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Parafoudre.
La présente invention concerne les parafoudres et, plus spécialement, une forme ramassée et simplifiée de para- foudre du type à expulsion.
Les parafoudres du type à expulsion consistent essen- tiellement en électrodes espacées placées dans une charibre 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
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l'arc et désionisant sa trajectoire de manière à éteindre l'arc, 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 électro- des 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.
Un manchon en acier est habituellement glissé sur le tube et connecté à l'électrode de mise à la terre, en vue de ren- forcer mécaniquement le tube contre les fortes pressions explo- sives engendrées dans le tube quand le parafoudre fonctionne., et de servir en même temps de blindage électrostatique afin d'améliorer les caractéristiques d'éclatement du parafoudre.
La présence de cet écran électrostatique, au potentiel de terre, à l'extérieur du tube nécessite un isolement convenable entre l'écran et l'électrode de ligne,, de manière à éviter tout arc de contournement à l'extérieur du tube. Jusqu'ici, l'isolement nécessaire a été obtenu parfois en augmentant suffisamment la longueur du tube au-dessus de l'écran de manière à avoir une surface assez étendue entre l'extrémité supérieure de l'écran et la partie accessible la plus proche de l'électrode de ligne, pour empêcher tout arc de contournement extérieur. Cette façon d'obtenir l'isolement voulu est contre-indiquée, parce que le tube est très allongé et que le parafoudre devient exagérément long, le coût étant sensiblement accru par l'allongement important du tube et de l'enveloppe en porcelaine.
Un autre moyen qui a été utilisé pour obtenir l'isolement voulu consiste à utiliser un réservoir de
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gomme isolante liquide, ou semi-liquide, au-dessus de l'extrémité de l'écran, avec des cloisons isolantes contenant la gomme et scellant le parafoudre. Cette construction a l'inconvénient d'exiger un nombre d'éléments supplémentaires pour l'accumulation de la gomme et le scellement, d'entraîner un assemblage très com- plique et d'augmenter la longueur du parafoudre, tout ceci ré- sultant en une augmentation du prix de revient du parafoudre.
La présente invention a pour buts de procurer : - Principalement un parafoudre à expulsion perfectionné,, bien isolé contre tout arc de contournement extérieur, de manière simple et sans augmenter ni la longueur ni le coût du parafoudre.
- Un parafoudre à expulsion de longueur minimum et de bas prix de revient,mais bien isolé contre tout arc de contournement du tube d'expulsion.
- Un parafoudre à expulsion ayant un. nombre d'éléments minimum et de construction simple, permettant un assemblage rapide et aisé, ce *' 'duit sensiblement le prix de revient.
- Un parafoudre à expulsion pourvu d'un capot d'extrémité écono- mique pour recouvrir et enfermer la borne et le soulier de câble du parafoudre, qui peut être appliqué et enlevé facilement du parafoudre et qui n'est pas cassable.
Suivant la présente invention, le parafoudre comprend un tube dont la paroi intérieure est en une matière capable de pro- duire des gaz quand elle est exposée à un arc électrique, des électrodes aux deux extrémités du tube, au moins une des élec- trodes pénétrant à l'intérieur du tube de manière à constituer un éclateur intérieur entre les électrodes, et au moins une des ex- trémités du tube étant pourvue de trous de ventilation, un écran conducteur entourant une pa.rtie importante de la surface exté- rieure du tube, et une pièce isolante de recouvrement glissée sur une extrémité du tube et s'étendant ax3,alement autour de l'écran.
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Pour que l'invention soit bien comprise, on se référera au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une coupe verticale d'un parafoudre con- forme à l'invention, et la figure 2 est une coupe d'un capot d'extrémité, suivant un plan perpendiculaire au plan de la figure 1.
L'invention est représentée au dessin, dans son applica- tion à un parafoudre du type à expulsion@de forme tubulaire, le tube 1, constituant la chambre d'arc du parafoudre, étant fait en fibre dure, ou autre matière isolante convenable capable de produire des gaz sensiblement non ionisés quand elle est exposée à un arc électrique, et ayant une;résistance mécanique suffisante. du tube Une électrode supérieure 2 est disposée à l'extrémité supérieur/1.
