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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX ORGANES CONDUCTEURS ISOLES PAR UNE MATIERE
CERAMIQUE.
L'invention est relative à un organe conducteur isolé du genre de ceux comprenant un conducteur électrique, tel qu'une tige ou un fil, et un isolateur en une matière céramique dans lequel est ménagé un passage qui sert de logement à ladite tige ou audit fil, un joint étanche aux fluides étant établi entre la paroi dudit passage et le conducteur. Ces organes conducteurs isolés sont dénommés ci-après comme étant "du genre spécifié".
De tels organes conducteurs isolés peuvent être utilisés pour transmettre des courants électriques à travers les parois d'une boite contenant des constituants électriques ou des ensembles de ces constituants.
Ils peuvent également être utilisés pour transmettre des courants électriques à travers les cloisons d'une botte comprenant plusieurs compartiments dans lesquels sont logés respectivement des constituants électriques ou des ensembles de ces constituants. Des organes de ce genre sont généralement utilisés pour des appareils électriques qui doivent être isolés de l'air extérieur, un cas particulier étant celui d'un appareil électrique destiné à être utilisé dans les pays tropicaux ou dans d'autres ambiances susceptibles d'être préjudiciables pour les constituants électriques.
Il a déjà été proposé d'établir un joint entre un conducteur électrique et un isolateur en céramique en faisant comporter au conducteur une partie de section transversale réduite qui forme une gorge ou un canal périphérique en un point qui se trouve entre les extrémités du passage du manchon ou de l'isolateur, du verre liquide ou une autre matière vitreuse étant introduit dans- cette gorge ou ce canal en vue d'établir une liaison, étanche aux fluides, entre le conducteur et la face interne dudit passage.
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Cette disposition présente certains inconvénients car, elle nécessite, en premier lieu, l'intervention d'un travail au tour ou de toute autre opération d'usinage pour former la gorge destinée à recevoir la matière vitreuse assurant l'étanchéité et, en deuxième lieu, l'introduction de la matière d'étanchéité par les passages annulaires, relativement étroits, existant entre la face interne du passage et les parties du conducteur, qui se trouvent de part et d'autre de la gorge de celui-ci, cette intro- duction n'étant pas aisée.
Par ailleurs, le conducteur lui-même doit être calculé de manière telle, par rapport à sa charge électrique, que la densité du courant reste entre des limites acceptables dans sa partie de section transversale réduite, de sorte que les parties du conducteur, qui forment les extrémités de celui-ci, ont (les sections transversales plus grandes que celles qui sont vraiment nécessaires du point de vue électrique.
Ceci augmente le prix de revient de l'ensemble et oblige à donner au passage, du manchon ou isolateur, un diamètre plus grand que celui essentiellement nécessaire pour que le manchon puisse supporter la charge électrique, de sorte que, pour une épaisseur donnée du manchon ou de l'isolateur et pour un degré d'isolement déterminé, les dimensions transversales de l'ensemble sont trop grandes, ce qui constitue un inconvénient sérieux pour certaines applications, plus particulièrement pour des appareils de radio et analogues pour lesquels l'espace disponible constitue un facteur important.
L'invention a pour but de supprimer ou de réduire ces inconvé nients.
Le procédé, qui constitue une partie de l'invention, pour faire comporter à un organe conducteur isolé un joint du genre spécifié consiste à ménager une encoche périphérique dans la paroi du passage qui traverse l'isolateur avant la cuisson de celui-ci, à introduire, quand l'isolateur a été duit, du verre ou toute autre matière vitreuse appropriée, dans un état déformable, dans ladite encoche, à mettre le oconducteur en place dans le passage susdit et à soumettre l'ensemble à une chaleur suffisante pour que le verre ou autre matière devienne liquide afin qu'il puisse établir, lors de sa resolidification, une union, étanche aux fluides, entre le conducteur et la paroi dudit passage.
