EP1300913A1 - High voltage current connector operating in vacuum - Google Patents

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EP1300913A1
EP1300913A1 EP01402570A EP01402570A EP1300913A1 EP 1300913 A1 EP1300913 A1 EP 1300913A1 EP 01402570 A EP01402570 A EP 01402570A EP 01402570 A EP01402570 A EP 01402570A EP 1300913 A1 EP1300913 A1 EP 1300913A1
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EP
European Patent Office
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cables
insulating
cable
sheath
dielectric
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EP01402570A
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Lample Regis
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Direction General pour lArmement DGA
Etat Francais
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
Etat Francais
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing

Definitions

  • the technical field of the present invention is that of connectors for high voltage electric currents (several tens of thousands of volts).
  • connectors exist to solve the cable junction or bulkhead crossing problem by a high voltage cable. Examples of these materials are given by connector catalogs high voltage coaxials, marketed by companies specialized in this field like RADIALL, ALCATEL, ETAT, LEYBOLD, PFEIFFER, VARIAN or VEECO. They are the most often made by sets consisting of a socket male and female socket (when switching from an isolated coaxial line to an isolated coaxial line) or well of a base and a female plug (when it is to pass from an isolated coaxial line to an air line, not isolated). One of the two connectors, or the base, is then fixed on the wall to be crossed and ensures sealing between the two sides of the wall by means of joints classics.
  • the object of the present invention is therefore to remedy these disadvantages by proposing a connection in which the dielectrics remain immersed in a gaseous atmosphere or in any other fluid, even when part of the connector is placed in a vacuum. She realizes by elsewhere this connection retaining a geometry coaxial close to that of the cables as well as the possibility of easily detaching the two cables from the wall on which they are mounted.
  • the voltages that the connectors are capable of withstanding subject of the invention are not limiting, even in a very high vacuum, because the arrangement chosen for the invention allows, with a more or less less the length of the connector, to adjust its resistance to breakdown by a simple increase in the length of the dielectric on which would risk being propagate the electric arc. It is interesting to note that this increase in length does not result in a larger radial footprint, thus avoiding increase the inductance of the connection.
  • the invention provides a connector comprising a metallic outer casing connected to the earth braids of the cables to be connected, an enclosure dielectric insulator placed inside the enclosure metallic and surrounding the soul of the two cables and their insulating sheaths, and for which a tight cavity is created between the insulating sheath of the ends of the cables to connect and the dielectric insulating jacket; this cavity remains bathed by a gas (preferably air at the atmospheric pressure introduced there during mounting) or remains filled with hydraulic fluid, even when the connector, or part of this connector, is placed in a vacuum enclosure.
  • a gas preferably air at the atmospheric pressure introduced there during mounting
  • Gas pressure or the presence of the fluid is preserved in said cavity by by means of sealing means placed on one side on the end of one of the two cables and the other between the dielectric of the cable sheath considered and the end of the insulating jacket.
  • the sealing at the end of the cable must be made both on the cable core, to prevent leaks from inside the cable, only on its insulating sheath to create the desired waterproof cavity.
  • sealing can only be carried out on one of the cables and only at one end of the dielectric envelope; through against if the connector is intended to be placed completely in a vacuum it is necessary to provide a sealing at the ends of the two cables and at both ends of the insulating jacket.
  • the outer metallic envelope and the dielectric insulating jacket have a cylindrical shape to wrap the ends of the cables with a minimum bulk and therefore a minimum inductance, and to provide good radiation protection electromagnetic.
  • These envelopes can still be made up of two tubes, one metallic, the other in dielectric, nested one inside the other and fixed one to the other. This configuration has the particular advantage of allow easy positioning of cables inside metallic and dielectric insulating envelopes and facilitate handling of the assembly.
  • the seal on the end of the cable can be realized by means of a plug crimped on the cable and on its insulating sheath. If necessary, weld the sheet on the core is made to create the seal towards inside the cable core.
  • the realization of the sealing of the cavity at the end of the insulating envelope can preferably be achieved by interposing an O-ring between the dielectric of the insulating jacket and that of the sheath insulation of the cable to be connected.
  • This device has the advantage of making it possible to carry out connection of coaxial cables carrying high voltages (can reach and even exceed 100 kV) and use in an environment of very low pressure, and even in a very high vacuum (up to 10-7 mbar, this limit being dictated by the behavior of the dielectrics in elastomer in a vacuum and the degassing phenomenon associated surface), without any breakdowns occurring at the junction of the dielectrics
