Procédé pour enrober un appareil électrique La présente invention a pour objet un procédé pour enrober un appareil électrique à l'aide d'un mélange comprenant un premier matériau, granuleux, et un second matériau, que l'on met en oeuvre à l'état liquide.
Le premier matériau peut être sous forme de grains ou de poussière, ou d'un mélange dont la gra nulométrie va des grains à la poussière. Dans beau coup de cas, on fait durcir le second matériau, par solidification ou par polymérisation par exemple, une fois qu'il a été mis en place.
Les appareils électromagnétiques statiques (trans formateurs, bobines de self, ballasts pour tubes à décharge) sont couramment mis dans des boîtiers, un isolant électrique remplissant l'espace entre l'appareil proprement dit et son boîtier. Cet isolant est couram ment de l'huile pour les appareils de grosse puis sance; pour des questions de commodité de transport ou pour rendre possible le fonctionnement dans plu sieurs positions, cette huile est généralement rempla cée, dans les appareils de petite puissance, par un produit qui est solide au moins à la température ambiante:
brai, mélange d'huile et de résine, polyester coulé fluide puis polymérisé, ete <B>...</B> Tous ces pro duits ont le défaut d être mauvais conducteurs de la chaleur.
Il est connu de mélanger avant remplissage ces produits, éventuellement chauffés pour être fondus, avec des charges qui sont plus conductrices de la chaleur: sable, alumine hydratée, ardoise ou mica broyé, etc.... L'addition de ces charges augmente considérablement la viscosité du produit et pose de tels problèmes de remplissage qu'on est conduit à limiter la proportion de solide ajouté; ceci diminue nettement l'intérêt de la charge, la chaleur ayant alors à traverser une épaisseur de corps thermiquement isolant de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du corps meilleur conducteur de la chaleur.
Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que, l'appareil étant dans un boîtier, on remplit avec la totalité ou une partie du premier matériau au moins une partie de l'espace intérieur au boîtier non occupé par ledit appareil, on tasse ce matériau, puis on verse le second matériau, à l'état liquide, seul ou mélangé avec le reste du premier matériau respecti vement, en le faisant arriver dans le premier matériau au voisinage du fond du boîtier, le mélange obtenu contenant au moins trois volumes réels du premier matériau pour deux du second.
On appelle ici volume réel le volume occupé par les grains du premier matériau à l'exclusion de l'espace compris entre ces grains. Le remplissage ainsi réalisé conduit mieux la chaleur que les remplis sages usuels: il contient une forte proportion de matériau bon conducteur de la chaleur et la coulée en source du second matériau évite la présence de bulles d'air.
Le tassement du matériau pulvérulent est réalisé, de préférence, par vibration.
On obtient facilement, là où le premier et le second matériaux sont mélangés, une proportion du premier supérieure à 60 1/o, en volume, comptée sur le volume de mélange; une proportion supérieure à 66 /o donne d'encore meilleurs résultats. Le matériau pulvérulent ou granuleux coule facilement surtout s'il est bien sec; il pénètre dans les anfractuosités et rem plit l'espace qui lui est offert sans laisser de cavités, surtout si on le fait vibrer. Les espaces entre les grains sont réduits, ce qui diminue le volume du deu xième matériau, conduisant mal, la chaleur, qu'il faut employer.
Dans le cas où le premier matériau, pulvérulent ou granulé, comprend, en proportions notables, deux portions dont les grains ont des grosseurs très diffé rentes, il est avantageux d'opérer de la façon sui vante: on remplit d'abord jusqu'à un certain niveau le boîtier, contenant l'appareil à enrober, avec la por tion à grains relativement gros, on tasse cette portion puis on verse le second matériau à l'état liquide et contenant en suspension la portion du premier maté riau à grains relativement fins.
Il est indiqué ci-après qu'on peut réaliser dans le mélange une proportion entre solide et liquide infiltré plus grande qu'avec une granulométrie quelconque, si le premier matériau est un mélange de deux solides de granulométries différentes. L'utilisation de tels mélanges pose dans la pratique de sérieux problèmes technologiques: si le mélange sec est peu vibré, il est insuffisamment tassé, s'il est beaucoup vibré, il y a séparation, le fond du bac s'enrichissant en portions très fines.