On peut introduire le verre ou toute autre matière vitreuse dans l'encoche susdite sous la forme d'une composition plastique ou pliable en mélangeant avec un constituant en verre pulvérulent ou granuleux ou avec une autre matière vitreuse à l'état pulvérulent ou granuleux, un liant approprié qui a une consistance plastique ou pliable et qui, lors du chauffage subséquent, s'étale complètement ou se lie au verre ou à l'autre matière vitreuse pour former un ensemble vitrifié après solidification.
On peut introduire la composition plastique ou pliable dans l'encoche à l'aide d'un injecteur muni d'une tuyère ou d'un ajutage analogue que l'on introduit dans le passage de l'isolateur de manière qu'il puisse dé charger la composition dans ladite encoche pendant que l'extrémité opposée du passage est bouchée.
L'invention a également pour objet un organe conducteur isolé comprenant un isolateur en céramique muni d'un passage dans lequel est logé un conducteur ayant une section sensiblement uniforme, tout au moins dans ledit passage, ce dernier comportant une ou plusieurs encoches, établies entre ses extrémités et remplies avec du verre ou toute autre matière appropriée et vitrifiée propre à assurer l'étanchéité et à établir une union, étanche aux fluides, avec ledit conducteur et avec l'isolateur en céramique.
Les dimensions de la section transversale du conducteur et du passage peuvent être telles que le conducteur s'emboîte exactement dans ledit passage sans créer des tensions d'éclatement dans l'isolateur, la ou chacune des encoches ayant une forme annulaire et ayant une profondeur radiale
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comprise entre 0,7 et 0,1 du diamètre ou de la dimension moyenne de la sec- tion transversale dudit passage.
On peut prévoir une seule encoche, établie à peu près à mi-che- min entre les extrémités du passage, cette encoche pouvant avoir une lon- gueur, mesurée dans la direction axiale, comprise entre un douzième et la moitié de celle du passage.
Suivant une variante, on peut faire intervenir plus d'une en- coche, par exemple deux encoches, qui se trouvent à peu près à égale distan- ce l'une de l'autre et des extrémités du passage.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un organe conduc- teur isolé, établi conformément à l'invention.
Les figs 1 et 2 montrent, respectivement en élévation et en cou- pe axiale, un organe conducteur isolé, établi conformément à l'invention.
La figo 3 montre, en coupe axiale (parties en élévation) ,un dispositif pour introduire la matière vitreuse, assurant l'étanchéité, dans l'encoche interne de l'isolateur.
La fig. 4 montre, semblablement, un dispositif pour former l'en- coche interne dans l'isolateuro
Pour l'exemple montré, l'organe conducteur peut comporter un corps allongé 10 ayant avantageusement une section transversale circulaire, la longueur dudit corps étant environ trois ou quatre fois plus grande que son diamètre extérieur moyen.
On a constaté que ces propositions convenaient mieux à de petits organes conducteurs dont la longueur totale est d'environ 11,5 mm, le conducteur ayant un diamètre d'environ 1,5 mm,
Le corps 10 peut être constitué en une matière céramique appropriée quelconque, par exemple en céramique à base d'alumine et, avant sa cuisson, on lui fait comporter, ou bien pendant le pressage ou moulage initial par lequel on donne audit corps la forme voulue ou bien après cette opération, un passage axial 11 qui peut avoir un diamètre correspondant à environ un tiers de celui du diamètre extérieur dudit corps. Généralement, le conducteur et le passage ont une section transversale circulaire.
Il est à noter que le diamètre du passage est déterminé principalement par le diamètre du fil ou de la tige 12, qui forme le conducteur et qui doit traverser ledit passage, et que l'invention n'est pas limitée aux dimensions et proportions indiquées malgré que celles-ci se soient montrées appropriées et satisfaisantes en pratique pour procurer l'isolement voulu ainsi que la résistance et l'efficacité nécessaires du joint pour une grande variété d'appareils électriques.
