Brevet FR2910584A1 — publié le 20080627

DISPOSITIF DE DECHARGE DE PRESSION Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un dispositif de décharge de pression. Les dispositifs de décharge de pression équipent les appareillages placés sous pression de gaz. Ils sont prévus pour limiter la surpression du gaz dans le cas de défaut (s) interne (s) de l'appareillage. Dans le cas, par exemple, d'appareillages électriques, la survenue d'un arc électrique au sein d'une enveloppe scellée sous pression engendre l'apparition d'un plasma qui élève la température du gaz. Cette élévation de température conduit alors à une augmentation importante de la pression du gaz. La présence d'un dispositif de décharge de pression permet de limiter la surpression du gaz. Le dispositif de décharge de pression doit alors fonctionner dans un temps extrêmement court pour éviter que l'enveloppe n'explose avant le déclenchement des protections. Dans le domaine de l'appareillage électrique, les dispositifs de décharge de pression les plus connus sont : - les disques de rupture métalliques aptes à se déchirer sous l'effet d'une surpression (voir par exemple le brevet GB 748 953 et la demande de brevet EP 1 378 694) ; - les couvercles mobiles à boulon de rupture aptes à se déplacer, du fait de la rupture du boulon, sous l'effet d'une surpression (voir par exemple la demande de brevet US 2002/093146) ; 2910584 2 - les disques en graphite qui explosent sous l'effet d'une surpression (voir par exemple le brevet DE 41 25 591). Un problème rencontré par l'utilisation de 5 ces dispositifs de décharge de pression est la fragilité des éléments qui les constituent. Les disques de rupture métalliques et les disques en graphite sont des pièces mécaniques de faible épaisseur qu'il est nécessaire de protéger de la corrosion ou de la 10 pollution atmosphérique. Un autre problème est la nécessité qu'il y a à concevoir des déflecteurs pour évacuer les gaz chauds dans une direction précise afin d'éviter une détérioration des pièces environnantes et/ou que des personnes se situant à proximité de 15 l'appareil sous pression ne soient blessées. La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de décharge de pression de l'art connu du type disque de rupture équipé d'un déflecteur. Un disque de rupture R ferme de façon 20 hermétique une cavité C formée dans une enceinte E. La cavité C contient un gaz sous pression. L'épaisseur du disque de rupture R est choisie suffisamment mince pour permettre à celui-ci de se déchirer sous l'effet d'une surpression du gaz. Un déflecteur D est placé au dessus 25 du disque de rupture R. Le déflecteur D présente une ouverture latérale O. En fonctionnement normal (c'est-à-dire en l'absence de surpression du gaz), l'ouverture latérale 0 est obstruée dans sa totalité par un clapet K. Le clapet K permet d'éviter que des éléments 30 extérieurs ne viennent polluer le disque de rupture R. Lorsqu'une surpression apparaît dans la cavité C, le 2910584 3 disque de rupture se déchire sous l'effet de la surpression. Le gaz qui s'échappe de la cavité est guidé dans la structure du déflecteur D et le clapet K est également détruit sous l'effet de la surpression du 5 gaz qui peut alors s'échapper vers l'extérieur. Un tel dispositif de décharge de pression est d'un assemblage complexe. Une fois le disque de rupture installé, il faut en effet fixer sur l'enveloppe E, par des vis V1, V2, l'ensemble constitué du déflecteur D et du clapet 10 K. L'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Exposé de l'invention 15 En effet, l'invention concerne un dispositif de décharge de pression d'un gaz sous pression contenu dans une enveloppe fermée par un couvercle, le dispositif comprenant un boulon de rupture qui maintient le couvercle fermé et qui est 20 apte à se rompre dès lors que la pression du gaz dépasse une valeur de seuil à l'intérieur de l'enveloppe, la rupture du boulon de rupture entraînant l'ouverture du couvercle, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'articulation qui relie le 25 couvercle et l'enveloppe, la pièce d'articulation ayant un axe autour duquel le couvercle pivote lorsque le couvercle s'ouvre de telle sorte que le couvercle forme un déflecteur pour le gaz. Selon une caractéristique supplémentaire de 30 l'invention, une butée d'ouverture est formée dans le 2910584 4 couvercle pour arrêter la course du couvercle lors de l'ouverture du couvercle. