Brevet FR3023655A1 — publié le 20160115

POLE D'APPAREILLAGE ELECTRIQUE RECYCLABLE DESCRIPTION L'invention présente concerne un pôle d'appareillage électrique recyclable. Les pôles électriques dont il est question ici, utilisables notamment à basse, moyenne ou haute tension, comprennent une partie active, des connexions électriques reliées à la partie active, et un corps externe dans lequel la partie active et les connexions électriques sont retenues, les connexions débouchant à l'extérieur du corps. Dans la plupart des cas, le corps est construit en une matière thermodurcissable, comme de l'époxyde, du polyuréthane, du vinylester ou du polyester insaturé, voire un élastomère comme du polyester, de l'EPDM ou du silicone. La transformation en un état solide étant irréversible, ces matières ne sont pas recyclables. Les exigences croissantes pour rendre les produits industriels recyclables conduisent à la recherche de nouvelles conceptions de ces pôles électriques. C'est ainsi qu'on a proposé de construire les corps externes en matières thermoplastiques (par exemple, dans le document WO 2011/0095980 ou WO 2012/006172), qui, étant constituées d'un réseau réversible, sont aptes à ramollir ou à fondre quand elles sont chauffées, ce qui permet de les réutiliser. Mais même ces conceptions améliorées ne sont pas suffisantes pour permettre un recyclage aisé, puisqu'il faut encore séparer les différents constituants des pôles, construits en des matériaux différents, et s'assurer ainsi que lors du broyage usuel avant une refonte et un recyclage, des impuretés ne subsisteront pas dans le produit recyclé. Or comme on recherche un bon comportement mécanique des pôles pendant leur service, l'assemblage des différents constituants est fait avec une grande cohésion, et la partie active ainsi que les connexions sont en pratique encastrées de façon inséparable dans le corps externe, qui est surmoulé sur elles. Les moyens de liaison consistent en une adhérence forte du corps sur certaines surfaces, par exemple celles des ampoules à vide en céramique, ou en une encapsulation de pièces de forme complexe dans le corps, c'est-à-dire un emprisonnement de ces pièces dans le corps, par cohésion de forme, avec ou sans adhérence de leur matière. On cherche avec l'invention à obvier à ces difficultés de recyclage, en proposant un pôle d'appareillage électrique dont les constituants sont faciles à séparer de façon impeccable, c'est-à-dire sans laisser d'impuretés dans des pièces voisines. Sous une forme générale, l'invention est relative à un pôle d'appareillage électrique, comprenant un corps externe, une partie active retenue dans un logement du corps, et des connexions traversant des ouvertures d'une paroi du corps et débouchant hors du corps et dans le logement, caractérisé en ce que les connexions sont composées de portions ayant des sections constantes ou s'amenuisant vers le logement, et sont fixées dans les ouvertures par des moyens d'arrêt démontables. Les connexions électriques peuvent être ainsi extraites par des mouvements simples, de translation, une fois qu'on a enlevé les moyens d'arrêt. Aucune destruction, par usinage, découpage ou broyage par exemple, n'est nécessaire pour opérer la séparation des constituants, si bien que la séparation des différents matériaux est parfaite, sans laisser d'impuretés dans les composants (corps, parties actives, connexions métalliques), à recycler ou plus généralement à réutiliser ; une fois qu'ils sont séparés. L'extraction des moyens d'arrêt se fait de même par de simples démontages qui n'impliquent aucun endommagement du corps. Le corps est avantageusement en une matière thermoplastique, afin de pouvoir le recycler en cas de dommage, contrairement aux conceptions habituelles, où les composantes du pôle sont de toute façon indémontables. Les moyens d'arrêt peuvent avantageusement être des vis engagées dans les connexions, et les perçages sont perpendiculaires ou obliques aux connexions. Les vis sont un exemple de moyens d'arrêt parfaitement démontables. Dans une conception particulière, une vis peut aussi servir à la fixation de la partie active, et sa tige traverse alors une des connexions électriques pour l'arrêter. Cette conception est particulièrement simple. Certains des moyens d'arrêt peuvent occuper des perçages traversant la paroi du corps, et retiennent donc les connexions