L'électrode 2 se présente sous la forme d'un manchon en acier qui s'adapte à serrage dur dans le tube 1 et est vissé dans la partie supérieure du tube 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'électrode inférieure 3 est représentée sous la forme générale d'un cylindre en acier qui s'adapte contre l'extrémité inférieure du tube 1, et qui est percé de plusieurs trous de ventilation 4 pour l'évacuation des gaz produits dans le parafoudre en fonctionnement.
Une cartouche ou bouchon 5 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- tros 2 et 3, pour réduire la trajectoire de l'arc en section.
Tout type de cartouche peut être utilisé. Comme la figure 1 le montra la cartouche 5 a une forme générale cylindrique et sa sur- face est pourvue d'une rainure hélicoïdale 6 allant d'une extré- mité à l'autre de la cartouche. Quand le parafoudre fonctionne, les gaz émis par le tube et la cartouche s'écoulent par la cartouche et forcent l'arc à prendre une trajectoire hélicoïdale, ce qui
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allonge l'arc et augmente sa tension, de façon à faciliter sa coupure. Quoique cette cartouche à rainure en hélice soit pré- férée, il est évident que, si on le désire, on peut utiliser tout autre type de cartouche, mobile ou fixe.
Un écran conducteur de renforcement 7 entoure le tube 1 à l'extérieur. L'écran 7 consiste, de préférence, en un manchon en acier glissé à serrage sur le tube 1 et immobilisé par des emboutis ou sertissages annulaires 8 qui épousent des creux an- nulaires correspondants pratiqués dans le tube 1, de manière à éviter tout déplacement axial entre le tube et l'écran. L'élec- trode inférieure 3 comporte un creux annulaire 9 dans lequel s'adapte l'extrémité inférieure de l'écran oui est roulée ou sertie, de manière à immobiliser l'électrode 3 et à réaliser le contact électrique entre l'écran et l'électrode inférieure.
L'écran 7 s'étend de l'extrémité inférieure du tube 1 vers son extrémité supérieure, à une hauteur suffisante, comme le montre le dessin, pour recouvrir l'électrode supérieure sur une distance telle que l'écran 7 serve à rabaisser la tension de rupture critique du parafoudre en concentrant les gradients de potentiel près de l'extrémité inférieure de l'électrode 2, immédiatement avant la rupture.
Puisque l'écran 7 s'approche de l'extrémité supérieure du tube 1, il est clair qu'il faut empêcher les arcs de contourne- ment à l'extérieur du tube, entre l'électrode 2 et l'écran 7, par l'un ou l'autre moyen. On y a veillé parfois en allongeant le tube 1 au-dessus de l'extrémité de l'écran 7 d'une longueur suffi- sante pour obtenir l'isolement voulu, mais cette solution exige un tube très long et ne convient pas, à cause de l'augmentation du prix du tube et de son enveloppe isolante, et à cause de la longueur exagérée du parafoudre.
Une autre solution adoptée dans le passé consistait en l'utilisation d'une gomme isolante liquide, ou semi-liquide, entourant l'extrémité supérieure du tube 1 au-dessus de l'écran, avec des cloisons isolantes pour
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l'accumulation de la gomme et le scellement, mais cette solution donne une construction compliquée avec de nombreux éléments supplé- mentaires, très difficile à assembler et exagérément allongée.
Suivant la présente invention, l'isolement voulu entre l'écran et l'électrode supérieure est obtenu de manière simple et économique. A cet effet, l'extrémité supérieure du tube 1, au-dessus de l'écran 7, est effilée, comme indiqué en 10, et une pièce ou cloison isolante 11 est glissée sur le tube 1, s'éten- dant axialement autour de l'écran 7 vers l'extrémité inférieure du tube, la cloison ou isolant étant assez long que pour donner l'iso- lement voulu. La cloison isolante 11 est représentée de forme générale cylindrique et creusée intérieurement à son extrémité supé- rieure de manière à s'adapter à l'extrémité effilée 10 du tube 1.
La cloison isolante 11 peut être en toute matière plastique isolante convenable légèrement flexible ou élastique, le polyéthylène étant une matière qui convient particulièrement bien. L'extrémité supé- rieure de la cloison isolante 11 est calculée de façon à s'adapter avec une certaine difficulté sur l'extrémité effilée 10 du tube 1, c'est-à-dire que les dimensions intérieures de l'extrémité supé- rieure de l'isolant 11 sont légèrement plus petites que les dien- sions extérieures de la partie effilée du tube 1.