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, l'enveloppe est munie de 5 deux parois latérales situées dans deux plans parallèles sensiblement perpendiculaires à la direction de l'axe de la pièce d'articulation et qui sont situées de part et d'autre du couvercle, au plus près du couvercle, de telle sorte que, lorsque le couvercle 10 s'ouvre, les parois latérales participent à la formation du déflecteur. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les parois latérales sont dimensionnées de telle sorte que, lorsque le 15 couvercle s'ouvre jusqu'à atteindre une position d'ouverture maximale, le couvercle est entièrement compris dans l'espace qui sépare les deux parois. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la forme des parois 20 latérales épouse la forme de l'excursion angulaire du couvercle. Le dispositif de décharge de pression de l'invention est avantageusement un dispositif mécaniquement robuste et peu coûteux. 25 Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures 30 jointes, parmi lesquelles : 2910584 5 la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de décharge de pression muni d'un déflecteur selon l'art antérieur ; 5 les figures 2A et 2B représentent, respectivement, une vue en coupe et une vue en perspective d'un premier exemple de dispositif de décharge de pression de l'invention en position fermée; les figures 3A et 3B représentent, respectivement, 10 une vue en coupe et une vue en perspective du premier exemple de dispositif de décharge de pression de l'invention en position ouverte ; la figure 4 représente une vue en coupe, en position ouverte, d'un premier exemple de 15 dispositif selon un perfectionnement de l'invention, et les figures 5A et 5B représentent, respectivement, une vue en coupe et une vue en perspective, en position ouverte, d'un deuxième exemple de 20 dispositif selon le perfectionnement de l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'invention. 25 Les figures 2A et 2B représentent, respectivement, une vue en coupe et une vue en perspective d'un premier exemple de dispositif de décharge de pression de l'invention en position fermée. Une enveloppe 1 sous pression est fermée 30 par un couvercle 2. Un boulon de rupture 5 ferme et maintient fermé le couvercle 2. Un ou plusieurs joints 2910584 6 circulaires 4a, 4b assurent l'étanchéité du couvercle. Une pièce d'articulation 3, par exemple une cheville, relie le couvercle 2 à l'enveloppe 1. La pièce d'articulation 3 présente un axe autour duquel le 5 couvercle est susceptible de pivoter. Le boulon de rupture 5 est conçu pour se rompre lorsque la pression du gaz atteint une valeur de seuil. Lorsque le boulon de rupture 5 se rompt, le couvercle 2 pivote autour de l'axe de la pièce d'articulation 3 de telle sorte qu'il 10 forme, du fait de son orientation par rapport à l'ouverture de l'enveloppe, un déflecteur pour le gaz qui s'échappe. Une butée 6 formée sur le couvercle 2 limite l'excursion de celui-ci en venant s'appuyer, par exemple, sur la structure de l'enveloppe 1. 15 Deux parois latérales parallèles P1, P2 encadrent au plus près le couvercle 2. Les parois latérales sont situées dans deux plans parallèles sensiblement perpendiculaires à la direction de l'axe de la pièce d'articulation 3. Selon le mode de 20 réalisation préférentiel de l'invention, les parois latérales P1 et P2 participent à la formation du déflecteur. Les figures 3A et 3B représentent, respectivement, une vue en coupe et une vue en 25 perspective du premier exemple de dispositif de décharge de pression de l'invention en position ouverte. En position ouverte, le couvercle 2 continue d'assurer, du fait de son orientation angulaire, un rôle de déflecteur pour le gaz. Selon le mode de 30 réalisation préférentiel de l'invention, les parois latérales P1 et P2 participent également au déflecteur 2910584 7 et font obstacle à une propagation latérale du gaz. Toute la zone d'espace située du côté de la face supérieure du couvercle est alors à l'abri d'un contact direct avec le gaz qui s'échappe et se trouve ainsi 5 protégée. Un perfectionnement de l'invention va maintenant être décrit. Selon le perfectionnement de l'invention, les parois latérales P1, P2 ont une hauteur telle que, lorsque le couvercle s'ouvre, la 10 course du couvercle est entièrement comprise dans l'espace qui sépare les parois, empêchant ainsi totalement le gaz de s'échapper latéralement. La figure 4 représente une vue en coupe d'un premier exemple de dispositif selon le 15 perfectionnement de l'invention. Les parois P1 et P2 ont une hauteur H uniforme. A titre d'exemple non limitatif, le couvercle 2 en position ouverte est sensiblement incliné de 45 par rapport à l'horizontale. 