Brevet FR2960092A1 — publié le 20111118

FIXATION D'UN APPAREIL ELECTRIQUE DE MOYENNE OU HAUTE TENSION SUR UNE BASE PAR EMMANCHEMENT A FORCE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la fixation d'un appareil électrique de moyenne ou haute tension, par exemple un disjoncteur, sur une base, notamment dans le cadre d'appareil mis dans une enceinte sous gaz spécial, tel que l'exafluorure de soufre (SF6), et comprenant notamment trois phases. Elle concerne en particulier la fixation d'un tube de guidage de gaz sur une base radiale par rapport à l'axe longitudinal de l'enceinte contenant un tel disjoncteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un certain type de disjoncteur à moyenne et haute tension, on utilise, entre autres, un tube concentrique destiné à guider les gaz en provenance de l'arc électrique produit lors de l'interruption du courant. Un tel tube de guidage de gaz constitue un écran diélectrique. De plus, ce type d'appareil est souvent plus utilisé pour chacune des trois phases dans des unités de production et/ ou de transmission d'énergie électrique à haute puissance. Dans ce cas, les trois phases sont souvent confinées dans une enceinte étanche sous un gaz spécial, en particulier l'exafluorure de soufre (SF6). Ce gaz, SF6, est destiné à isoler les trois phases les unes des autres de manière à réduire 2 l'encombrement constitué par les trois phases et leur enceinte. Le but de l'invention est donc de limiter le plus possible la taille de l'enceinte pour des raisons d'encombrement et de coût. D'autre part, par le document de brevet EP 588 709 Al, on connait un disjoncteur possédant des éléments tubulaires fixés par frettage. En effet, en référence à la figure 1, une base de la bague de frette 107 est utilisée pour plaquer un premier contact 101 contre une bride annulaire d'extrémité 106. De plus, il est précisé dans ce document que ce frettage peut être mécanique, c'est-à-dire par enfoncement à froid de la bague de frette sur la pièce, mais peut être également thermique, c'est-à-dire par emmanchement après dilatation à chaud ce qui implique un emmanchement à force après refroidissement. Dans ce premier document de l'art antérieur, les usinages sont nombreux pour la fabrication d'un tel dispositif et sont augmentés si on utilise des fentes axiales. De plus, ils nécessitent l'utilisation d'une bague de pression supplémentaire. Il faut rajouter que la bague de frette 107 fait saillie par rapport au diamètre externe de la bride annulaire d'extrémité 106 et du premier contact 101, ce qui nécessite un plus grand espace de logement. De plus, en référence à la figure 2, par le document de brevet US 4, 616, 856, on connait un mode de fixation d'une buse sur sa base. Les moyens de fixation sont obtenus à la fois par vissage des éléments de fixation 116 de la buse dans un alésage taraudé 119 de la base 114 dans laquelle la buse 112 3 doit être fixée. Les moyens d'assemblage se complètent d'un encliquetage de saillies 122 placées à l'extrémité des moyens d'assemblage 116 de la buse 112 et destinés à rentrer dans une rainure correspondante 124 de la base 114. La forme en décrochement complémentaire de ces deux éléments permet une fixation ferme et définitive de la buse 112 dans sa base 114. Dans ce dernier document de l'art antérieur, l'utilisation de filetage et de taraudage demande des usinages de haute précision, implique une augmentation substantielle du diamètre final de l'ensemble et un procédé d'assemblage coûteux. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour atteindre un tel objectif de réduction de l'encombrement du contenu de l'enceinte, on se propose de réduire au maximum le diamètre externe des pièces constitutives de ces appareillages utilisés dans les trois phases, en particulier les moyens d'assemblage du tube de guidage de gaz sur la base. Dans ce but, l'objet principal de l'invention est un ensemble électrique moyenne ou haute tension, monophase ou multiphase, placé dans une enceinte étanche, chaque ensemble de phase comportant, entre autres, une base sur laquelle est fixé un tube, ces deux pièces ayant chacune un diamètre externe déterminé et étant assemblées par des moyens d'assemblage. Selon l'invention, les moyens d'assemblage 30 sont internes, c'est-à-dire que leur diamètre d'encombrement maximal est inférieur au diamètres 4 externes déterminés