A l'assemblage de l'appareil, une mince couche de gomme isolante est appliquée sur la surface de la partie effilée 10 du tube 1, et la cloison isolante 11 est ensuite glissée sur le tube 1 et poussée er place, la gomme isolante servant à enlever tout air entre les faces jointives et à obtenir un scellement hermé- tique. Une rondelle 12 est enfilée au-dessus de l'isolant 11 contre son extrémité supérieure et un crou 13 est vissé sur l'extrémité supérieure de l'électrode 2, de manière à serrer la cloison iso- lante de façon définitive sur le tube 1.
La cloison isolante 11 entoure et enferme ainsi le tube 1 et l'écran 7 et s'étend axiale- ment autour de l'écran vers l'extrémité inférieure du tube, ce qui constitue une longue surface isolante entre l'électrode supérieure 2
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et les parties conductrices associées d'une part, et la partie accessible la plus proche de l'écran 7 d'autre part. L'épaisseur de la partie inférieure de la cloison isolante 11 peut aller en s'amincissante comme représenté, pour faciliter la fabrication et réduire le coût, puisque cette partie de la cloison ne doit pas avoir une résistance mécanique très grande.
On peut constater que le tube 1 est adéquatement isolé contre les arcs de contournement extérieurs, sans que le para- foudre ne soit plus long que la longueur exigée par la trajectoire intérieure de l'arc. L'invention procure donc un perafoudre de longueur minimum, de construction simple et économique, et d'assem- blage rapide et facile.
Le parafoudre est contenu dans une enveloppe en porce- laine 14 de forme générale cylindrique, ou en une autre matière isolante résistant aux intempéries. L'extrémité inférieure de l'enveloppe est fermée, par une rondelle métallique 15 qui entoure l'électrode inférieure 3 et s'applique contre un épaulement inté- rieur de l'enveloppe 14, un joint 16 étant intercalé entre la rondelle 15 et l'enveloppe 14 de manière à sceller l'intérieur de l'enveloppe. La rondelle 15 est pourvue d'une patte 17 latérale qu'on replie vers le bas et qui porte une borne 13, de tout type convenable, pour la connexion d'un fil de terre à l'électrode inférieure 3.
L'enveloppe comporte, de préférence, un évidement ou une ouverture 19 pour la borne 18 qui est ainsi accessible, mais, en substance, enfermée dans l'enveloppe. ve des parafoudres à expulsion, on utilise toujours un éclateur série, pour que le tube en fibre ne soit pas continuel- lemtn soumis à la tension normale du réseau. Tout type convenable d'éclateur série peut être utilisé avec le parafoudre de la pré- sente invention., et le dessin représente un éclateur semi-fermé.
Cet éclateur est contenu dans une enveloppe en porcelaine qui consiste en deux pièces 20 et 21 réunies par glaçage, ou autrement, de maière à former une enceinte. Une tige filetée 22 traverse un
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trou central de la pièce inférieure 20, et une électrode 23 est vissée sur l'extrémité supérieure de la tige 22, à l'intérieur de l'enceinte. Un écrou 24 réunit, par serrage, la tige et l'élec- trode à l'enceinte. L'extrémité inférieure de la tige 22 est vis- sée dans un trou taraudé de l'électrode supérieure 2 du parafoudre à expulsion, de manière à mettre l'enceinte avec l'éclateur en place et à connecter électriquement l'électrode 23 à l'électrode 2.
Un joint 25 est intercalé, de préférence, entre le dessus de l'en- veloppe 14 et le bas de l'enceinte à éclateur, et quand la tige 22 est vissée dans l'électrode 2 et immobilisée, l'éclateur semi-fer- mé est fermement fixé sur l'enveloppe 14 et la rondelle 15 est bien appliquée contre l'enveloppe 14.
L'électrode supérieure de l'éclateur série consiste en une tige filetée 26 traversant un trou central dans la pièce supé- rieure 21 de l'enceinte à éclateur et localisée à l'aide d'une pièce de retenue 27 en forme de U engagée d'un côté dans une en- coche dans la tige 26 et de l'autre côté dans un creux dans la pièce 21. Cette dernière est pourvue d'ouvertures 28 pour l'ins- pection visuelle de l'éclateur constitué par les électrodes 23 et 26, qui est cependant suffisamment enfermé pour empêcher des courts= circuits et des contacts accidentels. Un écrou 29 est vissé sur la partie supérieure de la tige 26 pour fixer celle-ci, et une borne convenable 30 est prévue sur la tige pour y connecter un câble, la tige 26 servant donc de borne de ligne pour le parafoudre.