  • the device has the advantage when it is used to cross a partition, ability to easily attach and detach cables from wall.
  • FIG. 1 we see a crossing body comprising a metallic outer casing 1, placed around a dielectric insulating jacket 2, both in the presented case linked to each other by bonding, a socket 3 intended to receive strong current plugs attached to the ends of the cable core and a flange 4, fixed to the outer metal casing 1 and intended to ensure the assembly of the assembly on a partition to cross.
  • Figure 2 shows the bulkhead crossing with all the elements already mentioned in Figure 1, the left 5 and right 6 cables, two speakers separated by the partition (the enclosure on the left being under vacuum in the figure presented), and a sealing means 7 under the shaped like an O-ring.
  • FIG. 3 details the end of a cable with its core 8, its insulating sheath 9, a strong current plug 10 fixed on the end of the cable by means of a crimp 11; she also details a particular embodiment of the means of fixing the metal casing 1 to the sheath metal 12 of the cable to be connected.
  • This mode has a sleeve 13 and socket 14 threaded, trapping the ground braid 16 forming the end of the metal sheath 12 of cable 5, and a nut 15 for fixing this socket 14 on the metal casing 1.
  • the outer metal casing 1 of the bushing body a function to create mass continuity with earth braids 16 of the cables to be connected; she ensures thus the electromagnetic protection of the connection to screws from external parasites and protection systems external towards the currents which cross it.
  • the function of the dielectric insulating jacket 2 is to move the end of the core as far as necessary cable ("hot spot") from the most metallic point close, in order to avoid a breakdown between these two points; the length of this insulating jacket can be adjusted depending on the level of tension that one seeks to apply at the hot spot.
  • the presence of this envelope insulator 2 also has the function of producing a inductance close to the line inductance of the cable.
  • the junction socket 3 has the function of allowing a easy joining of the two ends of the cables to be connected by simple plug-in, which ensures assembly and quick disassembly of cables on the bushing partition.
  • the strong current plug 10 placed in end of each of the two cables 5 and 6 is used to facilitate the junction with the socket 3 and to allow contact of good quality to ensure current flow.
  • the principle of the invention is to produce a cavity between the dielectrics 9 and 2 and to seal this cavity by means of two sealing means 11 and 7.
  • the air or fluid trapped during assembly ensures gas or liquid presence in this cavity which prevents the formation of an electric arc between the end of the cable and either the earth braid located at the end of the cable either the partition, while in the absence of these means sealing the cavity would be subjected to the surrounding vacuum and breakdowns could occur.
  • a first seal of the cavity object of the invention is provided on the end of the cable by a crimping 11 of the plug 10 on the insulator 9 and on the core 8 cable; this crimping thus prevents the contained fluid in this cavity to escape to the vacuum enclosure via the inside of the cable core. If the plug is very strong used itself is not waterproof it is necessary to achieve this sealing by adding for example a solder on the strands of the core 8 and on the plug 10.
  • a second seal is provided at the other end of the cavity by a sealing means 7 placed at the end of the dielectric insulating jacket 2: it ensures, in cooperation with cable insulator 9, closing the cavity and prevents leakage of the fluid contained in the cavity to the vacuum enclosure.
  • the two envelopes are made up by tubes, one in copper, the other in PVC, glued one to the other to make it easier to handle all. Inside these tubes we insert a socket (possibly glued) which allows the junction of cables by simply plugging in their ends.
  • a socket possibly glued
  • These two tubes are fixed to the partition to be crossed by means of a collar, itself glued to the copper tube, which at by means of a thread, crushes a joint and thus ensures the maintaining the seal between the two sides of the wall.
  • the cables used are provided at their end with a plug for strong current, which is welded to the multi-strand core so sealing the interior of the cable, and which is crimped onto the polyethylene insulating sheath.
  • the braid cable mass exposed by removing its sheath protective, is tight in a set, consisting of a sleeve fixed on the cable and a socket, to ensure continuity of mass, this socket itself carrying a nut for fixing to the copper tube.
  • O-ring is placed on the polyethylene insulation of the cable; it will be pushed back to the bottom of the cavity by the PVC tube (which carries a chamfer to serve as housing for O-ring) when mounting the cable on the connector and the crushing of this O-ring between the PVC tube, the braid holding sleeve and the sheath polyethylene will provide the required seal.
  • This type of invention brings a significant improvement in areas that use high connectivity voltage, like imagery, the laser field, the radiography and in any technical field that needs transmit high voltage currents in the form of rapid pulses.