correspondantes, en les bloquant par rapport au corps. Les moyens d'arrêt sont alors normalement accessibles de l'extérieur du corps pour les démonter. Ils peuvent aussi servir à retenir la partie active, en l'immobilisant dans le logement. Les moyens d'arrêt peuvent aussi être internes au corps et disposés dans le logement, et être démontables à travers une ouverture de ce dernier. Ces différentes possibilités sont compatibles avec une bonne cohésion de la partie active et des connexions avec le corps, en utilisant seulement un petit nombre de moyens d'arrêt. Un autre perfectionnement, permettant à la fois une fabrication simple du corps d'une bonne cohésion avec les connexions, sans toutefois compromettre la facilité d'extraction ultérieure des connexions, apparaît si le corps est surmoulé sur les connexions. Un autre aspect de l'invention concerne la facilité de démontage de la partie active. Le logement du corps peut ainsi comporter avantageusement une ouverture de passage de la partie active, avec une section régulière ou s'évasant vers l'ouverture, ce qui permettra d'extraire la partie active du corps simplement en la tirant, une fois que les moyens d'arrêt auront été démontés. Le glissement de la partie active hors du logement sera facilité si par exemple elle est munie de collerettes de glissement, saillant à sa périphérie, qui la font adhérer au logement par une petite superficie. Selon certains autres perfectionnements, les connexions comprennent une portion extérieure cylindrique, de préférence de révolution, et une portion intérieure munie d'un trou au moins dans lequel un des moyens d'arrêt est respectivement engagé, la portion intérieure ayant une plus petite section que la portion extérieure pour chacune des connexions. La portion extérieure de forme régulière permet des jonctions faciles à d'autres équipements et évite les irrégularités de champ électrique, et la portion intérieure affectée aux liaisons avec les autres constituants de l'appareillage, peut avoir une forme irrégulière, notamment pour obtenir une imbrication avec la matière environnante du corps externe, qui favorise la cohésion du pôle en contrariant les mouvements de pivotement des connexions, mais permettant seulement ceux dans la direction d'extraction ou d'insertion, c'est-à-dire la direction axiale des ouvertures. En particulier, les portions intérieures peuvent comprendre des rainures s'étendant dans une direction axiale des ouvertures, les rainures étant comblées par de la matière du corps. La matière du corps peut facilement combler ces rainures si par exemple le corps est surmoulé sur les connexions : les imbrications obtenues sont rigides à l'égard de mouvements de pivotement des connexions, sans gêner l'extraction des connexions quand le pôle sera démonté. Une des connexions peut encore avoir sa portion intérieure en forme de languette. L'invention sera maintenant décrite plus complètement dans ses différents aspects, caractéristiques et avantages en liaison aux Figures suivantes, qui en illustrent un mode de réalisation non exclusif d'autres : -la figure 1 est une vue générale du pôle en coupe, -la figure 2 illustre en coupe le corps externe séparé, -et les figures 3 et 4 illustrent les connexions électriques séparées. La Figure 1 représente en éclaté un pôle d'appareillage électrique conforme à l'invention. Un corps 1 externe abrite une partie active 2, ici appartenant à une ampoule à vide, une connexion supérieure 3 électrique et une connexion inférieure 4 électrique reliées à la partie active 2 et donnant sur l'extérieur. Le corps 1 (Figure 2) est de forme générale cylindrique (de section carrée, polygonale ou de préférence ronde), avec un logement 5 central s'ouvrant vers le bas pour recevoir la partie active 2, une ouverture supérieure 6 latérale pour contenir la connexion supérieure 3, et de même une ouverture inférieure 7 pour contenir la connexion inférieure 4. Le logement 5 est lui aussi cylindrique, de préférence de révolution même si la section peut prendre toute autre forme. La connexion supérieure 3 comprend (Figure 3) une portion extérieure 8 cylindrique, avantageusement de révolution, et une portion intérieure 9, en forme de languette plate et dont la face d'épaisseur porte une rainure 10; la portion intérieure 9 est de préférence de même section que la portion extérieure 8 ou de section