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Parafoudre.
La présente invention concerne les parafoudres et, plus particulièremetn, la construction des parafoudres du type à expulsion.
Les parafoudres du type à expulsion consistent essentiel- lement en électrodes espacées placées dans une chambre d'arc ventilée qui est alignée avec., ou contient de la matière isolante capable de produire des gaz sensiblement non ionisés quand elle est exposée à un arc électrique. Quand une décharge se produit entre les électrodes, une grande quantité de gaz est produite et expulsée en un jet par l'ouverture, entraînant les gaz de l'arc et désionisant sa trajectoire, de manière à éteindre 1-'arc,
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interrompant ainsi le passage du courant du réseau qui circule par le parafoudre à la terre, à la suite d'une surtension due à la foudre.
Dans les parafoudres à expulsion du type courant, la chambre d'arc consiste en un tube en fibre dure, ou autre matière produisant des gaz, muni, à ses extrémités, d'électrodes dont une au moins pénètre à l'intérieur du tube, et une au moins est ventilée. Une cartouche ou un bouchon de matière produisant des gaz est habituellement glissé dans le tube entre les élec- trodes afin de réduire la section de la trajectoire de l'arc et d'augmenter la quantité de matière pouvant produire des gaz exposée à l'arc, de manière à améliorer la capacité de coupure du courant du parafoudre.
La durée de vie d'un parafoudre à expulsion est déter- minée par la sévérité de l'emploi, c'est-à-dire par la fréquence et l'importance des décharges, et par la quantité de matière à gaz disponible pour l'arc, ainsi que par la capacité de coupure du courant du parafoudre. Chaque décharge consomme une petite quantité de matière à gaz, et augmente légèrement la section de la trajectoire de l'arc, de sorte que la capacité de limita- tion du courant du parafoudre s'affaiblit lentement en service.
Par conséquent, le courant de réseau que le parafoudre laisse passer augmente avec le nombre des décharges et atteint finale- ment, cornue valeur, le courant de court-circuit maximum du système, qui constitue la limite supérieure du courant, quand le parafoudre arrive à la fin de sa vie utile. Les courants que le parafoudre doit couper augmentent donc graduellement durant la vie utile du parafoudre, et les pressions internes des gaz, dans le parafoudre en fonctionnement, augmentent de façon corres- pondante.
Dans les cas où les parafoudres sont utilisés dans des installations où le courant de court-circuit du système est relativement élevé, les pressions des gaz produits dans le parafoudre en fonctionnement deviennent très élevées quand le
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parafoudre approche de la fin de sa vie utile, à cause des courants de réseau importants, et peuvent atteindre des valeurs suffisantes pour qu'il y ait de grandes chances que le parafoudre exlose, pouvant endommager ainsi l'appareillage avoisinant et constituer un danger pour le personnel se trouvant dans les environs.
La présente invention a pour but principal de procurer un parafoudre du type à expulsion perfectionné, sans aucun danger d'explosion.
L'invention a aussi pour but de procurer un parafoudre du type à expulsion pourvu de moyens pour soulager les pressions internes de gaz excessives qui peuvent se produire dans le para- foudre, vers la fin de sa vie utile, de manière à éviter tout risque d'explosion du parafoudre.
Suivant la présente invention, un parafoudre comprend un tube dont la paroi intérieure est en une matière isolante capable de produire des gaz quand elle est exposée à un arc électrique des électrodes aux extrémités du tube constituant un éclateur à l'intérieur de celui-ci, au moins une des élec- trodes étant ventilée, et des moyens pour maintenir les élec- trodes en place, le moyen de fixation d'au moins une des élec- trodes pouvant libérer l'électrode en réponse à une pression interne déterminée à l'intérieur du tube.
Pour que l'invention soit bien comprise, on se référera au dessin annexé dont l'unique figure est une coupe verticale d'un parafoudre conforme à l'invention.
Le parafoudre représenté au dessin est du type à expul- sion comprenant un tube ou construction tubulaire 1, de préfé- rence en fibre dure, ou en une autre matière isolante convenable pouvant produire des gaz sensiblement non ionisés quand elle est exposée à un arc électrique. Une électrode supérieure 2 est disposée à l'extrémité supérieure du tube 1. L'électrode 2
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se présente sous la forme d'un manchon en acier qui s'adapte à serrage dur dans le tube 1 et est vissé dans sa partie supérieure, de manière à maintenir l'électrode en place malgré la forte poussée axiale produite quand le parafoudre fonctionne. Une électrode inférieure 3 est prévue à l'extrémité inférieure du tube 1.