Il est très intéressant que toutes les parties chaudes du parafoudre soient enfermées, pour empêcher les contacts acci- dentels. Les électrodes de l'éclateur série sont enfermées dans l'enceinte à éclateur, comme décrit, et un capot 31 est prévu pour enfermer la borne et le fil de ligne du parafoudre. Des capots de protection ont été utilisés pour enfermer les bornes des parafou- dres et d'autres appareils électriques, mais les capots qui étaient disponibles se sont montrés peu satisfaisants, quand il fallait souvent les enlever et les remettre.
Les dispositifs utilisés
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jusqu'ici ont toujours nécessité l'emploi d'une sorte de ressort métallique pour fixer le capot, et pour permettre de l'enlever et de le remettre facilement, mais ces dispositifs ne conviennent pas à cause de la corrosion rapide des parties métalliques des ressorts, et à cause de la matière relativement dure et cassante dont ces capots étaient faits, ceux-ci pouvant se casser faci- lement pendant la manutention. Suivant la présente invention, la borne et le fil de ligne sont recouverts par un capot qui ne pré- sente pas ces inconvénients et qui peut être enlevé et remis faci- lement sans danger de casse.
Le capot 31 est fait en une matière isolante plastique flexible ou légèrement élastique, du polyéthylène de préférence.
Le capot 31 consiste en une cuvette avec des rainures ou encoches opposées 32 pour laisser entrer le fil de ligne. Un renflement ou bossage central 33 est prévu sur la paroi intérieure au som- met du capot avec une ouverture au milieu calculée de façon que le bossage s'adapte avec serrage sur la tige d'extrémité 26. Le bossage 33 est de préférence fendu de part et d'autre, comme indi- qué en 34. On constatera que le capot 31 peut être appliqué en forçant l'ouverture centrale sur le bout de la tige d'extrémité, et qu'il est maintenu par le frottement des parois du bossage 33 sur la tige, tout en pouvant être facilement enlevé en l'arra- chant de la tige sans l'endommager.
Il n'y a pas de parties métal- liques sujettes à corrosion, et le polyéthylène, qui est la ma- tière préférée, résiste bien aux intempéries, de sorte que sa durée de vie est très longue et qu'il est suffisamment flexible pour ne pas casser. L'invention procure donc un capot d'extrémi- té simple et facile à appliquer, pouvant être fabriqué économique- ment et supprimant les inconvénients des capots antérieurement disponibles.
La description précédente montre que l'invention procu- re un type de parafoudre à expulsion ramassé et économique, de construction simple tout en étant parfaitement isolé et protégé
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contre tout arc de contournement extérieur. Le nouveau para- foudre est d'assemblage facile et présente l'avantage d'avoir toutes ses parties chaudes entièrement enfermées, de sorte qu'il n'y a aucun risque de contacts ni de court-circuits de l'écla- teur série accidentels. Le capot d'extrémité qui recouvre la borne et le fil de ligne, est simple, économique, incassable et peut être facilement enlevé et remis.
Quoiqu'on ait décrit et représenté une forme d'exécu- tion déterminée de l'invention, à titre d'exemple, il est évident que diverses autres formes d'exécution et modifications sont pos- sibles, l'invention n'étant pas limitée aux détails particuliers de construction représentés mais comprenant, dans ses aspects les plus larges, toutes formes d'exécution et modifications équiva- lentes.
REVENDICATIONS
1.- Parafoudre comprenant un tube dont la paroi intérieu- re est en une matière capable d'émettre des gaz quand elle est exposée à un arc électrique, des électrodes aux extrémités oppo- sées du tube, au moins une des électrodes pénétrant à l'intérieur du tube de manière à constituer un éclateur avec l'autre élec- trode, et au moins une des électrodes étant ventilée, un écran conducteur s'étendant autour d'une partie importante de la sur- face extérieure du tube, et une pièce isolante de recouvrement glissée sur une extrémité du tube et s'étendant axialement autour de l'écran.