plus petite que la portion extérieure pour faciliter encore l'extraction. L'extrémité de la languette est traversée par un trou de fixation 11. La connexion inférieure 4 comprend aussi une portion extérieure 12 cylindrique, avantageusement de révolution, et une portion intérieure 9, en forme de languette plate et dont la face d'épaisseur porte une rainure 10; la portion intérieure 9 est de préférence de même section que la portion extérieure 8 ou de section plus petite que la portion extérieure pour faciliter l'extraction. L'extrémité de la languette est traversée par un trou de fixation 11 et une portion intérieure 13 de plus petite section, et qui est munie d'une rainure 14 longitudinale et d'un trou taraudé 15 en direction radiale. La portion intérieure 13 est de préférence de même section que la portion extérieure 12 ou de section plus petite pour faciliter l'extraction. L'appareillage comprend encore une vis supérieure 16, destinée à la fixation de la connexion supérieure 3 et de la partie active 2, dont la tête est établie dans un siège 17 creusé en haut du corps 1, et dont la tige traverse la partie supérieure du corps 1, le trou de fixation 11, et est vissée dans un taraudage établi au sommet de la partie active 2. Quand la vis supérieure 16 est en place, elle empêche donc la partie active 2 de tomber au fond du logement 5 et de sortir du corps 1, et elle empêche aussi l'extraction de la connexion supérieure 3 hors de l'ouverture supérieure 6. Une vis inférieure 18 est engagée dans le trou taraudé 15. Les vis 16 et 18 sont avantageusement perpendiculaires aux ouvertures 6 et 7, et donc aux connexions 3 et 4, sans que ce soit nécessaire. La partie active 2 comprend notamment une enveloppe 19 cylindrique, munie de deux collerettes 20 en bandes saillantes, qui sont en appui glissant sur la face interne du corps 1. La partie active 2 représentée ici étant une ampoule à vide, on remarque encore un mécanisme de commande intérieur 21, logé au fond du corps 1, qui sera actionné par un élément distinct non représenté, extérieur au pôle. Un capot inférieur 22 est vissé au fond du corps 1 sur une ouverture 26 du logement pour clore le logement 5; alternativement, la fermeture peut être réalisée par une membrane. Un autre élément de la partie active 2 est un contact mobile 27. La vis inférieure 18 traverse un perçage du contact mobile 27 et le relie donc à la connexion inférieure 4. Elle est interne au logement 5, mais accessible de l'extérieur, sa tête, par laquelle elle peut être démontée, étant dirigée vers l'ouverture 26, et située dans un élargissement 28 du logement 5, qui permet d'y insérer un outil par l'ouverture 26. Les caractéristiques de l'invention portent avant tout sur la possibilité de séparer aisément ses constituants de manière à pouvoir les recycler. On peut procéder facilement en démontant les vis 16 et 18. Les connexions 3 et 4, étant composées de portions dont la section est constante ou s'amenuise vers l'intérieur des ouvertures 6 et 7, peuvent alors être extraites sans effort ou avec un effort minimal du corps 1, et la partie active 2 peut de son côté être extraite facilement par l'ouverture 26 une fois le capot inférieur 22 démonté, en la tirant vers le bas, grâce au frottement réduit qu'elle exerce contre le corps 1 par les collerettes 20 de faible superficie. Aucun arrachement ni destruction de matière n'est à redouter, ce qui garantit la séparation parfaite des différents matériaux une fois que les constituants ont été démontés. Cette conception est compatible avec une bonne tenue diélectrique, les reliefs importants étant évités, puisque les connexions électriques 3 et 4 ainsi que la vis 16 sont contenues dans les ouvertures et les perçages du corps 1 en affleurant à peine à sa surface. La vis 18 est quant à elle interne au corps 1. Une bonne cohésion mécanique est aussi garantie malgré la facilité à séparer les différents éléments, puisque la partie active 2 reste maintenue fermement dans le corps 1 et que l'imbrication (nettement représentée à la Figure 2) de la matière du corps 1 dans les rainures 10 et 14 interdit la plupart des mouvements des connexions 3 et 4 et en particulier les pivotements, seuls des déplacements dans le sens d'extraction restent possibles, et ce sont eux seuls qui sont donc arrêtés par les vis 16 et 18. La cohésion du pôle électrique est donc à peu