FR2879031A1 - Interface isolante pour dispositif de connexions electriques et dispositif de connexions electriques comportant une telle interface - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif (1 ) de connexions électriques pour appareils à haute tension comportant deux éléments isolants séparables (2, 3). Chaque élément isolant comporte au moins un contact électrique (4, 5). Ces éléments isolants sont destinés à s'emboîter l'un dans l'autre. Un écart formé entre ces deux éléments (2, 3) isolants comporte une interface isolante (20). Cette interface isolante (20) comporte une succession de chambres d'air (22) et de segments (21). Les segments sont formés de matériaux isolants élastiques. Et les chambres d'air (22) sont formées par des rainures.

Description

Interface isolante pour dispositif de connexions électriques et dispositif

de

connexions électriques comportant une telle interface La présente invention a pour objet une interface isolante pour dispositif de connexions électriques pour appareil à haute tension comportant deux éléments isolants séparables. Le domaine de l'invention est celui des connecteurs utilisés pour effectuer des liaisons électriques entre une source d'alimentation haute tension et par exemple un appareil à tube à rayon X. L'invention peut néanmoins s'appliquer à des dispositifs de connexions hautes tensions de toutes natures.

Dans le domaine des dispositifs de connexions électriques pour appareil à hautes tensions, les dispositifs de connexions sont généralement constitués de deux parties. Une première partie ou réceptacle qui est fixée de façon permanente au boîtier renfermant la source d'alimentation haute tension. Une deuxième partie ou fiche destinée à s'emboîter dans le réceptacle afin de réaliser une continuité électrique. Cette fiche constitue une extrémité du câble haute tension. Pour supporter les hautes tensions, de la source et du tube à rayon X, pouvant atteindre plus de 200 kilovolts, le réceptacle et la fiche du dispositif de connexions sont réalisés avec des matériaux électriquement isolants et rigides. Le réceptacle et la fiche ont des formes et des dimensions généralement imposées par des normes internationales.

Le dispositif de connexions électriques dans lequel circule la haute tension doit être parfaitement isolé de la masse sur toute sa longueur. En effet, une imperfection de l'isolation tel que la présence de bulles d'air ou de particules conductrices polluantes, entre le réceptacle et la fiche, risque d'entraîner la formation d'un arc électrique entre le réceptacle et la fiche et les enveloppes métalliques formant la masse électrique. Ces bulles d'air ou ces particules conductrices polluantes ont pour inconvénient d'interrompre la continuité de l'isolation électrique du fait d'un changement brutale de la constante diélectrique.

Dans l'état de la technique, l'isolation électrique, entre la fiche et le réceptacle, est assurée par un isolant liquide. Cet isolant liquide peut être de l'huile ou de la graisse minérale il peut être aussi de la graisse silicone. Cet isolant liquide permet de supprimer les bulles d'air ou les particules conductrices polluantes qui peuvent être entre le réceptacle et la fiche.

Cet isolant liquide présente toutefois des inconvénients. Car, la procédure de mise en place de l'isolant liquide est très délicate car, elle impose l'absence totale de bulle d'air ou de particules conductrices polluantes entre le réceptacle et la fiche. En outre, il existe toujours un risque pour que l'opérateur oubli de remettre de l'huile ou de la graisse ou qu'il le fasse de manière imparfaite lors du montage du dispositif de connexions. Dans les services hospitaliers, les opérateurs de ses services sont obligés d'avoir des seringues et des bouteilles comportant de l'isolant liquide pour remplir et contrôler l'étanchéité des dispositifs de connexions.

De plus, la présence d'un isolant liquide constitue une contrainte qui impose une orientation sensiblement verticale du dispositif de connexions électriques lors du montage et du démontage.

En mode de fonctionnement, l'isolant liquide se trouve à une température relativement élevée. Et les différences de dilatation thermique, des divers composants des éléments séparables ainsi que de l'isolant liquide, entraînent un risque potentiel de perte d'étanchéité de l'ensemble résultant en une fuite d'huile ou de graisse et par conséquent à un abaissement du niveau d'isolation électrique du dispositif de connexions à haute tension.

