EP0397163B1 - Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire, et parafoudre composite en faisant application - Google Patents

Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire, et parafoudre composite en faisant application Download PDF

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EP0397163B1
EP0397163B1 EP90108803A EP90108803A EP0397163B1 EP 0397163 B1 EP0397163 B1 EP 0397163B1 EP 90108803 A EP90108803 A EP 90108803A EP 90108803 A EP90108803 A EP 90108803A EP 0397163 B1 EP0397163 B1 EP 0397163B1
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Guy Thevenet
Denis Thuillier
René Parraud
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Original Assignee
Societe Europeenne dIsolateurs en Verre et Composite SEDIVER SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the present invention relates to a sealed envelope based on filament winding for equipment capable of undergoing significant thermal stresses or electric arc phenomena and then being the seat of internal overpressures.
  • It can be for example a circuit breaker, a surge arrester etc ...
  • a waterproof envelope based on filament winding of resin-impregnated glass fibers is described, for example, in French Patent No. 2,619,244, to protect a lightning arrester.
  • a stack of pellets is firstly made of a varistor type material with spacers, extreme fittings, and means for ensuring electrical continuity on the one hand between the pellets, and on the other hand between the pads and the two fittings; then a filament winding of resin-impregnated glass fibers is carried around this assembly, in such a way that it ensures adhesion and radial shrinking of said stack, without significant longitudinal compression.
  • a coating of elastomeric material of the E.P.D.M. type is injected thereon.
  • This winding is to secure the pellets together, being very adherent on their lateral surface, and having a very high mechanical strength in the radial direction.
  • the object of the present invention is to propose a type of envelope capable of solving this problem.
  • the subject of the present invention is a waterproof envelope based on a filament winding made up of glass fibers impregnated with resin, for equipment capable of undergoing significant thermal stresses and of being the seat of internal overpressures, said winding being adherent to the external surface of said equipment, characterized in that said external surface of said equipment coated with said winding has areas not covered with fibers forming cells filled with resin, the percentage of surface not covered by fibers being at least of the order of 15%. This proportion preferably varies between 15% and 35%.
  • this angle is preferably chosen to be between 30 ° and 60 °.
  • the present invention also relates to a composite arrester applying the preceding envelope, said arrester comprising a stack of pellets made of a varistor type material with end fittings, means for ensuring the electrical connection throughout the stack , and an envelope formed by a filament winding made of resin-impregnated glass fibers, ensuring a radial hooping of said stack with adhesion to the lateral surface of this stack, said envelope being provided with a finned coating of injected elastomer;
  • this arrester is characterized by the fact that the lateral surface of said stack has areas not covered with fibers, in a proportion of at least about 15%, said areas forming cells filled with said resin.
  • Figures 1 and 2 are schematic views in partial section of surge arresters according to the invention.
  • a stack having a common axis 10 is produced by interposing between the pads 1 spacers tubular 2, which can be metallic or insulating. They have a recess 12 allowing radial guidance of the pellets 1, and an internal housing 13; likewise, the fittings 3 comprise a recess 15 and a housing 14.
  • the envelope formed is perfectly adherent to the lateral surfaces of the fittings 3, of the spacers 2 and of the pads 1.
  • the spacers 2 have a sealing function and prevent the resin impregnating the fibers 4 from infiltrating between the pellets 1.
  • These spacers can be made of a resin similar to that of the impregnation resin so to further promote the adhesion of the envelope.
  • a finned coating 5 of elastomer for example made of E.P.D.M, or other insulating material, is injected thereon.
  • the spacers 22 no longer have a recess 12, but have the same diameter as the pellets 1 and are bonded to the metallized faces 6 of these pellets. It is the same for the end fittings 23. This arrangement prevents the resin from entering between the pellets.
  • winding mode can be replaced by any other arrangement leaving on the face of the stack a plurality of zones 16 regularly distributed, but of any shape, the total surface of which is at least of the order of 15 to 35% of the lateral surface of the stack.
  • the invention applies to any arrester comprising a filament winding, whatever the internal structure of this arrester.
  • the invention also applies to any electrical or other equipment provided with an envelope based on filament winding.