près aussi bonne que celle des appareillages existants, malgré l'absence d'encastrement, d'encapsulation ou d'adhérence forte entre les différentes parties. La fabrication peut être accomplie par surmoulage du corps 1 sur les connexions 3 et 4 : la matière thermoplastique du corps 1 pénètre alors dans les rainures 10 et 14, en y formant des languettes 23 et 24, représentées à la Figure 2. En variante, il serait possible de construire le corps 1 par moulage séparément, puis d'y assembler les connexions électriques 3 et 4. La partie active 2 est ensuite installée et les vis 16 et 18 serrées. L'appareillage électrique peut notamment être un appareillage à basse, moyenne ou haute tension, tel qu'un disjoncteur, un interrupteur, un réenclencheur, contacteur, sectionneur, ou autre. Certaines matières thermoplastiques qui conviennent pour construire le corps 1 sont le polyéthylène, le polyéthylène à haute densité, le polyéthylène téréphtalate, le polypropylène, le polystyrène, le polyamide aliphatique ou semi-aromatique, le polyphtalamide, le polyarilamide, ou tous les autres thermoplastiques ou TPE (thermoplastiques élastomères) injectables. Bien d'autres variantes de réalisation sont évidemment possibles. C'est ainsi que les moyens d'arrêt peuvent être plus nombreux. Plusieurs vis 16 ou 18 peuvent être proposées pour retenir les connexions 3 et 4 et la partie active 2 avec plus de force. Les moyens d'arrêt, tels que les vis 16 et 18, peuvent traverser la paroi du corps 1, perpendiculairement ou obliquement, ou, s'ils sont internes comme la vis 18, être obliques ou perpendiculaires aux connexions 3 et 4. On dispose évidemment d'un grand choix de formes de section pour les portions intérieures 9 et 13, afin de s'opposer au pivotement des connexions 3 et 4, comme des méplats, des queues d'aronde, etc., et en général toutes les sections de formes irrégulières. Une fois la partie active 2 et les connexions 3 et 4 extraites du corps 1, les constituants devenus inutilisables peuvent être recyclés directement, et les autres remployés sans précaution, puisque aucun dommage n'a été fait pendant le démontage, et notamment aucune partie des constituants n'a été arrachée et ne demeure sur un constituant voisin, ce qui pourrait imposer un travail de tri supplémentaire. La garantie de ne pas endommager des constituants encore utilisables et donc de pouvoir les remployer est un avantage important de l'invention. REVENDICATIONS1) Pôle d'appareillage électrique, comprenant un corps (1) externe, une partie active (2) retenue dans un logement du corps (1), et des connexions (3, 4) traversant des ouvertures (6, 7) d'une paroi du corps (1) et débouchant hors du corps et dans le logement, caractérisé en ce que les connexions sont composées de portions (8, 9; 12, 13) ayant des sections constantes ou s'amenuisant vers le logement, et sont fixées dans les ouvertures par des moyens d'arrêt (16, 18) démontables. 2) Pôle d'appareillage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) est en matière recyclable, telle que thermoplastique. 3) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt (16, 18) comprennent des vis. 4) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que certains au moins des moyens d'arrêt occupent des perçages traversant la paroi du corps. 5) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (2) est surmoulé sur les connexions (3, 4). 6) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le logement du corps comporte une ouverture de passage de la partie active et a une section régulière ou s'élargissant vers l'ouverture. 7) Pôle d'appareillage électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie active est munie de collerettes (20) de glissement dans le logement (5). 8) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt fixent les connexions (3, 4) à la partie active (2). 9) Pôle d'appareillage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les connexions comprenant des portionsextérieures (8, 12) cylindriques, de préférence de révolution, et des portions intérieures (9, 13) à section irrégulière imbriquées dans les ouvertures. 10) Pôle d'appareillage électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les portions intérieures (9, 13) comportent des rainures (10, 14) s'étendant dans une direction axiale des ouvertures, les rainures étant comblées par de la matière du corps.