En un point compris entre ses extrémités et, de préférence, à peu près au milieu entre celles-ci, on ménage une encoche ou gorge annulaire 13, ou analogue, dans la paroi du passage, avant la cuisson dudit corps, et cette encoche ou gorge peut être formée à l'aide d'un mandrin dont l'extrémité interne porte un outil coupant ou fagonneur qui peut avancer et reculer dans le sens radial. Cet outil est engagé dans le passage et, après que sa rotation relative pour former l'encoche ou gorge annulaire ou analogue a eu lieu, on fait reculer l'outil et on dégage le mandrin axialement hors du passage.
La dimension radiale de l'encoche ou de la gorge peut être comprise entre 0,7 et 0,1 du diamètre du passage et sa longueur peut être comprise entre un douzième et la moitié de celle du passage.
La dimension radiale de l'encoche annulaire, comme montré plus spécialement sur la Figo 2, est plus grande à une extrémité qu'à l'autre et il est bien entendu que la zone préférée, spécifiée plus haut pour la dimension radiale de ladite encoche ou gorge, se réfère à la dimension radiale moyenne de celle-ci.
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La Fig. 4 montre un outil en plusieurs pièces pour former l'encoche ou gorge,cet outil comprenant une douille cylindrique 21, avec un alésage excentré, qui est calée dans un porte-outil rotatif 22.
Une queue 23 est engagée dans l'alésage de la douille 21 et son extrémité externe porte un outil coupant 24 qui peut faire partie intégrante de la queue et qui peut avoir la forme d'une lameo La queue peut tourner par rapport à la douille suivant un angle de 1800 ou à peu près, pour écarter la lame coupante depuis sa position active, montrée sur la figo 4 pour laquelle l'arête coupante 25 fait saillie latéralement sur la douille jusqu'à une position inactive pour laquelle l'arête tranchante se trouve dans les limites latérales de la douille, cette dernière position étant celle suivant laquelle l'outil peut être introduit dans le corps en céramique et dégagé hors de celui-cio
La formation de l'encoche ou gorge a lieu en faisait tourner l'ensemble formé par la queue,
la lame et la douille quand la lame occupe sa position activeo
Le corps isolateur peut ensuite être cuit de la manière connue et sa face externe peut être émaillée,si nécessaire.
Si on le désire,la face interne du passage,y compris celle formée par l'encoche ou gorge, peut également être émailléeo
L'opération suivante consiste à introduire dans l'encoche un produit composé, propre à assurer l'étanchéité, dont le constituant principal est du verre ou une matière vitreuse analogue.
Ce constituant peut avoir une forme pulvérulente ou granuleuse et l'ensemble est rendu plastique ou pliable par mélange avec un liant approprié, tel que la celluloseo
Ce produit composé est, de préférence, introduit de lamanière montrée schématiquement sur la figo 3 en bouchant une extrémité du passage par un bouchon ou plongeur 14 qui s'étend jusqu'à l'extrémité adjacente de l'encoche ou gorge et en introduisant, par l'extrémité opposée du passage, la tuyère ou l'ajutage de sortie 15 d'un outil injecteur, cette tuyère ou cet ajutage s'étendant jusqu'à l'autre extrémité de ladite encoche ou gorge afin que celle-ci puisse être remplie avec la composition.
L'extrémité libre de la tuyère ou de l'ajutage peut avoir une forme tabulaire et peut être introduite suffisamment loin dans le corps de l'isolateur pour qu'elle se trouve dans ladite encoche ou gorge, la composition étant ensuite expulsée latéralement par des trous 16 de manière telle qu'elle remplisse seulement l'encoche ou gorge annulaire et non pas la partie du passage destinée à être occupée par la tige ou le fil conducteur.
Quand la tuyère ou l'ajutage 15 a été retiré ainsi que le bouchon ou plongeur 14, la tige ou le fil conducteur est introduit dans le passage de manière telle qu'il dépasse aux deux extrémités de celui-ci pour pouvoir être connecté à un circuit électrique pour lequel il doit être utilisé. L'ensemble est ensuite chauffé jusqu'à une température telle que le verre ou tout autre constituant vitreux devienne liquide et établisse, après resolidification, une union vitrifiée, comme visible en 17, avec la tige ou le fil conducteur et avec la face interne du passageo
Avant ou après cette opération, une ou les deux extrémités du conducteur peuvent être déformées pour former des bornes aplaties 18, qui peuvent être plus larges que le passage.