Abstract

The connector comprises an outer metallic envelope (1) forming the earth contact, and an inner dielectric envelope (2). The cylindrical envelopes are placed coaxially around the cables. <??>The connector for electrical cables comprises an outer metallic envelope (1) forming the earth contact, connected to the metallic sleeve of the cables. Inside this there is a dielectric envelope (2). The two envelopes are both cylindrical, and are placed coaxially around the cables to be connected and include seals in order to form a sealed cavity between the insulating envelope and the insulating sleeve of the cables. The connection may be formed by two tubes, the outer one being a metallic conductor and the inner one being an insulating dielectric. The seal is provided by gripping the insulating sleeve of the cable.

Description

Le domaine technique de la présente invention est celui des connecteurs pour courants électriques de haute tension (plusieurs dizaines de milliers de volts).The technical field of the present invention is that of connectors for high voltage electric currents (several tens of thousands of volts).

Les applications industrielles dans ce domaine nécessitent parfois la traversée de cloisons, en général métalliques, par des câbles sur lesquels circulent des courants de haute tension (qui peuvent également être de haute intensité et à intensité variable). Une difficulté particulière apparaít lorsqu'il est nécessaire de maintenir le vide (ou une étanchéité avec un autre gaz) d'un des cotés de la paroi.Industrial applications in this area require sometimes the crossing of partitions, generally metallic, by cables on which high currents flow voltage (which can also be of high intensity and at variable intensity). A particular difficulty appears when it is necessary to maintain a vacuum (or a sealing with another gas) on one side of the wall.

La même difficulté apparaít si l'on cherche à réaliser la jonction dans le vide de deux câbles de ce type.The same difficulty appears if one seeks to achieve the junction in a vacuum of two cables of this type.

Plusieurs types de connecteurs existent pour résoudre le problème de jonction de câble ou de traversée de cloison par un câble sous haute tension. Des exemples de ces matériels sont donnés par les catalogues de connecteurs coaxiaux haute tension, commercialisés par des sociétés spécialisées dans ce domaine comme RADIALL, ALCATEL, ETAT, LEYBOLD, PFEIFFER, VARIAN ou VEECO. Ils sont le plus souvent réalisés par des ensembles constitués d'une prise mâle et d'une prise femelle (lorsqu'il s'agit de passer d'une ligne coaxiale isolée à une ligne coaxiale isolée) ou bien d'une embase et d'une prise femelle (lorsqu'il s'agit de passer d'une ligne coaxiale isolée à une ligne à air, non isolée). L'un des deux connecteurs, ou l'embase, est alors fixé sur la paroi à traverser et assure l'étanchéité entre les deux côtés de la paroi au moyen de joints classiques.Several types of connectors exist to solve the cable junction or bulkhead crossing problem by a high voltage cable. Examples of these materials are given by connector catalogs high voltage coaxials, marketed by companies specialized in this field like RADIALL, ALCATEL, ETAT, LEYBOLD, PFEIFFER, VARIAN or VEECO. They are the most often made by sets consisting of a socket male and female socket (when switching from an isolated coaxial line to an isolated coaxial line) or well of a base and a female plug (when it is to pass from an isolated coaxial line to an air line, not isolated). One of the two connectors, or the base, is then fixed on the wall to be crossed and ensures sealing between the two sides of the wall by means of joints classics.

Mais ces connecteurs, du fait qu'ils créent un contact électrique et une interruption du diélectrique de chaque côté de la paroi, ne fonctionnent correctement lorsqu'ils sont soumis à des tensions élevées que si la connexion se fait à la pression atmosphérique. Dès lors que l'on cherche à les faire fonctionner dans le vide, des claquages se produisent en surface le long de la jointure des diélectriques dans les prises et la tension chute.But these connectors, because they create contact electric and an interruption of the dielectric of each side of the wall, will not function properly when are subject to high voltages only if the connection is made at atmospheric pressure. As soon as we seek to operate them in a vacuum, breakdowns occur occur on the surface along the joint of dielectric in the sockets and the voltage drops.