de la base et du tube, de manière à ce que chaque ensemble de phase présente une surface externe lisse, sans encombrement dépassant de la surface de ces éléments. De préférence, les moyens d'assemblage sont constitués, entre autres, par un élément d'assemblage mâle fixé sur un premier des deux éléments que sont le tube et la base et dont le diamètre externe est inférieur au diamètre du premier élément sur lequel il est utilisé pour être introduit dans un élément d'assemblage femelle placé sur le deuxième des éléments que sont la base et le tube et dont le diamètre interne est très légèrement inférieur au diamètre externe de l'élément d'assemblage mâle, avant montage, de façon à constituer un assemblage par emmanchement à force permettant d'obtenir un ajustement très serré. Dans une réalisation prévue, l'élément d'assemblage mâle est fixé sur le tube et en ce que l'élément d'assemblage femelle est fixé sur la base. Dans l'application prévue selon l'invention le tube est un tube de guidage de gaz. Dans une réalisation préférentielle de l'invention, les moyens d'assemblage, pour chaque phase, sont complétés de moyens d'encliquetage constitués sur l'élément d'assemblage mâle et l'élément d'assemblage femelle, en partant de leur extrémité d'assemblage, d'une saillie cylindrique suivie d'une rainure, le diamètre initial de la saillie de chacun des deux éléments étant, avant montage, légèrement supérieur au diamètre de la rainure de l'autre élément et dans laquelle elle est destinée à être logée, de manière à réaliser un assemblage par ajustement très serré ou emmanchement à force, une fois la base et le tube de guidage de gaz assemblés. Dans le but de permettre le montage de ces 5 éléments, il est avantageux que les extrémités d'assemblage des éléments d'assemblage mâle et femelle possèdent chacune un chanfrein. L'ensemble selon l'invention est prévu pour comprendre trois phases. Cet ensemble s'applique particulièrement aux disjoncteurs moyenne et haute tension. De préférence, le tube de guidage de gaz ne possède pas de rainures ou de fentes longitudinales au niveau de la saillie et de la rainure. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de l'invention qui est illustrée par plusieurs figures représentant respectivement: - Figure 1, en coupe, une partie d'un disjoncteur selon l'art antérieur; - Figure 2 en coupe, le montage d'une buse sur sa base selon l'art antérieur; - Figure 3, en vue, un ensemble électrique auquel est appliquée l'invention; - Figure 4, en coupe partielle, les éléments constitutifs de l'invention opposition avant montage; 6 Figure 5, en coupe partielle, les éléments constitutifs de l'invention une fois montés; Figure 6, en coupe, un élément complet selon l'invention dans une application triphasée. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER En référence à la figure 3, on décrit partiellement un disjoncteur à haute tension auquel s'applique l'invention. Un contact fixe et un contact mobile sont placés à l'intérieur d'une buse d'isolation 1. Une tige de commande 64 est placée de manière centrale et est fixée à un tube intérieur de guidage de gaz 3 qui supporte lui-même le contact mobile. Ce dernier peut être donc connecté et déconnecté du contact fixe. L'espace de coupure se trouve à l'intérieur de la buse d'isolation 1 qui présente un endroit de moindre diamètre 6. Le gaz chaud généré pendant l'opération d'interruption de courant circule à très haute pression à partir de l'endroit de moindre diamètre 6 vers l'intérieur du tube intérieur de guidage de gaz 3. Les gaz empruntent alors une ouverture 4 qui est prévue dans celui-ci et un tube intermédiaire de guidage de gaz 5 pour aboutir dans un espace périphérique de sortie 7 qui est délimité par le tube de guidage de gaz 20 et une base 10. Un espace de sortie 8 permet l'évacuation des gaz de cet espace de sortie 7. Le tube de guidage de gaz 20 supporte d'importantes contraintes mécaniques générées par la 7 très haute pression des gaz de sortie. Ces contraintes se manifestent aussi bien radialement que longitudinalement. Dans l'exemple de réalisation décrit sur cette figure 3, un bossage dissymétrique 11 est prévu en périphérie de l'appareil pour compenser les forces radiales provoquées par la présence d'une ouverture 21 sur la surface externe du tube de guidage de gaz 20. Cette ouverture 21 peut être utilisée pour