20 Les figures 5A et 5B représentent, respectivement, une vue en coupe et une vue en perspective, en position ouverte, d'un deuxième exemple de dispositif selon le perfectionnement de l'invention. Selon ce deuxième exemple, la forme des parois P1 et P2 25 épouse la forme de l'excursion angulaire e du couvercle. Une telle forme pour les parois P1 et P2 permet de réaliser un enveloppe moins lourde et moins encombrante que celle de la figure 4 et, partant, d'un coût moins élevé. 30 De façon plus générale, le perfectionnement de l'invention concerne de nombreuses autres formes 2910584 8 pour les parois P1 et P2, la seule condition à réaliser étant la condition mentionnée précédemment selon laquelle, en position ouverte, le couvercle ne déborde pas de l'espace défini entre les parois P1 et P2. 5 Dans le cas d'une surpression du gaz due à un arc de fort courant à l'intérieur de l'enveloppe, le couvercle formant déflecteur résiste avantageusement à l'abrasion de l'arc du fait de son épaisseur. Ceci représente un avantage par rapport aux dispositifs de 10 l'art antérieur. En effet, les déflecteurs de l'art antérieurs sont très détériorés, voire détruits, suite à la formation de l'arc. Un autre avantage du dispositif de l'invention est sa capacité à très bien résister au 15 vide. L'appareil qui contient le gaz doit en effet être mis sous vide avant son remplissage par le gaz. Selon l'art antérieur, les pièces mécaniques qui constituent le dispositif de décharge peuvent être détériorées lors de leur mise sous vide du fait de leur fragilité. Ce 20 n'est pas le cas de l'invention. Selon l'invention, les pièces qui constituent le dispositif de décharge de pression sont également suffisamment robustes pour supporter d'être placées dans des atmosphères corrosives, ce qui n'est 25 pas le cas de certaines des pièces qui constituent les dispositifs de décharge de pression de l'art antérieur (disques métalliques, disques en graphite, déflecteurs). Un autre avantage de l'invention est de 30 pouvoir positionner le déflecteur, et donc l'enveloppe, selon n'importe quelle orientation de l'espace. Ceci 2910584 9 est particulièrement avantageux lorsque l'enveloppe est placée à l'extérieur, dans une zone non protégée des intempéries. En effet, dans le cadre de l'art antérieur, lors du montage d'une enveloppe à 5 l'extérieur, les disques déflecteurs doivent être orientés dans certaines directions privilégiées, sous peine de détériorations dues à l'humidité (eau, neige, etc.). Dans certains cas, un montage extérieur s'avère même impossible. Le dispositif de l'invention ne 10 présente pas cet inconvénient : un montage extérieur est toujours possible, quelle que soit l'orientation de l'enveloppe. REVENDICATIONS 1. Dispositif de décharge de pression d'un gaz sous pression contenu dans une enveloppe (1) fermée par un couvercle (2), le dispositif comprenant un boulon de rupture (5) qui maintient le couvercle fermé et qui est apte à se rompre dès lors que la pression du gaz dépasse une valeur de seuil à l'intérieur de l'enveloppe, la rupture du boulon de rupture entraînant l'ouverture du couvercle, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'articulation (3) qui relie le couvercle (2) et l'enveloppe (1), la pièce d'articulation ayant un axe autour duquel le couvercle pivote lorsque le couvercle s'ouvre de telle sorte que le couvercle forme un déflecteur pour le gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel une butée d'ouverture (6) est formée dans le couvercle pour arrêter la course du couvercle lors de l'ouverture du couvercle. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'enveloppe (1) est munie de deux parois latérales (P1, P2) situées dans deux plans parallèles sensiblement perpendiculaires à la direction de l'axe de la pièce d'articulation (3) et qui sont situées de part et d'autre du couvercle (2), au plus près du couvercle, de telle sorte que, lorsque le couvercle s'ouvre, les parois latérales participent à la formation du déflecteur. 2910584 11 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les parois latérales (P1, P2) sont dimensionnées de telle sorte que, lorsque le couvercle s'ouvre jusqu'à atteindre une position d'ouverture 5 maximale, le couvercle est entièrement compris dans l'espace qui sépare les deux parois. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la forme des parois latérales (P1, P2) 10 épouse la forme de l'excursion angulaire du couvercle.