De plus les connexions classiques par prises, du fait du rapport existant entre les diamètres du conducteur central et du conducteur extérieur, présentent des inductances élevées qui s'opposent au passage d'une impulsion électrique rapide (cas par exemple de la décharge d'une capacité) à travers la connexion. S'il est encore possible de fonctionner en augmentant la puissance du générateur de courant lorsqu'on fonctionne avec du courant continu, le problème devient pratiquement impossible à résoudre lorsqu'on cherche à créer un courant fort par la décharge en un temps très bref d'une capacité.In addition, conventional plug connections, due to the relationship between the diameters of the central conductor and the external conductor, have inductances which oppose the passage of an impulse fast electrical (for example the discharge of a capacity) through the connection. If it is still possible to operate by increasing the power of the generator current when operating with direct current, the problem becomes practically impossible to solve when we try to create a strong current by the discharge in a very short time of a capacity.

Enfin les connexions classiques laissent à demeure sur la cloison soit le corps de l'une des prises, soit l'embase, ce qui empêche de pouvoir monter et démonter rapidement les extrémités des deux câbles de la paroi.Finally the classic connections leave permanently on the partition either the body of one of the sockets, or the base, which prevents being able to quickly assemble and disassemble the ends of the two cables of the wall.

Le but de la présente invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant une connexion dans laquelle les diélectriques restent plongés dans une atmosphère gazeuse ou dans tout autre fluide, même lorsqu'une partie du connecteur est placée dans le vide. Elle réalise par ailleurs cette connexion en conservant une géométrie coaxiale proche de celle des câbles ainsi que la possibilité de détacher aisément les deux câbles de la paroi sur laquelle ils sont montés.The object of the present invention is therefore to remedy these disadvantages by proposing a connection in which the dielectrics remain immersed in a gaseous atmosphere or in any other fluid, even when part of the connector is placed in a vacuum. She realizes by elsewhere this connection retaining a geometry coaxial close to that of the cables as well as the possibility of easily detaching the two cables from the wall on which they are mounted.

Les tensions que sont capables de supporter les connecteurs objet de l'invention ne sont pas limitatives, même dans un vide très poussé, car la disposition retenue pour l'invention permet, moyennant une augmentation plus ou moins grande de la longueur du connecteur, d'ajuster sa résistance au claquage par une simple augmentation de la longueur du diélectrique sur lequel risquerait de se propager l'arc électrique. Il est intéressant de noter que cette augmentation de longueur ne se traduit pas par un encombrement radial plus important, évitant ainsi d'augmenter l'inductance de la connexion.The voltages that the connectors are capable of withstanding subject of the invention are not limiting, even in a very high vacuum, because the arrangement chosen for the invention allows, with a more or less less the length of the connector, to adjust its resistance to breakdown by a simple increase in the length of the dielectric on which would risk being propagate the electric arc. It is interesting to note that this increase in length does not result in a larger radial footprint, thus avoiding increase the inductance of the connection.

Pour ce faire, l'invention propose un connecteur comprenant une enveloppe extérieure métallique reliée aux tresses de masse des câbles à raccorder, une enveloppe isolante diélectrique placée à l'intérieur de l'enveloppe métallique et entourant l'âme des deux câbles et leur gaines isolantes, et pour lequel on crée une cavité étanche entre la gaine isolante des extrémités des câbles à raccorder et l'enveloppe isolante diélectrique ; cette cavité reste baignée par un gaz (de préférence l'air à la pression atmosphérique qui s'y est introduit lors du montage) ou reste remplie par un fluide hydraulique, même lorsque le connecteur, ou une partie de ce connecteur, est placé dans une enceinte sous vide. La pression gazeuse ou la présence du fluide est conservée dans ladite cavité par l'intermédiaire de moyens d'étanchéité placés d'un côté sur l'extrémité d'un des deux câbles et de l'autre entre le diélectrique de la gaine du câble considéré et l'extrémité de l'enveloppe isolante. L'étanchéité à l'extrémité du câble doit être réalisée aussi bien sur l'âme du câble, pour éviter les fuites par l'intérieur du câble, que sur sa gaine isolante afin de créer la cavité étanche recherchée.To do this, the invention provides a connector comprising a metallic outer casing connected to the earth braids of the cables to be connected, an enclosure dielectric insulator placed inside the enclosure metallic and surrounding the soul of the two cables and their insulating sheaths, and for which a tight cavity is created between the insulating sheath of the ends of the cables to connect and the dielectric insulating jacket; this cavity remains bathed by a gas (preferably air at the atmospheric pressure introduced there during mounting) or remains filled with hydraulic fluid, even when the connector, or part of this connector, is placed in a vacuum enclosure. Gas pressure or the presence of the fluid is preserved in said cavity by by means of sealing means placed on one side on the end of one of the two cables and the other between the dielectric of the cable sheath considered and the end of the insulating jacket. The sealing at the end of the cable must be made both on the cable core, to prevent leaks from inside the cable, only on its insulating sheath to create the desired waterproof cavity.

