemblées l'une à l'autre, ce qui entraine des coûts spécifiques liés à la main d'oeuvre. La présente invention a précisément pour objet une enveloppe d'appareillage électrique à haute 10 ou moyenne tension qui remédie à ces inconvénients. Ces buts sont atteints conformément à l'invention, par le fait que les deux demi-coquilles sont réalisées en un matériau thermoplastique et en ce qu'elles sont assemblées l'une à l'autre par soudage thermique. 15 Dans une réalisation particulière les deux demi-coquilles sont assemblées par vibration linéaire ou par soudure infrarouge. L'épaisseur des parois peut varier de lmm à 5mm. Les enveloppes sont avantageusement obtenues par 20 le procédé d'injection ou d'injection compression. Dans une réalisation préférée, les enveloppes sont réalisées en polyamide aromatique. Selon un autre aspect l'invention concerne un appareillage électrique à haute ou moyenne tension 25 comprenant un ou plusieurs pôles logés dans une enveloppe isolante remplie d'un gaz isolant sous pression et constitué de deux demicoquilles raccordées l'une à l'autre. Cet appareillage électrique comporte une enveloppe conforme à la présente invention. L'invention apporte de nombreux avantages : - son coût est plus faible ; 2903241 4 sa masse est diminuée de manière importante, d'où une manutention plus aisée et une diminution de la masse du matériel ; sa fabrication implique moins 5 d'opérations de montage, d'où un gain de temps améliorant la productivité ; - les deux demi-coquilles sont scellées à vie par soudure. Il n'y a donc pas de risque de fuite ; le matériau de l'enveloppe est 10 recyclable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures 15 annexées. Sur ces figures : - les figures 1 à 3, déjà décrites, représentent une enveloppe d'appareillage électrique à haute ou moyenne tension conforme à l'art antérieur ; - les figures 4 et 5 sont une vue d'une 20 demi-coquille supérieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; - la figure 6 est une vue d'une demi-coquille inférieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; 25 - la figure 7 est une vue de détail qui montre la zone de soudure ; - la figure 8 est une vue en perspective extérieure d'un appareillage électrique à haute ou moyenne tension unipolaire comportant une enveloppe 30 conforme à la présente invention ; 2903241 5 -la figure 9 est une vue de dessus de l'appareillage électrique représenté sur la figure 8 ; - la figure 10 est une vue similaire à la figure 9 mais après éclatement de la zone affaiblie 5 constituant la membrane. Sur les figures 4 et 5, la demi-coquille supérieure 40 comporte un rebord périphérique 42. Trois barres conductrices 44, correspondant aux trois phases de raccordement de l'appareillage 10 tripolaire, amènent le courant électrique à l'intérieur de l'appareil. Sur la figure 4 on observe le tube 46 permettant le passage de l'appareillage d'entraînement de l'arbre porte-couteaux (non représenté) et sur la figure 5, qui représente l'autre extrémité de 15 l'enveloppe 40, on voit sur la partie droite de la figure, une membrane d'éclatement 46. Avantageusement, la membrane d'éclatement peut comporter une épaisseur de paroi plus faible que le reste de l'enveloppe. Par exemple, elle peut avoir une épaisseur de 1mm, tandis 20 que l'épaisseur générale du reste de l'enveloppe est de 5mm. Toutefois cette caractéristique n'est pas impérative et la membrane 46 peut comporter une épaisseur qui n'est pas sensiblement inférieure à celle du reste de l'enveloppe. Dans ce cas, la membrane 46 25 constitue une zone de concentration de contrainte afin de réaliser une zone affaiblie. Cette zone de concentration de contrainte est par exemple obtenue par des angles vifs. En cas de défaut interne, par exemple en 30 cas de court-circuit entre les phases ou en cas de non coupure, le gaz, par exemple l'hexafluorure de soufre, 2903241 6 va monter en pression et va faire éjecter cette membrane par éclatement. Les gaz chauds vont être évacués à l'arrière de l'appareil. Ensuite, la conception interne du matériel va protéger l'opérateur. 