La mise en suspension de la portion à grains relativement fins permet d'éviter cet inconvé nient.
Les figures ci-jointes représentent, à titre d7exem- ple, six étapes d'un mode de réalisation de l'inven tion.
La figure 1 représente le moment où l'on a déposé un transformateur 2 à fuites magnétiques dans le boîtier 4 qui le contiendra de façon définitive. Le transformateur 2 se compose principalement d'un circuit magnétique 6 et de deux bobines 8,10.
Dans l'état représenté sur la figure 1, le transformateur est chaud, venant d'une étuve de séchage par la chaleur; ce transformateur est muni de pattes, fixées à ses tôles et qui le maintiennent suffisamment écarté du fond du boîtier 4 pour éviter les claquages entre celui-ci et les bobines; on n'a pas représenté ces pat tes sur les figures afin de ne pas compliquer celles-ci.
Sur la figure 2, on a posé sur le boîtier 4 un couvercle 12 muni de tubes, tels que 14, 16 plongeant au voisinage du fond du boîtier et d'un entonnoir 18 débouchant au niveau du bord supé rieur du boîtier. Le couvercle 12 est une sorte de boîte plate, sans dessus et dont le fond est percé en face des tubes tels quel que 14, 16 pour que ces der niers communiquent avec l'espace intérieur au cou vercle.
Dans l'étape représentée sur la figure 3, l'ensem ble décrit précédemment est posé sur une table vibrante 20 et l'on verse dans l'entonnoir 18 du sable quartzeux sec et chaud 22. Les vibrations de la table 20 sont communiquées par le boîtier et par le trans formateur au sable; celui-ci pénètre dans les anfrac tuosités et sa surface supérieure 24 devient horizon tale, comme représenté sur la figure 4. La table 20 peut être animée d'un mouvement vibratoire horizon- tal ou vertical, ou d'un mouvement comportant ces deux composantes.
La figure 4 représente le début du remplis sage par le second matériau, en l'occurence de la paraffine fondue. Un doseur 26 verse la paraf- fine dans le couvercle 12, d'où elle s'écoule vers le fond du bac 4 par les tubes tels que 14 et 16.
Sur la figure 5, le doseur 26 a terminé son office. La paraffine fondue s'écoule du couvercle 12 et remonte en s'infiltrant entre les grains de sable, chas sant vers le haut tout l'air qui occupait l'espace entre les grains.
La figure 6 représente l'enlèvement du couvercle 12. L'espace libre laissé par les tubes tels que 14, 16 est occupé par une mixture constituée par la paraffine qui restait dans ces tubes et par le mélange de sable et de paraffine qui se trouvait autour.
Le volume de mélange de sable et de paraffine qui se trouve à l'endroit où le sable était disposé avant qu'on y introduise la paraffine (fig.4) est recouvert éventuellement d'une couche 28 de paraf fine pure qui formera un couvercle solide.
En utilisant comme premier matériau du sable de Fontainebleau à grains compris entre 0,1 et 0,3 mm, le volume du second matériau est 32 % du volume total là où il est mélangé de sable. Ce mélange ne coule pas lorsqu'on incline<B>le</B> bac qui le contient, même si le second matériau est liquide à ce moment. On peut encore réduire notablement la proportion de vides entre les grains, donc de second matériau, en utilisant une poudre pour laquelle il existe un diamè tre D tel qu'au moins 50 % des grains aient un dia mètre supérieur à D et au moins 30 % un diamètre inférieur à D/7.
Le moyen de vibration du sable cité à propos de la figure 3 consiste en une table vibrante 20. D'autres moyens peuvent être substitués, ou ajou tés, à celui-là. Par exemple, on peut appliquer une tige vibrante contre le boîtier ou contre l'appareil, ou la plonger dans le sable. On peut aussi faire passer dans un ou plusieurs des enroulements de l'appareil 2 un courant non continu: courant alternatif, courant continu modulé, courant interrompu à une cadence rapide.