Lorsque le câble doit passer à travers une cloison séparant une atmosphère gazeuse d'une enceinte sous vide, l'étanchéité peut n'être réalisée que sur un des câbles et qu'à une seule extrémité de l'enveloppe diélectrique ; par contre si le connecteur est destiné à être placé entièrement dans le vide il est nécessaire de prévoir une étanchéité sur les extrémités des deux câbles et aux deux extrémités de l'enveloppe isolante.When the cable must pass through a separating partition a gaseous atmosphere of a vacuum enclosure, sealing can only be carried out on one of the cables and only at one end of the dielectric envelope; through against if the connector is intended to be placed completely in a vacuum it is necessary to provide a sealing at the ends of the two cables and at both ends of the insulating jacket.

Préférentiellement l'enveloppe métallique extérieure et l'enveloppe isolante diélectrique ont une forme cylindrique pour envelopper les extrémités des câbles moyennant un encombrement minimum et donc une inductance minimale, et pour assurer une bonne protection contre les radiations électromagnétiques. Ces enveloppes peuvent encore être constituées de deux tubes, l'un métallique, l'autre en diélectrique, emboítés l'un dans l'autre et fixés l'un à l'autre. Cette configuration a notamment pour avantage de permettre un positionnement aisé des câbles à l'intérieur des enveloppes métallique et isolante diélectrique et de faciliter la manutention de l'ensemble.Preferably the outer metallic envelope and the dielectric insulating jacket have a cylindrical shape to wrap the ends of the cables with a minimum bulk and therefore a minimum inductance, and to provide good radiation protection electromagnetic. These envelopes can still be made up of two tubes, one metallic, the other in dielectric, nested one inside the other and fixed one to the other. This configuration has the particular advantage of allow easy positioning of cables inside metallic and dielectric insulating envelopes and facilitate handling of the assembly.

De façon préférentielle l'étanchéité sur l'extrémité du câble peut être réalisée au moyen d'une fiche sertie sur le câble et sur sa gaine isolante. Au besoin une soudure de la fiche sur l'âme est réalisée pour créer l'étanchéité vers l'intérieur de l'âme du câble.Preferably the seal on the end of the cable can be realized by means of a plug crimped on the cable and on its insulating sheath. If necessary, weld the sheet on the core is made to create the seal towards inside the cable core.

La réalisation de l'étanchéit de la cavité à l'extrémité de l'enveloppe isolante peut préférentiellement être réalisée par l'interposition d'un joint torique entre le diélectrique de l'enveloppe isolante et celui de la gaine isolante du câble à raccorder.The realization of the sealing of the cavity at the end of the insulating envelope can preferably be achieved by interposing an O-ring between the dielectric of the insulating jacket and that of the sheath insulation of the cable to be connected.

Pour assurer une démontabilité aisée des deux câbles de la paroi il est proposé de réaliser la jonction des extrémités des câbles à connecter, préférentiellement munis de fiches soudées sur l'âme, au moyen d'une douille métallique dans laquelle ils viennent s'enficher.To ensure easy removal of the two cables from the wall it is proposed to join the ends cables to be connected, preferably provided with plugs welded to the core, by means of a metal sleeve in which they come to plug in.

Enfin la démontabilité est rendue aisée par l'adjonction de moyens démontables de fixation de la gaine métallique des câbles sur l'enveloppe métallique extérieure. Finally the dismantling is made easy by the addition of removable means of fixing the metal sheath of cables on the outer metal casing.

Ce dispositif présente l'avantage de permettre de réaliser la connexion de câbles coaxiaux porteurs de hautes tensions (pouvant atteindre et même dépasser 100 kV) et de les utiliser dans une ambiance de très faible pression, et même dans un vide très poussé (pouvant atteindre 10-7 mbars, cette limite étant dictée par la tenue des diélectriques en élastomère dans le vide et le phénomène de dégazage surfacique associé), sans que se produisent des claquages au niveau de la jonction des diélectriquesThis device has the advantage of making it possible to carry out connection of coaxial cables carrying high voltages (can reach and even exceed 100 kV) and use in an environment of very low pressure, and even in a very high vacuum (up to 10-7 mbar, this limit being dictated by the behavior of the dielectrics in elastomer in a vacuum and the degassing phenomenon associated surface), without any breakdowns occurring at the junction of the dielectrics

Il permet également de réaliser cette connexion sans générer des parasites électromagnétiques, du fait de la continuité du blindage autour de ses éléments.It also allows this connection to be made without generate electromagnetic interference, due to the continuity of the shielding around its elements.