Ce problème d'étanchéité est particulièrement important lorsque le dispositif de connexions à haute tension se trouve dans un système tournant, par exemple les gaines de certains appareils de radiographies au rayon X. Actuellement, la plus part des appareils médicaux hautes tensions sont mobiles, par exemple sur les scanners. Les scanners tournent de plus en plus vite pour arriver à faire des images à temps réelles, ils peuvent suivre les rythmes du coeur. Lors de la rotation du scanner, s'il y a le moindre bulle d'air ou de particules conductrices polluantes entre le réceptacle et la fiche, un canal d'air ou un canal de la particule polluante se constitue au fond du dispositif, par la force centrifuge. Et l'isolant liquide est refoulé du fond du dispositif vers l'extérieur. Ce canal d'air, provoque une panne diélectrique du dispositif de connexions électriques.

Aujourd'hui les appareils médicaux ont des dimensions de plus en plus petits. Les dispositifs de connexions normalisés ont des tailles disproportionnées par rapport aux nouveaux appareils médicaux. De plus, compte tenu des progrès intervenus dans les matières isolantes et les appareils médicaux hautes tension un nouveau type de dispositif de connexions à haute tension est décrit dans le document FR-A-2817667.

Ce nouveau type de dispositif de connexion de taille réduite différera du dispositif de connexions de taille standard en particulier par une réduction des longueurs et des diamètres du réceptacle et de la fiche Avec ce dispositif de connexions le problème, de l'utilisation de l'huile ou de la graisse, est résolu. La fiche de ce dispositif de connexions est formée de matière plastique élastiquement déformable. La fiche est souple avec une certaine conicité. La fiche est déformable quand on exerce une certaine pression dessus. Cette conicité ainsi que cette déformabilité de la fiche permet, lors de l'emboîtement de la fiche dans le réceptacle, de supprimer des bulles d'air ou des particules conductrices polluantes présentes entre le réceptacle et la fiche. De ce fait, il n'est plus nécessaire d'utiliser de la graisse ou de l'huile afin de supprimer les bulles d'air. Ce système comporte par contre beaucoup d'inconvénient.

Pour pouvoir supprimer les bulles d'air entre le réceptacle et la fiche une pression considérable est exercée sur le dispositif de connexions. Cette pression est assurée de manière continue et uniforme. Le dispositif de connexions est alors dépendant de la pression. En outre, la déformation de la fiche du dispositif de connexions peut provoquer une variation de la longueur de cette fiche. Dans ce cas, le réceptacle et la fiche n'entre plus en contact, en mode de fonctionnement, provoquant de la même manière une interruption de la continuité électrique.

En outre, depuis plus d'un demi-siècle les hommes ont eu l'habitude de mettre de l'isolant liquide entre le réceptacle et la fiche du dispositif de connexions. II est alors très difficile de faire changer les habitudes. Les hommes continuent alors de mettre de l'isolant liquide entre les éléments de ce nouveau dispositif de connexions. Par contre, les éléments de ce dispositif sont en élastomères, ce qui provoque le gonflement et la destruction desdits éléments lorsque l'isolant liquide est dilaté par la chaleur. Dans ce cas, le dispositif de connexions est détruit.

Les composants chimiques du matériau de la fiche gonflent en mode de fonctionnement. Ce gonflement est provoqué par la hausse de température générée par l'échauffement du réceptacle dans la gaine du tube ou dans la source haute tension. Ce gonflement provoque la destruction du dispositif de connexions. Cette destruction peut causer la panne du système de rayons X ainsi que la destruction du générateur de rayons X. La présente invention a pour objet de réaliser un ensemble à haute tension comportant des éléments séparables dans lequel il n'est pas nécessaire d'utiliser de l'huile ou de la graisse pour assurer la continuité d'isolation électrique entre les éléments séparables du dispositif de connexions à haute tension.