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Description

  • La présente invention concerne une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques ou des phénomènes d'arc électrique et d'être alors le siège de surpressions internes.
  • Il peut s'agir par exemple d'un disjoncteur, d'un parafoudre etc...
  • Une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine est décrite par exemple dans le brevet français n° 2 619 244, pour protéger un parafoudre. Selon ce brevet on réalise tout d'abord un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des entretoises, des ferrures extrêmes, et des moyens pour assurer la continuité électrique d'une part entre les pastilles, et d'autre part entre les pastilles et les deux ferrures ; puis on effectue autour de cet ensemble un enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine, de manière telle qu'il assure une adhérisation et un frettage radial dudit empilement, sans compression longitudinale notable. Après la polymérisation de la résine de l'enveloppe ainsi formée, on injecte sur elle un revêtement en matériau élastomère de type E.P.D.M.
  • La fonction de cet enroulement est de solidariser les pastilles entre elles, en étant très adhérent sur leur surface latérale, et en présentant une résistance mécanique très élevée dans le sens radial.
  • Il peut arriver qu'un court-circuit interne de plusieurs Kilo-Ampères soit initié à partir de pastilles diélectriquement affaiblies ou partiellement court-circuitées.
  • Il en résulte un échauffement excessif et un accroîssement très important de la pression interne.
  • La sécurité exige que, quelles que soient les conditions, aucun élément de l'équipement ne puisse être projeté hors de son enveloppe.
  • Or il ne peut être envisagé de mettre en oeuvre des soupapes qui seraient beaucoup trop complexes pour des équipements considérés comme des "produits consommables".
  • La présente invention a pour but de proposer un type d'enveloppe susceptible de résoudre ce problème.
  • La présente invention a pour objet une enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire constitué de fibres de verre imprégnées de résine, pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques et d'être le siège de surpressions internes, ledit enroulement étant adhérent à la surface extérieure dudit équipement, caractérisée par le fait que ladite surface extérieure dudit équipement revêtue dudit enroulement présente des zones non recouvertes de fibres formant des alvéoles remplis de résine, le pourcentage de surface non recouverte par des fibres étant au moins de l'ordre de 15 %. Cette proportion varie de préférence entre 15 % et 35 %.
  • Lorsque l'équipement présente un axe de révolution et que l'on peut définir l'angle de bobinage dudit enroulement par rapport à cet axe, cet angle est choisi de préférence compris entre 30° et 60°.
  • La présente invention a également pour objet un parafoudre composite faisant application de l'enveloppe précédente, ledit parafoudre comprenant un empilement de pastilles en un matériau de type varistance avec des ferrures d'extrémités, des moyens pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, et une enveloppe formée d'un enroulement filamentaire en fibres de verre imprégnées de résine, assurant un frettage radial dudit empilement avec adhérence sur la surface latérale de cet empilement, ladite enveloppe étant munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté ; ce parafoudre est caractérisé par le fait que la surface latérale dudit empilement présente des zones non recouvertes de fibres, dans une proportion au moins de l'ordre de 15 %, lesdites zones formant des alvéoles remplis de ladite résine.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé, les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe partielle de parafoudres selon l'invention.
  • Comme cela apparaît dans la figure 1, on part de deux ferrures d'extrémités 3 et d'un ensemble de pastilles 1 en oxyde de zinc, métallisées suivant leurs faces planes 6. On réalise un empilement ayant un axe commun 10 en interposant entre les pastilles 1 des entretoises tubulaires 2, qui peuvent être métalliques ou isolantes. Elles présentent un évidement 12 permettant un guidage radial des pastilles 1, et un logement interne 13 ; de même, les ferrures 3 comportent un évidement 15 et un logement 14.
  • Afin d'assurer la continuité électrique, on dispose dans les logements 13 et 14 des lamelles métalliques 11 en contact avec les faces métallisées 6 des pastilles 1 avec des ressorts 7 de faible pression.
  • Tout cet ensemble est mis en place dans un dispositif pour la réalisation de l'enroulement filamentaire.
  • On enroule autour de l'empilement des fibres 4 de manière à réaliser des rubans formant un treillis laissant libres des zones alvéolaires 16. Le pourcentage de surface représentée par les zones 16 par rapport à l'ensemble de la surface de l'empilement 1 est de 25 %. Les fibres sont imprégnées de résine et les zones 16 sont remplies de cette résine. L'angle du bobinage par rapport à l'axe 10 est compris entre 30° et 60°.
  • Après polymérisation de la résine, l'enveloppe formée est parfaitement adhérente aux surfaces latérales des ferrures 3, des entretoises 2 et des pastilles 1.
  • On assure ainsi un frettage radial sans compression axiale notable sur l'ensemble de l'empilement.
  • Au moment du bobinage, les entretoises 2 ont une fonction d'étanchéité et empêchent la résine imprégnant les fibres 4 de s'infiltrer entre les pastilles 1. Ces entretoises peuvent être réalisées en une résine analogue à celle de la résine d'imprégnation de manière à favoriser encore l'adhérence de l'enveloppe.
  • Après polymérisation de cette enveloppe, on injecte sur elle un revêtement à ailettes 5 en élastomère, par exemple en E.P.D.M, ou autre matériau isolant.
  • Cette liaison mécanique entre l'enveloppe et l'empilement est totalement indépendante des moyens de connexion électrique entre les pastilles, et entre les pastilles et les deux ferrures 3.
  • Si un court-circuit interne est initié au niveau des pastilles 1, les arcs et les gaz ont tendance à s'évacuer préférentiellement au niveau des zones 16 où la résine non armée peut être détruite. Ceci n'endommage pas les fibres de l'enroulement ni la structure globale du parafoudre. Il n'y a donc pas de risque de séparation des pastilles 1 les unes des autres, ou de projection de fragment de pastille vers l'extérieur. Il en résulte un avantage important du point de vue de la sécurité.
  • Dans la variante de la figure 2, les entretoises 22 ne présentent plus d'évidement 12, mais ont le même diamètre que les pastilles 1 et sont collées sur les faces métallisées 6 de ces pastilles. Il en est de même pour les ferrures d'extrémités 23. Cette disposition évite que la résine ne pénètre entre les pastilles.
  • Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Le mode de bobinage illustré peut être remplacé par toute autre disposition laissant sur la face de l'empilement une pluralité de zones 16 régulièrement réparties, mais de forme quelconque, dont la surface totale soit au moins de l'ordre de 15 à 35 % de la surface latérale de l'empilement.
  • De plus, l'invention s'applique à tout parafoudre comportant un enroulement filamentaire, quelle que soit la structure interne de ce parafoudre. L'invention s'applique également à tout équipement électrique ou autre muni d'une enveloppe à base d'enroulement filamentaire.