Un autre avantage est que la géométrie de type axiale proposée pour la disposition des deux diélectriques en regard (diélectrique de l'enveloppe isolante et diélectrique de la gaine isolante du câble) crée pour la connexion une inductance voisine de celle du câble et qu'ainsi ce type de connecteur assure la transmission d'impulsions électriques de haute tension avec des pertes minimales dues à des forces contre-électromotrices. En conservant ainsi la structure coaxiale, on retrouve tous les avantages des connecteurs basse tension.Another advantage is that the axial type geometry proposed for the arrangement of the two dielectrics in sight (dielectric of the insulating envelope and insulating sheath of the cable) created for the connection an inductance close to that of the cable and so this type of connector ensures the transmission of high voltage electrical pulses with losses minimal due to counter-electromotive forces. In thus retaining the coaxial structure, we all find the advantages of low voltage connectors.

La disposition axiale retenue présente encore l'avantage de réaliser cette connexion dans un volume de forme cylindrique de diamètre réduit.The axial arrangement retained still has the advantage of make this connection in a shape volume cylindrical with reduced diameter.

Le dispositif présente enfin l'avantage, lorsqu'il, est utilisé pour réaliser la traversée d'une cloison, de pouvoir fixer et détacher aisément les câbles de la paroi.Finally, the device has the advantage when it is used to cross a partition, ability to easily attach and detach cables from wall.

Une description de l'invention est donnée ci-après ; elle est faite en regard des figures annexées, parmi lesquelles :

  • la figure 1 représente, en coupe, le corps de traversée de la connexion incluant l'enveloppe métallique extérieure, l'enveloppe isolante diélectrique (dans la configuration de deux tubes coaxiaux collés l'un à l'autre et portant une collerette de fixation sur la paroi à traverser) et une douille de jonction (destinée à recevoir deux fiches fort courant montées en bout de l'âme des câbles à connecter)
  • La figure 2 représente, en coupe également, la traversée complète avec le corps de traversée (comme présenté sur la figure 1), les deux câbles à connecter mis en position et les deux moyens d'étanchéité représentés sur la partie gauche de la figure, c'est à dire dans la configuration où le connecteur est mis en place entre une enceinte à gauche sous vide et une enceinte à droite à l'atmosphère ambiante. Elle montre la cavité objet de l'invention, qui est figurée par l'espace compris entre les deux diélectriques et qui est fermée d'un côté par le sertissage sur le câble et de l'autre par un joint torique.
  • La figure 3 représente, en coupe également, un dispositif possible de connexion de l'enveloppe métallique extérieure sur la gaine métallique de l'un des câbles à connecter ainsi que le sertissage d'une fiche fort courant sur l'extrémité du câble prévue pour être placée du côté de l'enceinte sous vide.
A description of the invention is given below; it is made with reference to the appended figures, among which:
  • FIG. 1 represents, in section, the bushing body of the connection including the external metallic envelope, the dielectric insulating envelope (in the configuration of two coaxial tubes glued to each other and carrying a fixing flange on the wall to be crossed) and a junction socket (intended to receive two high current plugs mounted at the end of the core of the cables to be connected)
  • FIG. 2 shows, also in section, the complete bushing with the bushing body (as shown in FIG. 1), the two cables to be connected placed in position and the two sealing means shown on the left side of the figure, that is to say in the configuration where the connector is placed between a chamber on the left under vacuum and a chamber on the right in the ambient atmosphere. It shows the cavity which is the subject of the invention, which is shown by the space between the two dielectrics and which is closed on one side by crimping on the cable and on the other by an O-ring.
  • FIG. 3 shows, also in section, a possible device for connecting the external metal casing to the metal sheath of one of the cables to be connected as well as the crimping of a very common plug on the end of the cable provided for be placed on the side of the vacuum enclosure.

En référence à la figure 1 on voit un corps de traversée comprenant une enveloppe extérieure métallique 1, placée autour d'une enveloppe isolante diélectrique 2, toutes deux dans le cas présenté liées à l'autre par collage, une douille 3 destinée à recevoir les fiches fort courant fixées aux extrémités de l'âme des câbles et une collerette 4, fixée sur l'enveloppe métallique extérieure 1 et destinée à assurer le montage de l'ensemble sur une cloison à traverser. Referring to Figure 1 we see a crossing body comprising a metallic outer casing 1, placed around a dielectric insulating jacket 2, both in the presented case linked to each other by bonding, a socket 3 intended to receive strong current plugs attached to the ends of the cable core and a flange 4, fixed to the outer metal casing 1 and intended to ensure the assembly of the assembly on a partition to cross.

