Brevet FR2909230A1 — publié le 20080530

ENVELOPPE D'APPAREILLAGE ELECTRIQUE HAUTE OU MOYENNE TENSION COMPORTANT UNE MEMBRANE CONSTITUANT UNE ZONE AFFAIBLIE 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 demicoquille 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 2909230 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 une fixation 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 ; 2909230 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 l'une au moins des deux demi-coquilles comporte une membrane constituant une zone affaiblie obtenue directement par le moulage des demi-coquilles. 15 Dans une réalisation particulière une zone de concentration de contrainte est intégrée à l'une des demi-coquilles afin de réaliser la zone affaiblie. Avantageusement le pourtour de la membrane peut comporter des angles vifs favorisant des zones à 20 forte concentration de contraintes. De préférence l'épaisseur et la surface de la membrane sont déterminées en fonction de la pression du gaz isolant de remplissage de l'interrupteur et des caractéristiques de fluage et de rupture de la matière 25 constituant l'enveloppe. De préférence l'épaisseur de ses parois varie de lmm à 5mm. Avantageusement l'enveloppe est obtenue par le procédé d'injection ou d'injection compression. 2909230 4 Selon une réalisation particulière l'enveloppe est réalisée en matériau thermoplastique (un polyamide aromatique de préférence). Selon un autre aspect, l'invention concerne 5 un 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 10 deux demi-coquilles sont conformes à l'invention. L'invention apporte de nombreux avantages : - son coût est plus faible ; sa masse est diminuée de manière importante d'où une manutention plus aisée et une 15 diminution de la masse du matériel ; - sa fabrication implique moins d'opérations de montage, d'où un gain de temps améliorant la productivité ; - le matériau de l'enveloppe est 20 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 25 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 demi-coquille supérieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; 2909230 5 - la figure 6 est une vue d'une demi-coquille inférieure faisant partie d'une enveloppe conforme à la présente invention ; - la figure 7 est une vue de détail qui 5 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 conforme à la présente invention ; 10 - 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 constituant la membrane. 15 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 tripolaire, amènent le courant électrique à l'intérieur 20 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 l'enveloppe 40, on voit sur la partie droite de la 25 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 que l'épaisseur générale du reste de l'enveloppe est de 30 5mm. Toutefois cette caractéristique n'est pas impérative et la membrane 46 peut comporter une 2909230 6 épaisseur qui n'est pas sensiblement inférieure à celle du reste de l'enveloppe. Dans ce cas, la membrane 46 constitue une zone de concentration de contraintes afin de réaliser une zone affaiblie. Cette zone de 5 concentration de contraintes est par exemple obtenue par des angles vifs. En cas de défaut interne, par exemple en cas de courtcircuit anormal entre les phases ou en cas de non coupure, le gaz, par exemple l'hexafluorure de 10 soufre, 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 permet de protéger l'opérateur. 15 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 20 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 25 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 30 soudure par infrarouge, il n'est pas nécessaire de prévoir de zones de piégeage de copeaux. 2909230 7 Sur la figure 6 la référence 54 désigne les trois barres conductrices correspondant aux trois phases de raccordement de l'appareillage électrique. On a représenté sur la figure 7, une vue 5 partielle des demi-coquilles supérieures 40 et inférieures 50 montrant le détail de la zone de soudure 60. On a représenté sur la figure 8 une vue extérieure en perspective d'un appareillage électrique 10 unipolaire tel qu'un disjoncteur ou un interrupteur. Il est constitué d'une demicoquille supérieure 70 et d'une demi-coquille inférieure 80. La demi-coquille supérieure 70 comporte un rebord 72 et la demi-coquille inférieure 80 comporte un rebord 82. Les deux demi- 15 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 l'extrémité supérieure de la demi-coquille supérieure 20 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 l'appareil avec du gaz diélectrique, par exemple de 25 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 de concentration de contrainte 92. Cette zone de 30 concentration de contraintes peut avoir la même épaisseur de paroi que le reste de la demi-coquille 2909230 8 supérieure ou bien elle peut avoir une épaisseur inférieure afin de réaliser une zone fragilisée. Si l'interrupteur ne coupe pas le courant électrique parce que ce dernier est trop important ou parce qu'il y un 5 défaut à l'intérieur de l'appareillage électrique le gaz monte en pression et éjecte par éclatement la zone 92 comportant une concentration de contraintes. On a représenté sur la figure 10 une vue de dessus de la demi-coquille supérieure et de la zone de 10 rupture 92 après éclatement. 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 l'une au moins des deux demi-coquilles comporte une membrane constituant une zone affaiblie obtenue directement par le moulage des demi-coquilles. 2. Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une zone de concentration de contraintes est intégrée à l'une des demi-coquilles afin de réaliser la zone affaiblie. 3. Enveloppe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le pourtour de la membrane comporte des angles vifs favorisant des zones à forte concentration de contraintes. 20 4. Enveloppe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'épaisseur de ses parois varie de 1mm à 5mm. 25 5. Enveloppe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé d'injection ou d'injection compression. 6. Enveloppe selon l'une des revendications 30 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau thermoplastique (polyamide aromatique par exemple) de préférence. 2909230 10 7. Appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant un ou plusieurs pôles logés dans une enveloppe isolante remplie d'un gaz isolant 5 sous pression et constitué 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 6.