5 On a représenté sur la figure 6 une vue extérieure d'une demi-coquille inférieure 50. Elle comporte un rebord 52 dont la forme est prévue pour s'adapter au rebord 42 de la demi-coquille supérieure 40. La demi-coquille supérieure 40 et la demi-coquille 10 inférieure 50 sont assemblées l'une à l'autre par soudage thermique, par exemple par vibration linéaire ou par soudure par infrarouge. La géométrie de la zone soudée dépend énormément des machines avec lesquelles la soudure sera 15 réalisée. Si la soudure est réalisée par friction, il y aura une production de copeaux. Pour cette raison, on prévoit des zones qui vont piéger ces copeaux au moment de la fermeture par soudure afin qu'ils n'aillent pas à l'intérieur de l'ampoule. En revanche, en cas de 20 soudure par infrarouge, il n'est pas nécessaire de prévoir de zones de piégeage de copeaux. Sur la figure 6 la référence 54 désigne les trois barres conductrices correspondant aux trois phases de raccordement de courant de l'appareillage 25 électrique. On a représenté sur la figure 7, une vue partielle des demi-coquilles supérieures 40 et inférieures 50 montrant le détail de la zone de soudure 60. 30 On a représenté sur la figure 8 une vue extérieure en perspective d'un appareillage électrique 2903241 7 unipolaire tel qu'un disjoncteur ou un interrupteur. Il est constitué d'une demi-coquille supérieure 70 et d'une demi-coquille inférieure 80. La demi-coquille supérieure 70 comporte un rebord 72 et la demi-coquille 5 inférieure 80 comporte un rebord 82. Les deux demi-coquilles sont assemblées l'une à l'autre par l'intermédiaire des rebords 72 et 82 par soudage thermique, comme on l'a expliqué précédemment. Une barre de raccordement de courant 74 est prévue à 10 l'extrémité supérieure de la demi-coquille supérieure 70 et une barre conductrice 84 de sortie de courant est prévue à l'extrémité inférieure de la demi-coquille inférieure 80. En outre, la demi-coquille supérieure 70 comporte un tube 76 permettant le remplissage de 15 l'appareil avec du gaz diélectrique, par exemple de l'hexafluorure de soufre. On a représenté sur la figure 9, une vue de dessus de la demi-coquille supérieure 70. Elle comporte une collerette 90 qui délimite à l'intérieur, une zone 20 de concentration de contrainte 92. Cette zone de concentration de contraintes peut avoir la même épaisseur de paroi que le reste de la demi-coquille supérieure ou bien elle peut avoir une épaisseur inférieure afin de réaliser une zone fragilisée. Si 25 l'interrupteur ne coupe pas le courant électrique parce que ce dernier est trop important ou parce qu'il y un défaut à l'intérieur de l'appareillage électrique le gaz monte en pression et éjecte par éclatement la zone 92 comportant une concentration de contrainte. REVENDICATIONS 1. Enveloppe d'appareillage électrique à haute ou moyenne tension remplie d'un gaz isolant sous pression et constituée de deux demi-coquilles (40, 50 ; 70, 80) raccordées l'une à l'autre, caractérisée en ce que les deux demi-coquilles sont réalisées en un matériau thermoplastique et en ce qu'elles sont assemblées l'une à l'autre par soudage thermique. 2. Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux demi-coquilles (40, 50 ; 70, 80) sont assemblées par vibration linéaire ou par soudage infrarouge. 3. Enveloppe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de ses parois varie de 1mm à 5mm. 4. Enveloppe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé d'injection ou d'injection compression. 5. Enveloppe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans un polyamide aromatique. 6. Appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant un ou plusieurs pôles logés dans une enveloppe isolante remplie d'un gaz isolant sous pression et constituée de deux demi-coquilles raccordées l'une à l'autre, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles sont conformes à l'une des revendications 1 à 5.30