La figure 2 présente la traversée de cloison complète avec l'ensemble des éléments déjà mentionnés dans la figure 1, les câbles gauche 5 et droit 6, deux enceintes séparées par la cloison (l'enceinte située à gauche étant sous vide dans la figure présentée), et un moyen d'étanchéité 7 sous la forme d'un joint torique.Figure 2 shows the bulkhead crossing with all the elements already mentioned in Figure 1, the left 5 and right 6 cables, two speakers separated by the partition (the enclosure on the left being under vacuum in the figure presented), and a sealing means 7 under the shaped like an O-ring.

La figure 3 détaille l'extrémité d'un câble avec son âme 8, sa gaine isolante 9, une fiche fort courant 10 fixée sur l'extrémité du câble au moyen d'un sertissage 11 ; elle détaille également un mode particulier de réalisation du moyen de fixation de l'enveloppe métallique 1 sur la gaine métallique 12 du câble à raccorder. Ce mode comporte un manchon 13 et une douille 14 filetés, emprisonnant la tresse de masse 16 faisant extrémité de la gaine métallique 12 du câble 5, et un écrou 15 de fixation de cette douille 14 sur l'enveloppe métallique 1.FIG. 3 details the end of a cable with its core 8, its insulating sheath 9, a strong current plug 10 fixed on the end of the cable by means of a crimp 11; she also details a particular embodiment of the means of fixing the metal casing 1 to the sheath metal 12 of the cable to be connected. This mode has a sleeve 13 and socket 14 threaded, trapping the ground braid 16 forming the end of the metal sheath 12 of cable 5, and a nut 15 for fixing this socket 14 on the metal casing 1.

Le principe de fonctionnement de ce dispositif de connexion est le suivant :The operating principle of this connection device is the next :

L'enveloppe métallique extérieure 1 du corps de traversée a pour fonction de créer la continuité de masse avec les tresses de masse 16 des câbles à raccorder ; elle assure ainsi la protection électromagnétique de la connexion vis à vis de parasites extérieurs et la protection des systèmes extérieurs vis à vis des courants qui la traversent.The outer metal casing 1 of the bushing body a function to create mass continuity with earth braids 16 of the cables to be connected; she ensures thus the electromagnetic protection of the connection to screws from external parasites and protection systems external towards the currents which cross it.

L'enveloppe isolante diélectrique 2 a pour fonction d'éloigner autant que nécessaire l'extrémité de l'âme du câble ("le point chaud") du point métallique le plus proche, afin d'éviter un claquage entre ces deux points ; la longueur de cette enveloppe isolante peut être ajustée en fonction du niveau de tension que l'on cherche à appliquer au point chaud. La présence de cette enveloppe isolante 2 a également pour fonction de réaliser une inductance proche de l'inductance de ligne du câble. The function of the dielectric insulating jacket 2 is to move the end of the core as far as necessary cable ("hot spot") from the most metallic point close, in order to avoid a breakdown between these two points; the length of this insulating jacket can be adjusted depending on the level of tension that one seeks to apply at the hot spot. The presence of this envelope insulator 2 also has the function of producing a inductance close to the line inductance of the cable.

La douille de jonction 3 a pour fonction de permettre une jonction facile des deux extrémités des câbles à raccorder par simple enfichage, ce qui assure un assemblage et un désassemblage rapides des câbles sur la traversée de cloison. De même la fiche fort courant 10 placée en extrémité de chacun des deux câbles 5 et 6 sert à faciliter la jonction avec la douille 3 et à permettre un contact de bonne qualité pour assurer le passage du courant.The junction socket 3 has the function of allowing a easy joining of the two ends of the cables to be connected by simple plug-in, which ensures assembly and quick disassembly of cables on the bushing partition. Likewise the strong current plug 10 placed in end of each of the two cables 5 and 6 is used to facilitate the junction with the socket 3 and to allow contact of good quality to ensure current flow.