L'invention a aussi pour objet de réaliser un dispositif de connexions dans lequel il n'est pas nécessaire de maintenir ledit dispositif de connexions à des pressions considérable de manière continue et uniforme.

L'invention a aussi pour objet de réaliser un dispositif de connexions dans lequel il n'est pas nécessaire de maintenir ledit dispositif de connexions étanche.

L'invention a aussi pour objet de réaliser un dispositif de connexions dans lequel il n'est pas nécessaire de doter ledit dispositif de connexions avec un compensateur de dilatation du volume de l'interface.

Pour cela, l'invention propose un isolant entre le réceptacle et la fiche sous forme d'interface isolante souple. Cette interface isolante est destinée à encercler le réceptacle ou la fiche du dispositif de connexions. Cette interface isolante est de préférence amovible. L'interface isolante est formée de matériaux isolants élastiques. L'interface isolante comporte des segments munis de bagues allongées séparées par des chambres d'air. Cette alternance, de matériaux isolant et de chambres d'air, forme un diviseur haute tension. Les courants de fuite passent le nombre de bagues et de chambres d'air présentes dans l'interface isolante et divisent la haute tension.

De façon plus précise l'invention a pour objet un dispositif de connexions électriques pour appareil à haute tension comportant deux éléments isolants séparables, chaques éléments isolants comportant au moins un contact électrique, ces éléments isolant étant destinés à s'emboîter l'un dans l'autre, un écart étant formé entre ces deux éléments isolant caractérisé en ce que cet écart comporte une interface isolante, cette interface isolante comportant une succession de chambres d'air et de segments, les segments étant formés de matériaux isolant élastique.

L'invention concerne également un dispositif de connexions comportant une interface isolante selon l'invention.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - figure 1: une vue en coupe d'un dispositif de connexions électriques selon l'invention.

- figure 2: une vue en coupe d'un premier mode de réalisation e l'interface isolante selon l'invention.

- figure 3: une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'interface isolante selon l'invention La figure 1 montre une vue schématique d'un dispositif 1 de connexions électriques à haute tension. Ce dispositif 1 comporte deux éléments isolants 2 et 3 séparables et raccordés. L'élément isolant 2 est un réceptacle du dispositif 1. Le réceptacle 2 comporte au moins un contact femelle 4. L'élément isolant 3 est une fiche du dispositif 1. La fiche 3 comporte au moins un contact mâle 5.

Le réceptacle 2 est destinée à être fixé à un appareil fonctionnant sous haute tension, par exemple un générateur haute tension ou la gaine d'un tube à rayon X, en vue de son alimentation sous haute tension. Le réceptacle 2 comporte une enveloppe tronconique 6. Cette enveloppe 6 est creuse et rigide. Cette enveloppe 6 est par exemple formé d'une matière plastique rigide. L'enveloppe 6 comporte une paroi de fond 7 et une paroi latérale 8. Cette paroi latérale 8 est ouverte à l'extrémité 9 du réceptacle 2.

Cette extrémité 9 est opposée à la paroi de fond 6 délimitant un volume intérieur 10. La paroi latérale 8 s'évase depuis la paroi de fond 7 jusqu'à son extrémité 9.

Cette enveloppe 6 est muni sur le pourtour de son extrémité 9 d'une bride annulaire 11. Cette bride 11 permet le raccordement du réceptacle 2 à un l'enveloppe 12 métallique d'un appareil à haute tension. Cette enveloppe métallique 12 comporte un filetage 13. Ce filetage 13 est destiné à coopérer avec un écrou de fixation 14 de la fiche 3 afin d'assurer une connexion sûre des éléments séparables du dispositif 1 de connexions.

Le contact femelle 4 est disposé dans la paroi de fond 7 de 35 l'enveloppe 6. Ce contact femelle 4 est raccordé par un conducteur 15 à une électrode de l'appareil à haute tension.