L'élec- trode inférieure 3 est représentée sous la forme générale d'un cylindre en acier qui s'adapte eontre l'extrémité inférieure du tube 1, et qui est percé de plusieurs trous de ventilation 4 pour l'évacuation des gaz produits dans le pa.rafoudre en fonc- tionnement.
Un manchon en acier 5 est glissé à serrage sur l'exté - rieur du tube 1 et sert à renforcer mécaniquement le tube contre les pressions explosives élevées produites en cours de fonctionne- ment ainsi qu'à jouer le rôle d'écran électrostatique à l'effet d'améliorer les caractéristiques de rupture du parafoudre. Le tube 1 est pourvu de plusieurs encoches ou creux annulaires qu'épousent des emboutis ou sertissures du manchon 5, comme indiqué en 6, de manière à maintenir le manchon en place et à éviter tout déplacement axial entre le tube et l'écran. Le manchon 5 sert aussi à retenir l'électrode inférieure 3 en posi- tion, à l'extrémité inférieure du tube 1.
A cet effet, l'élec- trode 3 comporte, sur son pourtour, un creux ou encoche annulaire, et le manchon 5 est pourvu d'un embouti ou sertissure, comme in- diqué en 8, qui s'adapte sur l'électrode 3 et la maintient appli- quée contre l'extrémité inférieure du tube 1.
Suivant la présente invention, l'électrode inférieure 3 est libérée du tube 1 quand une pression exagérée se produit dans le tube, dans le but d'abaisser cette pression. Ce résultat est obtenu en fixant l'électrode 3 au moyen d'un dispositif sensi- ble à la pression, et dans la forme d'exécution représentée de l'invention, cette fixation est assurée par le contact décrit entre l'écran 5 et l'électrode 3. En conditions normales, l'élec-
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trode 3 est maintenue hermétiquement contre le tube 1, mais quand la pression dans le tube dépasse une valeur déterminée, la force axiale appliquée à l'électrode 3 devient suffisante pour permettre au manchon 5 de libérer celle-ci.
Cette libération peut se produire grâce à la sertissure 8 du manchon qui se dégage du creux pratiqué dans l'électrode, ou bien le manchon 5 peut céder à sa section affaiblie, constituée par la sertissure 8.
Une cartouche ou bouchon 9 de forme générale cylindrique faite en une matière isolante produisant des gaz, comme de la fibre dure, est glissée, de préférence, dans le tube 1, entre les élec- trodes 2 et 3. Tout type convenable de cartouche peut être utilisé; il peut, par exemple, avoir une forme cylindrique générale et sa surface peut être pourvue d'une rainure hélicoïdale 10 allant d'un bout à l'autre de la cartouche. La cartouche se trouve, de préfé- rence, libre dans le tube 1 et repose sur l'électrode inférieure 3. Ce type de cartouche est très intéressant, parce qu'il force l'arc à suivre une trajectoire hélicoïdale, ce qui allonge l'arc et augmente sa tension, donnant au parafoudre une caractéristique marquée de limitation du courant, et facilitant la coupure de l'arc.
Il est entendu cependant que, si on le désire, on peut utiliser tout type convenable de cartouche, mobile ou fixe.
Le tube à expulsion est contenu dans une enveloppe en porcelaine 11, de forme générale cylindrique, ou en une autre matière isolante résistant aux intempéries. L'extrémité inférieure de l'enveloppe 11 est fermée par une rondelle en acier 12 appli- quée contre un épaulement extérieur de l'électrode inférieure 3 et serrée contre un épaulement intérieur de l'enveloppe 11, un joint 13 étant intercalé entre la rondelle et l'enveloppe, en vue du scellement de cette dernière.
La rondelle 12 est pourvue d'une patte 14 latérale qui porte une borne 15, de tout type convena- ble, pour la connexion d'un fil de terre à l'électrode inférieure 3. La patte 14 est, de préférence, repliée vers le bas, de façon
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que la borne 15 soit en substance enfermée dans l'extrémité inférieure de l'enveloppe 11, une ouverture ou évidement 16 étant pratiquée dans l'enveloppe pour rendre la borne 15 accessible.
Avec des parafoudres à expulsion, on utilise toujours un éclateur série, pour isoler le parafoudre de la ligne, dans les conditions normales. Tout type convenable d'éclateur peut être utilisé avec le parafoudre de la présente invention, et le dessin représente un éclateur semi-fermé. Cet éclateur est contenu dans une enveloppe en porcelaine qui consiste en une pièce inférieure 17 et une supérieure 18, réunies par glaçage, ou autrement, de ' façon permanente. Une électrode inférieure 19 est vissée sur une tige 20 qui traverse un trou central dans la pièce enveloppe inférieure 17 et est serrée à l'enveloppe par un écrou 21. L'ex- trémité inférieure de la tige 20 est filetée et vissée dans un trou taraudé de l'électrode supérieure 2, de manière à fixer l'enceinte à éclateur et à réaliser le contact électrique entre les électrodes 2 et 19.