L'appareil 2 est un transformateur; ce peut être tout appareil électromagnétique statique, par exemple une bobine de self induction avec noyau, et égale ment un élément statique sans noyau magnétique, ou même un élément d'un appareil comportant plusieurs éléments mobiles les uns par rapport aux autres.
Le boîtier 4 peut contenir, non seulement le transformateur 6, mais encore d'autres appareils, analogues (bobine de self induction séparée) ou non (condensateur).
Dans certains cas, si le second matériau est un polyester ou une autre substance dont la température de fusion ne sera jamais atteinte en cours de fonc tionnement, le boîtier peut être enlevé une fois qu'il a servi de moule pour le premier et le second matériau.
Le deuxième matériau peut être une matière pla stique thermodurcissable, que l'on verse avant poly mérisation complète, ou thermoplastique; on peut même utiliser une substance qui restera liquide pen dant le fonctionnement, de l'huile à transformateurs par exemple. Les appareils utilisés pour réaliser l'enrobage peuvent être différents de ceux qui ont été décrits ci-dessus.
On peut par exemple, n'utiliser tout d'abord que les surfaces latérales du boîtier 4 et poser celui-ci sur une toile, à mailles suffisamment fines pour ne pas laisser passer le sable et constituant un fond provi soire. Après remplissage en sable et tassement de celui-ci, on plonge progressivement le tout dans un bain de paraffine fondue jusqu'à ce que le niveau supérieur de celle-ci soit légèrement au-dessous du bord supérieur du boîtier 4; l'infiltration du sable par la paraffine se fait ainsi par toute la surface du fond, donc rapidement et régulièrement.
Une fois la paraffine solidifiée, on décolle de la toile le boîtier et son contenu et l'on fixe le fond défi nitif.
On peut réaliser de la façon suivante le procédé décrit dans le cas où l'on met en suspension la por tion du premier matériau dont les grains sont les plus fins.
On commence par séparer le premier matériau en une portion contenant les éléments les plus gros et une portion contenant les éléments les plus fins; on peut ajouter à la première portion un peu des élé ments de grosseur intermédiaire.
Ensuite, le boîtier contenant l'appareil à enrober et la quantité convenable de la portion à gros grains du premier matériau, on tasse le, contenu du boîtier par vibration. Après cela, on verse, pour le faire in filtrer, non pas le second matériau pur, mais le second matériau contenant en suspension la seconde portion du premier matériau, c'est-à-dire celle qui est formée des éléments de petit diamètre. Pour que cette infiltration ait lieu sans obstruction, les éléments. fins doivent remplir à la fois les deux conditions suivanr tes:
- les grains fins doivent être entraînés par le liquide dans les interstices laissés entre les gros grains; nos essais ont montré que cette condition est remplie si 95 % des grains ont un diamètre inférieur à 8 fois le diamètre moyen dies gros grains.
- les grains fins doivent rester en suspension dans le liquide pendant le temps que dure l'infiltra- tion; dans les conditions usuelles de vitesse d' infil- tration, cette condition est remplie quand 98 % des grains ont un diamètre inférieur à 30 microns.
Le dispositif utilisé pourra être le dispositif repré senté sur les figures 2 à 6, complété par un tamis fin disposé dans le couvercle 12; le rôle de ce tamis est d'arrêter les agglomérats qui pourraient se trouver dans la suspension de grains relativement fins dans le liquide qui constitue le second matériau.
Un bon remplissage peut être obtenu en utilisant les proportions en volume de produits suivants: - sable blanc du commerce dont 80 %, en volume, des grains sont compris entre 0,210 mm et 0,420 mm, tassé jusqu'à densité apparente voisine de 1,7 : 67 0/0.
- mouture extra fine dont 99,3 0/0, en volume, sont plus petits que 20 microns: 12 0/0.
- huile (qualité pour câbles électriques) 21 0/0. Si de petits agglomérats ne sont pas arrêtés par le tamis, ils sont retenus par les gros grains au voisinage des débouchés des tubes 14, 16 et créent un colma tage qui ralentit la vitesse d'infiltration. Ce défaut peut être évité en élevant le niveau de la partie basse dies tubes 14, 16 en cours d'infiltration, à condition que ladite partie basse reste toujours plus basse que le niveau atteint par le liquide en cours d'infiltration.