La fiche 3 comporte un bloc tronconique 16. Ce bloc 16 est en matériau électriquement isolant. Ce bloc 16 peut être élastique déformable ou rigide. Ce bloc 16 enrobe le conducteur 17 relié à un câble 18 d'alimentation haute tension. Ce conducteur 17 se termine à la face avant du bloc 16 par au moins le contact mâle 5. Ce contact mâle 5 est destiné à se raccorder avec le contact femelle 4. Le bloc 16 s'évase depuis sa face avant jusqu'à une bride 19 annulaire de support. Cette bride 19 de support assure la liaison entre le bloc 21 et le câble 18 à haute tension.

Dans l'exemple de la figure 1, l'écrou de fixation 14 de la fiche 3 comporte un taraudage permettant de coopérer avec le filetage 13 de l'enveloppe métallique 12. On peut également utiliser tout autre agencement connu de fixation des dispositifs de connexions.

Pour éviter l'apparition de décharges électriques dues à des bulles d'air, entre le volume intérieur 10 du réceptacle 2 et le bloc 16 de la fiche 3, notamment en direction de l'enveloppe 12 métallique de la gaine, on dispose une interface isolante 20 dans un écart présent entre le réceptacle 2 et la fiche 3. Cette interface 20 isolante est destinée à assurer la continuité de l'isolation électrique entre la fiche 3 et le réceptacle 2. Cette interface isolante 20 est souple. Cette interface a une forme, de préférence pseudo-cylindrique légèrement conique, adaptée pour tous les dispositifs de connexions existants.

Cette interface 20 isolante est sous forme de manchon. Ce manchon 20 peut être réalisé en tout matériau isolant souple. De préférence, le 25 manchon 20 est réalisé avec un élastomère en silicone.

Le manchon 20 est destiné à être comprimé entre le volume intérieur 10 du réceptacle 2 et le bloc 16 de la fiche 3 afin d'être suffisamment déformé pour remplir parfaitement l'écart entre le réceptacle 2 et la fiche 3.

Selon l'invention, Le manchon 20 est formé par révolution autour d'un axe X de révolution commun aux deux éléments séparables. Le manchon 20 est, en général, plaqué contre la fiche 3. Le manchon 20 est retenu par la bride de support 19. Le manchon 20 peut aussi être collé contre le réceptacle 2. Le manchon 20 est de préférence amovible.

Le manchon 20 comporte une succession de segments telles que 21. 35 Les segments 21 sont vue ici en coupe. Ces segments 21 comportent des 2879031 7 bagues allongées et réalisées autour du manchon 20. Les bagues 21 sont séparées par des chambres d'air tels que 22. La forme des chambres d'air 22 entraîne la forme des bagues 21.

Dans l'exemple de la figure 1, les chambres 22 d'air sont formées par des cavités comportant chacune un fond tel que 23. De même, les bagues 21 forment des parties saillantes du manchon 20 comportant chacune une crête telle que 24. Les bagues 21 sont délimitée par deux chambres 22 d'air successives.

Les chambres 22 d'air forment une voie ou circule l'air. Les bagues 21 10 s'imbriquent les unes dans les autres. Les bagues 21 ainsi que les chambres 22 d'air ont, de préférence, une forme concentrique.

Les chambres 22 d'air peuvent être réalisées par des trous ou des créneaux. Les chambres 22 d'air peuvent être aussi réalisées par des rainures. Les chambres 22 d'air comporte des profondeurs telles que 25 constantes. Ces profondeurs 25 peuvent être spécifique à chaque chambre d'air. La profondeur 25 est une hauteur d'une chambre d'air. Cette profondeur 25 correspond aussi à une hauteur des bagues 21. Une longueur 26 d'une chambre 22 d'air peut être spécifique à chacune des chambres 22 d'air. Dans l'exemple de la figure 1, la longueur 26 est quasi constante.

Cette alternance, de bagues 21 et de chambres 22 d'air, est destinée à faire passer alternativement le courant de fuite entre des matières isolantes élastiques et de l'air. Cette alternance de bagues 21 et de chambres 22 d'air forment un diviseur haute tension entre les contacts 4 et 5 formant le niveau haute tension et l'enveloppe 7 métallique de la gaine formant la masse. Ce diviseur haute tension, formé par l'alternance des chambres 22 d'air et de bagues 21, est de préférence linéaire. Dans le cas où la longueur 26 est quasi constante, le diviseur haute tension est aussi quasi linéaire.