On remarquera que., lorsque la tige 20 est serrée, l'enceinte à éclateur est fermement fixée sur l'en- veloppe 11 et obture celle-ci, un joint 22 étant intercalé entre l'enveloppe 11 et l'éclateur, de manière à sceller l'enveloppe 11.
La rondelle 12 est aussi appliquée hermétiquement contre l'extré- mité inférieure de l'enveloppe 11, de façon à serrer l'ensemble en position.
L'électrode supérieure de l'éclateur série consiste en une tige 23 traversant un trou central dans la pièce supérieure 18 de l'enceinte,de manière à constituer un éclateur avec l'élec- trode inférieure 19. La tige 23 est localisée avec précision de manière à obtenir la distance voulue entre électrodes, à l'aide d'une pièce de retenue 24 en forme de U qui peut être engagée d'un côté dans une encoche dans la tige 23 et de l'autre côté dans un creux de la pièce 18, un écrou 25 étant vissé sur l'extrémité supérieure de la tige 23, pour maintenir celle-ci en place.
La pièce supérieure 18 de l'enceinte est pourvue de grandes ouver-
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tures latérales 26 à hauteur de l'éclateur, de façon que l'éclatue soit suffisamment enfermé pour empêcher des courts-circuits ou contacts accidentels, tout en restant accessible pour l'inspec- tion. Une borne de connexion 27, de tout type convenable, est prévue à l'extrémité supérieure de la tige 23, pour le raccorde- ment d'un fil de ligne ou parafoudre.
En fonctionnement, quand une surtension, due à la foudre ou à une autre cause,se produit sur la ligne à laquelle le para- foudre est connecté, les éclateurs composés des électrodes 2 et 3 et des électrodes 19 et 23 se mettent en court-circuit en série pour décharger la surtension vers la terre. L'arc entre les électrodes 2 et 3, dans le tube 1, provoque l'émission d'une grande quantité de gaz qui est évacuée en un jet par les ouver- tures 4, de manière à éteindre l'arc. La cartouche à encoche hélicoïdale 9 force l'arc de suivre une trajectoire hélicoï- dale, ce qui allonge l'arc, augmente sa tension et facilite la coupure de l'arc.
A chaque fonctionnement, le parafoudre consomme une petite partie de la matière à gaz et abaisse lentement sa capa- cité de limitation du courant en agrandissant la section de la trajectoire de l'arc, de sorte qu'à chaque décharge, le courant de réseau qui traverse le parafoudre augmente lentement. De façon correspondante, à chaque décharge, les pressions de gaz augmententà l'intérieur du parafoudre, et après un grand nombre de décharges, quand le parafoudre approche la fin de sa vie utile, sa capacité de limitation de courant étant sérieusement réduite, des pressions de gaz très élevées peuvent être obtenues et il y a un grand risque d'explosion du parafoudre.
Les pressions de gaz sont les plus élevées dans le voisinage de l'électrode supé- rieure 2, puisque la ventilation due aux trous 4 n'a pas d'effet sur l'extrémité supérieure du tube, dans le court laps de temps d'une décharge. Ces hautes pressions de gaz produisent une grande poussée axiale appliquée, par l'intermédiaire de la car-
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touche 9, à l'électrode inférieure 3.
Comme il a été expliqué, le dispositif de fixation de l'électrode 3 est calculé de façon à répondre à la pression à l'intérieur du tube, et quand la pression interne atteint une valeur déterminée pendant une déchar- ge, valeur qui correspond à la pression maximum non dangereuse permise, et qui indique que le parafoudre a, en substance, atteint la limite de sa vie utile, l'électrode 3 est libérée par le man- chon 5, soit par rupture du manchon soit parce que la sertissure 8 se dégage du creux 7, comme cela a été décrit. L'électrode 3 tombe donc et il en est de même de la cartouche 9, de sorte que la pression interne des gaz est immédiatement abaissée et tout danger d'explosion écarté.
L'électrode 3 tombe et pend au fil de terre qui est attaché à la borne 15, et comme cela se voit de loin, on dispose donc d'un avertissement sûr et simple de la mise hors service du parafoudre et de la nécessité de son remplacement.
La description précédente montre que l'invention procure une construction de parafoudre à expulsion, sans aucun danger d'explosion du parafoudre, quand il approche la fin de sa vie utile. Une forme d'exécution déterminée de l'invention a été représentée et décrite à titre d'exemple, mais il est évident que diverses autres formes d'exécution et modifications sont possibles dans le cadre de l'invention, et il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails particuliers de construc- tion représentés et décrits.
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