Claims (7)

  1. Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire constitué de fibres de verre imprégnées de résine, pour un équipement susceptible de subir d'importantes contraintes thermiques et d'être le siège de surpressions internes, ledit enroulement étant adhérent à la surface extérieure dudit équipement, caractérisée par le fait que ladite surface extérieure dudit équipement revêtue dudit enroulement présente des zones non recouvertes de fibres formant des alvéoles remplis de résine, le pourcentage de surface non recouverte par des fibres étant au moins de l'ordre de 15 %.
  2. Enveloppe étanche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite proportion varie entre 15 % et 35 %.
  3. Enveloppe étanche selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit équipement présentant un axe de révolution, l'angle de bobinage dudit enroulement par rapport à cet axe est compris entre 30° et 60°.
  4. Parafoudre composite comprenant un empilement de pastilles (1) en un matériau de type varistance avec des ferrures d'extrémités (3, 23), des moyens pour assurer la liaison électrique dans tout l'empilement, et une enveloppe formée d'un enroulement filamentaire en fibres de verre (4) imprégnées de résine, assurant un frettage radial dudit empilement avec adhérence sur la surface latérale de cet empilement, ladite enveloppe étant munie d'un revêtement à ailettes en élastomère injecté (5), caractérisé par le fait que la surface latérale dudit empilement présente des zones non recouvertes de fibres, dans une proportion au moins de l'ordre de 15 %, lesdites zones formant des alvéoles (16) remplis de ladite résine.
  5. Parafoudre composite selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite proportion est comprise entre 15 % et 35 %.
  6. Parafoudre composite selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'angle de bobinage dudit enroulement filamentaire par rapport à l'axe dudit empilement (10) est compris entre 30° et 60°.
  7. Parafoudre composite selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que lesdites pastilles (1) ont leurs faces métallisées (6), qu'elles sont séparées par des entretoises (22) sensiblement de même diamètre qu'elles, collées sur lesdites faces métallisées, et que lesdits moyens de liaison électrique comportent des ressorts de faible pression (7) associés à des lamelles métalliques (11) appliquées respectivement contre lesdites faces métallisées, lesdits ressorts et lesdites lamelles étant disposés dans des logements internes des entretoises.
EP90108803A 1989-05-12 1990-05-10 Enveloppe étanche à base d'enroulement filamentaire, et parafoudre composite en faisant application Expired - Lifetime EP0397163B1 (fr)

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