Cette alternance de bagues 21 et de chambres 22 d'air permet de supprimer la pression ainsi que le gonflement chimique ou thermique des composants constituants le manchon 20.

Le nombre de bagues 21 et de chambres 22 d'air est déterminé en fonction de l'intensité du courant de fuite à supprimer et de la longueur des éléments séparables du dispositif 1 de connexions. II suffit alors de mettre suffisamment de bagues 21 pour qu'une seule bague n'ait jamais assez de tension à ses bornes pour claquer.

Les bagues 21 et les chambres 21 d'air peuvent avoir toutes les formes géométriques qui permettent de subdiviser la haute tension.

Lorsque le réceptacle 2 et la fiche 3 sont réunis par emboîtement les bagues 21 et les chambres 22 d'air sont déformées par compression. Les crêtes 24 des bagues 21 ont des formes arrondies, en vue de coupe. Dans cet exemple, les chambres 22 d'air sont déformées par la compression. Cette compression des chambres 22 d'air permet d'uniformiser la variation du volume du manchon 20.

En vue de coupe, les chambres 22 d'air ont une forme trapézoïdale.

Les chambres 22 d'air comportent une petite base formée par le fond 23 des chambres 22 d'air et une grande base 27. Cette grande base 27 est formée par la longueur de deux crêtes 24 successives.

En régime dynamique, l'alternance, de bagues 21 et de chambres 22 d'air, forme un diviseur capacitif. Et en régime continu, l'alternance, de bagues 21 et de chambres 22 d'air, forme un diviseur de courant de fuite.

Pour permettre la circulation de l'air entre les chambres 22 d'air, les bagues 21 comportent chacune au moins une fente (non représentée). Chaque fente est destinée au passage de l'air.

La circulation de l'air, entre les fentes des bagues 21, permet au volume intérieur 10 de rester toujours à la pression atmosphérique. Ce maintien du volume intérieur 10 à la pression atmosphérique permet de diviser les courants de fuite de façon précise.

Si par inadvertance un isolant liquide est mis dans l'écart formé par le réceptacle et la fiche 3, l'élastomère gonfle. Le maintien de la pression du volume intérieur 10 à la pression atmosphérique permet de compenser le gonflement chimique des composants du matériau du manchon 20 provoqué par la dilatation de l'isolant liquide. Cette circulation d'air permet alors de préserver le volume manchon constant quelle que soit l'isolant liquide enduit entre le réceptacle 2 et la fiche 3. De ce fait, il n'existe plus de problèmes de fuite d'huile, de remplissage et de pression exercée sur le dispositif 1 de connexions.

L'invention permet d'avoir un dispositif 1 à haute tension comportant le réceptacle 2 et la fiche 3 pouvant être aisément assemblés lors de la fabrication ou de l'installation. Le réceptacle 2 et la fiche 3 peuvent être aussi aisément désassemblés après une utilisation ou lors d'une intervention. La manipulation du dispositif 1 est ainsi facilitée. Cette facilité de manipulation permet de changer des éléments du dispositif 1 directement à son emplacement et non dans une usine. Cette facilité de manipulation permet aussi de réduire des possibilités d'erreurs humaines.

La figure 2 montre un premier mode de réalisation du manchon 20 selon l'invention. Dans cet exemple, le manchon 20 est formé de bagues 21 et de chambres 22 d'air sous forme d'anneaux parallèles. Les bagues 21 et les chambres 22 d'air ont alors une forme circulaire entourant l'enveloppe 28 du manchon 20. Cette enveloppe 28 est, dans cet exemple, sous forme de cylindre creux. Cette enveloppe 28 comporte une ouverture 29. Les bagues 21 et les chambres 22 d'air ont, de préférence, un même centre de cercle que le centre 30 de cette ouverture 29. Le centre 30 de l'ouverture 29 est situé, dans l'exemple de la figure 2, sur l'axe de révolution X. Ce manchon 20 est adapté pour envelopper le réceptacle 2 ou la fiche 3 du dispositif 1 de connexions. Dans un exemple préféré, le manchon 20 encercle la fiche 3.