La partie principale du verre ou autre matière vitreuse reste dans l'encoche mais une certaine quantité de verre s'infiltre le long du passage vers les extrémités de celui-ci pour remplir les espaces vides ou les interstices existant entre le conducteur et ces parties du passage, ce qui résulte inévitablement du fait que l'on doit prévoir un jeu suffisant pour permettre une introduction aisée du conducteur dans son logement.
Le conducteur 12 peut être constitué en un alliage d'acier au
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nickel et cobalt,tel que celui vendu sous les marques de fabrique "Nico- sel" ou "Nilo K".
La face externe du corps isolateur peut comporter une portée
19, qui est conique dans le sens longitudinal et sur laquelle on engage, d'une manière étanche, une douille 20 avec un rebord périphérique,qui est constituée de préférence en un métal que l'on peut souder au bord périphé- rique d'un trou ménagé dans la paroi d'une boîte métallique, ou qui est re- vêtue d'un tel métal.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication d'un organe conducteur isolé, carac- térisé en ce qu'on ménage une encoche périphérique dans la paroi du passage qui traverse l'isolateur avant la cuisson de celui-ci, en ce qu'on intro- duit, quand l'isolateur a été cuit, du verre ou toute autre matière vitreu- se appropriée, dans un état déformable, dans l'encoche, en ce qu'on met le conducteur en place dans le passage et en ce qu'on soumet l'ensemble à une chaleur suffisante pour que le verre ou toute autre matière devienne liquide afin qu'il puisse établir, lors de sa resolidification, une union étanche aux fluides, entre le conducteur et la paroi du passage.
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IMPROVEMENTS PROVIDED TO CONDUCTIVE ORGANS ISOLATED BY A MATERIAL
CERAMIC.
The invention relates to an insulated conductive member of the type comprising an electrical conductor, such as a rod or a wire, and an insulator made of a ceramic material in which a passage is formed which serves as a housing for said rod or said rod. wire, a fluid-tight seal being established between the wall of said passage and the conductor. These insulated conductive members are hereinafter referred to as "of the specified kind".
Such insulated conductive members can be used to transmit electric currents through the walls of a box containing electrical constituents or sets of these constituents.
They can also be used to transmit electric currents through the partitions of a boot comprising several compartments in which are housed respectively electrical components or sets of these components. Components of this kind are generally used for electrical devices which must be isolated from the outside air, a particular case being that of an electrical device intended for use in tropical countries or in other environments liable to be harmful to electrical components.
It has already been proposed to establish a seal between an electrical conductor and a ceramic insulator by causing the conductor to include a portion of reduced cross section which forms a groove or a peripheral channel at a point which is located between the ends of the passage of the sleeve or insulator, liquid glass or other vitreous material being introduced into this groove or this channel with a view to establishing a fluid-tight connection between the conductor and the internal face of said passage.
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This arrangement has certain drawbacks because, it requires, firstly, the intervention of a lathe work or any other machining operation to form the groove intended to receive the vitreous material ensuring the seal and, secondly , the introduction of the sealing material through the annular passages, relatively narrow, existing between the internal face of the passage and the parts of the conductor, which are located on either side of the groove thereof, this intro - duction not being easy.
On the other hand, the conductor itself must be calculated in such a way, with respect to its electric charge, that the current density remains between acceptable limits in its part of reduced cross section, so that the parts of the conductor, which form the ends of it, have (the cross sections larger than those which are really necessary from the electrical point of view.