une connexion électrique. Enfin, le tube de guidage de gaz 20 est supporté principalement par la base 10. Un assemblage 30 est prévu entre la base 10 et le tube de guidage de gaz 20 de type à emmanchement à force ou ajustement très serré, complété d'un système d'encliquetage. Sur cette figure 3, on montre également que la base 10 est reliée de manière fixe à une plaque de base au moyen d'au moins deux barres support 15 qui sont de préférence en matériau isolant. La figure 4 représente donc les principaux éléments du système d'assemblage selon l'invention avant leur montage, c'est-à-dire qu'ils sont représentés de façon séparée, sur cette figure 4. La base 10 possède une partie de diamètre externe le plus important et déterminé. Elle possède aussi un élément d'assemblage mâle constitué principalement, en partant de son extrémité, d'un chanfrein 14 suivi d'une saillie radiale 13 puis d'une rainure radiale 12. La saillie 13 peut être unique ou être interrompue sur toute la circonférence de cet élément d'assemblage mâle. 8 En correspondance, le tube de guidage de gaz 20 constitue par son extrémité une partie d'assemblage femelle. Celle-ci est constituée plus exactement, et en correspondance avec les différentes parties de l'élément d'assemblage mâle d'un chanfrein intérieur 22, suivi d'une saillie 23 qui est interne puis d'une rainure 24 qui est également interne. Les deux chanfreins 14 et 22 servent à faciliter le montage de l'ensemble. On précise que, avant le montage, le diamètre externe de la rainure 12 de l'élément d'assemblage mâle est très légèrement supérieur au diamètre interne de la saillie 23 de l'élément d'assemblage femelle. De même, le diamètre externe de la saillie 13 de l'élément d'assemblage mâle est très légèrement supérieur au diamètre de la rainure 24 qui est interne dans l'élément d'assemblage femelle. Le rapport du diamètre interne de la saillie 23 par rapport au diamètre externe de la rainure 12 est environ de 1,01 à 1,02. Le rapport du diamètre externe de la saillie 13 par rapport au diamètre externe de la rainure 12 est environ de 3 à 4 fois le rapport du diamètre interne de la saillie 23 par rapport au diamètre externe de la rainure 12. La saillie 13 de l'élément d'assemblage mâle est donc destinée à être logée dans la rainure 24 à l'intérieur de l'élément d'assemblage femelle. En correspondance, la saillie 23 qui est interne dans l'élément d'assemblage femelle est destinée à venir dans la rainure 12 de l'élément d'assemblage mâle. 9 Le fait que le diamètre des surfaces des parties des éléments d'assemblage mâle et femelle qui doivent être placés en face l'une de l'autre soit différent contribue à obtenir un emmanchement à force et un ajustement très serré. Pour l'assemblage, le tube de guidage de gaz 20 est placé sur la base 10 par un emmanchement en force. De cette manière, le tube de guidage de gaz 20 est élargi par déformation élastique notamment au niveau des chanfreins 14 et 22, glisse sur la saillie 13 et s'engage dans la rainure 12. La déformation élastique du tube de guidage de gaz 20 est environ de 5% lorsqu'il glisse sur la saillie 13 et environ de 1 à 1,5% lorsqu'il s'engage dans la rainure 12. Le tube de guidage de gaz 20 n'a pas de rainures ou de fentes longitudinales au moins dans la région de la saillie 23 et de la rainure 24 pour présenter une plus grande force de résistance, lorsqu'il est sollicité en contrainte. La figure 5 montre l'ensemble après montage, mais avec une conicité exagérée pour mieux comprendre la manière par laquelle l'ajustement très serré est obtenu par ce système. En effet, une fois l'élément d'assemblage mâle emmanché à force dans l'élément d'assemblage femelle, une déformation élastique des matériaux, de l'ordre de 1 à 1,5% pour le tube de guidage de gaz, s'est produite. On constate ainsi que la saillie 13 de l'élément d'assemblage mâle se trouve dans la rainure 24 qui est interne dans l'élément d'assemblage femelle et que la saillie 23 de ce dernier se trouve dans la 10 rainure 12 de l'élément d'assemblage mâle. On conçoit ainsi que de très fortes pressions de contact soient créées entre ces différentes surfaces. Le démontage de l'ensemble peut se faire avec une force qui est de l'ordre de 3 fois et demie plus importante que la force d'assemblage. Compte tenu de la forme des saillies 13 et 23, ce démontage s'effectue par rupture des