Les bagues 21 comportent des crêtes allongées. Chacunes des bagues 21 comportent au moins une fente telle que 31. Dans l'exemple de la figure 2, les bagues 21 comportent chacune une seule fente 31. Ces fentes 31 peuvent être réalisées transversalement à l'allongement des bagues 21.

Ces fentes 31 permettent la circulation de l'air entre deux chambres 22 d'air successives. Une longueur d'une ouverture 32 de ces fentes 31 peut varier d'une fente à une autre. Dans l'exemple de la figure 3, les fentes 31 sont réalisées perpendiculairement à l'allongement des bagues 21. Et la longueur de l'ouverture 32 est constante.

Dans un exemple, les fentes peuvent être réalisées suivant une rotation de 90 degrés par rapport à l'axe X de révolution commun aux deux éléments séparables. Les fentes 31 peuvent être choisies selon la position la plus adéquate pour la circulation de l'air.

La longueur 26 des chambres 22 d'air et la longueur 33 des bagues 21 sont définies pour former un diviseur haute tension quasi linéaire entre les contacts, formant le niveau haute tension, et l'enveloppe métallique de la gaine, formant la masse. Les longueurs 26 et 22 sont de préférences quasi égales.

La figure 3 montre un second mode de réalisation du manchon de l'invention. Dans ce mode de réalisation, les bagues 21 et les chambres 22 d'air sont réalisées sous forme d'anneaux enroulés en spirale autour de l'enveloppe 20 du manchon 30. Le manchon 20 a une forme pseudocylindrique. Ce manchon 20 s'adapte à tous les dispositifs de connexions existants. Ces bagues 21 comportent chacune au moins une fente 31. Cette fente 31 est réalisée, dans un exemple, par une rotation de 90 par rapport à l'axe X de révolution commun aux deux éléments séparable.

Les fentes 31 peuvent être choisies selon la position la plus adéquate pour la circulation de l'air entre les chambres 22 d'air.

L'orientation de tous ces modèles possibles doit être géométriquement orientée dans l'espace de façon que le courant de fuite à haute tension passe alternativement par des chambres 22 d'air et des bagues 21 comportant des matériaux isolants élastiques

Claims (1)

11 REVENDICATIONS

1 - Dispositif (1) de connexions électriques pour appareils à haute tension comportant: - deux éléments isolants séparables (2, 3), - chaque élément isolant comportant au moins un contact électrique (4, 5), - ces éléments isolants étant destinés à s'emboîter l'un dans l'autre, -un écart étant formé entre ces deux éléments isolants, caractérisé en ce que - cet écart comporte une interface isolante (20), ladite interface isolante comporte une succession de chambres d'air (22) et de segments (21), lesdits segments étant formés de matériaux isolants élastiques.

2 - Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres d'air et les segments sont formés par un manchon (20), formant une interface support souple, muni de bague allongée (21) à l'endroit des segments.

3 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en 20 ce que le manchon (20) est formé par révolution autour d'un axe (X) de révolution commun aux deux éléments séparables.

4 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque segment (21) comporte. une fente (31), transversale à leur allongement.

5 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fentes sur les segments sont réalisées suivant une rotation de 90 degrés par rapport à l'axe de révolution commun aux deux éléments séparables.

6 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en 30 ce que le manchon est réalisé avec un élastomère.

7 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les chambres d'air et les segments forment des anneaux parallèles ayant un même centre de cercle 30 situé sur l'axe de révolution.

8 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en 35 ce que les chambres d'air et les segments forment des anneaux enroulés en 2879031 12 spirale autour du manchon.

9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les segments sont comprimés légèrement lors de l'emboîtement des éléments isolants.

- Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les chambres d'air sont formées par des rainures.

11 - Appareil à haute tension, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) de connexions électriques selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.