This increases the cost of the assembly and makes it necessary to give the passage, of the sleeve or insulator, a larger diameter than that essentially necessary for the sleeve to be able to withstand the electric charge, so that, for a given thickness of the sleeve or of the insulator and for a determined degree of insulation, the transverse dimensions of the assembly are too large, which constitutes a serious drawback for certain applications, more particularly for radio devices and the like for which the available space is an important factor.
The object of the invention is to eliminate or reduce these drawbacks.
The method, which forms part of the invention, for causing an insulated conductive member to comprise a seal of the type specified consists in providing a peripheral notch in the wall of the passage which passes through the insulator before the latter is fired, to introduce, when the insulator has been drawn, glass or any other suitable vitreous material, in a deformable state, in said notch, to put the oconductor in place in the aforesaid passage and to subject the assembly to sufficient heat so that the glass or other material becomes liquid so that it can establish, during its resolidification, a fluid-tight union between the conductor and the wall of said passage.
The glass or any other vitreous material can be introduced into the aforementioned notch in the form of a plastic or pliable composition by mixing with a constituent made of powdered or granular glass or with another vitreous material in the powder or granular state, a A suitable binder which has a plastic or pliable consistency and which, on subsequent heating, spreads completely or binds to glass or other vitreous material to form a vitrified assembly after solidification.
The plastic or pliable composition can be introduced into the notch using an injector provided with a nozzle or a similar nozzle which is introduced into the passage of the insulator so that it can be removed. loading the composition into said notch while the opposite end of the passage is plugged.
The subject of the invention is also an insulated conductive member comprising a ceramic insulator provided with a passage in which is housed a conductor having a substantially uniform section, at least in said passage, the latter comprising one or more notches, established between its ends and filled with glass or any other suitable and vitrified material suitable for sealing and establishing a fluid-tight union with said conductor and with the ceramic insulator.
The dimensions of the cross section of the conductor and of the passage can be such that the conductor fits exactly in said passage without creating burst stresses in the insulator, the or each of the notches having an annular shape and having a radial depth.
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between 0.7 and 0.1 of the diameter or of the average dimension of the cross section of said passage.
A single notch can be provided, established approximately halfway between the ends of the passage, this notch possibly having a length, measured in the axial direction, of between one twelfth and half that of the passage.
According to a variant, more than one notch can be used, for example two notches, which are located approximately at an equal distance from each other and from the ends of the passage.
The accompanying drawing shows, by way of example, an isolated conductor member, established in accordance with the invention.
FIGS. 1 and 2 show, respectively in elevation and in axial section, an insulated conductive member, established in accordance with the invention.
Figo 3 shows, in axial section (parts in elevation), a device for introducing the vitreous material, ensuring sealing, into the internal notch of the insulator.
Fig. 4 shows, similarly, a device for forming the internal notch in the insulator.
For the example shown, the conductive member may comprise an elongate body 10 advantageously having a circular cross section, the length of said body being approximately three or four times greater than its average outside diameter.
These proposals have been found to be more suitable for small conductive members the total length of which is about 11.5 mm, the conductor having a diameter of about 1.5 mm,
The body 10 can be made of any suitable ceramic material, for example an alumina-based ceramic and, before its firing, is made to include, or else during the initial pressing or molding by which said body is given the desired shape or after this operation, an axial passage 11 which may have a diameter corresponding to approximately one third of that of the outside diameter of said body. Usually the conductor and the passage have a circular cross section.
It should be noted that the diameter of the passage is determined mainly by the diameter of the wire or of the rod 12, which forms the conductor and which must pass through said passage, and that the invention is not limited to the dimensions and proportions indicated despite these have been found to be suitable and satisfactory in practice to provide the desired insulation as well as the necessary seal strength and efficiency for a wide variety of electrical appliances.
At a point between its ends and, preferably, approximately in the middle between them, an annular notch or groove 13, or the like, is provided in the wall of the passage, before the said body is fired, and this notch or groove can be formed using a mandrel the inner end of which carries a cutting tool or cutter which can advance and retreat in the radial direction. This tool is engaged in the passage and, after its relative rotation to form the notch or annular groove or the like has taken place, the tool is retracted and the mandrel is released axially out of the passage.