saillies 13 et 23 et donc endommagement de celles-ci. Elles deviennent inutilisables. Ce rapport de 3 montre l'efficacité de cet encliquetage. Sans ce dernier, la force de démontage serait équivalente à la force de montage. La figure 6 montre trois éléments de disjoncteur 19 relatifs chacun à une phase différente, placés de façon parallèle dans une enceinte commune 9 qui est étanche et remplie de SF6. Ils sont fixés à une plaque support 40 par deux ou plus barres support 15 comme représenté sur la figure 1. Chaque tube de guidage 20 est fixé à sa base respective 10 par l'assemblage expliqué en correspondance avec les figures 4 et 5, la surface externe de l'ensemble étant lisse, aucun élément ne faisant saillie par rapport au diamètre général de l'ensemble base 10/tube de guidage de gaz 20. Sur cette figure 6, la très légère conicité de l'assemblage a été négligée. L'exemple représenté décrit dans cette description montre trois phases à l'intérieur d'une enceinte. On pourrait envisager qu'une seule phase soit placée dans une telle enceinte tout en bénéficiant du système d'assemblage décrit précédemment. 11 Les moyens de fixation du tube de guidage de gaz 20 décrits dans cette description peuvent être utilisés pour fixer n'importe quel élément tubulaire dans un équipement électrique. On peut citer, par exemple, un tube servant à commander le champ électrique ou protéger des éléments d'un champ électrique ou protéger des éléments par rapport à des ondes de surtension de transition.10 REVENDICATIONS1.Ensemble électrique moyenne ou haute tension, monophase ou multiphase, placé dans une enceinte étanche (9), chaque ensemble de phase comportant, entre autre, une base (10) sur laquelle est fixé un tube (20), ces deux pièces ayant chacune un diamètre externe déterminé, et étant assemblées par des moyens d'assemblage, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage sont internes, c'est-à-dire que leur diamètre d'encombrement maximal est inférieur au diamètres externes déterminés de la base (10) et du tube (20), de manière à ce que chaque ensemble de phase présente une surface externe lisse, sans encombrement dépassant de la surface de ces éléments. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage sont constitués, entre autres, par un élément d'assemblage mâle fixé sur un premier des deux éléments que sont le tube (20) et la base (10) et dont le diamètre externe est inférieur au diamètre du premier élément sur lequel il est utilisé pour être introduit dans un élément d'assemblage femelle placé sur le deuxième des éléments que sont la base (10) et le tube (20) et dont le diamètre interne est très légèrement inférieur au diamètre externe de l'élément d'assemblage mâle, avant montage, de façon à constituer un assemblage par 13 emmanchement à force permettant d'obtenir un ajustement très serré. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément d'assemblage mâle est fixé sur le tube et en ce que l'élément d'assemblage femelle est fixé sur la base (10). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube est un tube de guidage de gaz (20). 5. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage, pour chaque phase, sont complétés de moyens d'encliquetage constitués sur l'élément d'assemblage mâle et l'élément d'assemblage femelle, en partant de leur extrémité d'assemblage, d'une saillie (13, 23) cylindrique suivie d'une rainure (12, 24) cylindrique, le diamètre initial de la saillie (13, 23) de chacun des deux éléments étant, avant montage, légèrement supérieur au diamètre de la rainure (12, 24) de l'autre élément et dans laquelle elle est destinée à être logée, de manière à réaliser un assemblage par emmanchement à force ou par ajustement très serré, une fois la base (10) et le tube de guidage de gaz (20) assemblés. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les extrémités d'assemblage des éléments d'assemblage mâle et femelle possèdent chacun un chanfrein (14, 22) pour faciliter le montage.14 7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend trois phases. 8. Ensemble selon l'une des revendications 5 précédentes, qui s'applique à un disjoncteur (19) moyenne ou haute tension. 9. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube de guidage de gaz (20) ne 10 possède pas de rainures ou de fentes longitudinales au niveau de la saillie (23) et de la rainure (24). 15