The radial dimension of the notch or the groove can be between 0.7 and 0.1 of the diameter of the passage and its length can be between one twelfth and half that of the passage.
The radial dimension of the annular notch, as shown more specifically in Figo 2, is greater at one end than the other and it is understood that the preferred zone, specified above for the radial dimension of said notch or groove, refers to the average radial dimension thereof.
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Fig. 4 shows a tool in several parts for forming the notch or groove, this tool comprising a cylindrical bush 21, with an eccentric bore, which is wedged in a rotary tool holder 22.
A shank 23 is engaged in the bore of the socket 21 and its outer end carries a cutting tool 24 which may be an integral part of the shank and which may have the shape of a blade. The shank can rotate relative to the following socket an angle of 1800 or so, to move the cutting blade away from its active position, shown in figo 4 where the cutting edge 25 projects laterally on the socket to an inactive position where the cutting edge is located within the lateral limits of the sleeve, the latter position being that according to which the tool can be introduced into the ceramic body and disengaged from it.
The formation of the notch or groove takes place by rotating the assembly formed by the tail,
the blade and the sleeve when the blade is in its active position
The insulator body can then be fired in the known manner and its outer face can be enameled, if necessary.
If desired, the internal face of the passage, including that formed by the notch or groove, can also be enamelled.
The following operation consists in introducing into the notch a compound product, suitable for ensuring tightness, the main constituent of which is glass or a similar vitreous material.
This component can have a powder or granular form and the assembly is made plastic or pliable by mixing with a suitable binder, such as cellulose.
This compound product is preferably introduced in the manner shown schematically in FIG. 3 by blocking one end of the passage with a plug or plunger 14 which extends to the adjacent end of the notch or groove and by introducing, by the opposite end of the passage, the nozzle or the outlet nozzle 15 of an injecting tool, this nozzle or this nozzle extending to the other end of said notch or groove so that the latter can be filled with the composition.
The free end of the nozzle or nozzle may have a tabular shape and may be introduced far enough into the body of the insulator so that it is in said notch or groove, the composition then being expelled laterally through holes 16 in such a way that it fills only the notch or annular groove and not the part of the passage intended to be occupied by the rod or the conducting wire.
When the nozzle or the nozzle 15 has been removed as well as the plug or plunger 14, the rod or the conductive wire is introduced into the passage in such a way that it protrudes at both ends thereof so that it can be connected to a electrical circuit for which it is to be used. The assembly is then heated to a temperature such that the glass or any other vitreous component becomes liquid and establishes, after resolidification, a vitrified union, as visible at 17, with the rod or the conductive wire and with the internal face of the passageo
Before or after this operation, one or both ends of the conductor may be deformed to form flattened terminals 18, which may be wider than the passage.
The main part of the glass or other vitreous material remains in the notch but a certain quantity of glass seeps along the passage towards the ends of this one to fill the empty spaces or the interstices existing between the conductor and these parts of the passage, which inevitably results from the fact that one must provide sufficient clearance to allow easy introduction of the driver into its housing.
The conductor 12 can be made of a steel alloy.
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nickel and cobalt, such as that sold under the trade names "Nicosal" or "Nilo K".
The outer face of the insulating body may have a bearing surface
19, which is conical in the longitudinal direction and on which a socket 20 with a peripheral rim is sealingly engaged, which is preferably made of a metal which can be welded to the peripheral edge of the socket. a hole made in the wall of a metal box, or which is coated with such a metal.
CLAIMS.
1. - A method of manufacturing an insulated conductive member, characterized in that a peripheral notch is provided in the wall of the passage which passes through the insulator before the latter is fired, in that it is introduced. when the insulator has been fired, glass or any other suitable vitreous material, in a deformable state, in the notch, in that the conductor is put in place in the passage and in that subjects the assembly to sufficient heat for the glass or any other material to become liquid so that it can establish, during its resolidification, a fluid-tight union between the conductor and the wall of the passage.