Le principe de l'invention est de réaliser une cavité entre les diélectriques 9 et 2 et de rendre cette cavité étanche par l'intermédiaire de deux moyens d'étanchéité 11 et 7. L'air ou le fluide emprisonné lors du montage assure une présence gazeuse ou liquide dans cette cavité ce qui empêche la formation d'un arc électrique entre l'extrémité du câble et soit la tresse de masse située en bout du câble soit la cloison, alors qu'en absence de ces moyens d'étanchéité la cavité serait soumise au vide environnant et des claquages pourraient se produire.The principle of the invention is to produce a cavity between the dielectrics 9 and 2 and to seal this cavity by means of two sealing means 11 and 7. The air or fluid trapped during assembly ensures gas or liquid presence in this cavity which prevents the formation of an electric arc between the end of the cable and either the earth braid located at the end of the cable either the partition, while in the absence of these means sealing the cavity would be subjected to the surrounding vacuum and breakdowns could occur.

Une première étanchéité de la cavité objet de l'invention est assurée, du côté de l'extrémité du câble, par un sertissage 11 de la fiche 10 sur l'isolant 9 et sur l'âme 8 du câble ; ce sertissage empêche ainsi le fluide contenu dans cette cavité de s'échapper vers l'enceinte sous vide via l'intérieur de l'âme du câble. Si la fiche fort courant utilisée n'est pas elle-même étanche il est nécessaire de réaliser cette étanchéité en ajoutant par exemple une soudure sur les brins de l'âme 8 et sur la fiche 10.A first seal of the cavity object of the invention is provided on the end of the cable by a crimping 11 of the plug 10 on the insulator 9 and on the core 8 cable; this crimping thus prevents the contained fluid in this cavity to escape to the vacuum enclosure via the inside of the cable core. If the plug is very strong used itself is not waterproof it is necessary to achieve this sealing by adding for example a solder on the strands of the core 8 and on the plug 10.

Une seconde étanchéité est assurée à l'autre extrémité de la cavité par un moyen d'étanchéité 7 placé à l'extrémité de l'enveloppe isolante diélectrique 2 : il assure, en coopération avec l'isolant 9 du câble, la fermeture de la cavité et empêche les fuites du fluide contenu dans la cavité vers l'enceinte sous vide. A second seal is provided at the other end of the cavity by a sealing means 7 placed at the end of the dielectric insulating jacket 2: it ensures, in cooperation with cable insulator 9, closing the cavity and prevents leakage of the fluid contained in the cavity to the vacuum enclosure.

Lorsque les deux parties du connecteur sont placées dans le vide, deux sertissages sont nécessaires et des moyens d'étanchéité doivent être installés à chacune des extrémités de l'enveloppe isolante diélectrique 2.When the two parts of the connector are placed in the empty, two crimps are necessary and means must be installed at each of the ends of the dielectric insulating jacket 2.

Afin de réaliser l'invention, il est possible d'opérer de la façon suivante : les deux enveloppes sont constituées par des tubes, l'un en cuivre, l'autre en PVC, collés l'un à l'autre pour rendre plus facile la manipulation de l'ensemble. A l'intérieur de ces tubes on insère une douille (éventuellement collée) qui permet la jonction des câbles par simple enfichage de leurs extrémités. Ces deux tubes sont fixés sur la cloison à traverser au moyen d'une collerette, elle-même collée au tube en cuivre, qui au moyen d'un filetage, écrase un joint et assure ainsi le maintien de l'étanchéité entre les deux cotés de la paroi.In order to realize the invention, it is possible to operate the following way: the two envelopes are made up by tubes, one in copper, the other in PVC, glued one to the other to make it easier to handle all. Inside these tubes we insert a socket (possibly glued) which allows the junction of cables by simply plugging in their ends. These two tubes are fixed to the partition to be crossed by means of a collar, itself glued to the copper tube, which at by means of a thread, crushes a joint and thus ensures the maintaining the seal between the two sides of the wall.

Les câbles utilisés, de type courant 25 ohms ou bien de type 50 ohms, sont munis à leur extrémité d'une fiche pour courant fort, qui est soudée sur l'âme multibrins afin d'assurer une étanchéité avec l'intérieur du câble, et qui est sertie sur la gaine isolante en polyéthylène. La tresse de masse du câble, mise à nu par enlèvement de sa gaine protectrice, est serrée dans un ensemble, constitué d'un manchon fixé sur le câble et d'une douille, afin d'assurer la continuité de masse, cette douille portant elle-même un écrou pour fixation sur le tube en cuivre. Un joint torique est mis en place sur l'isolant en polyéthylène du câble ; il sera repoussé au fond de la cavité par le tube en PVC (qui est porteur d'un chanfrein pour servir de logement au joint torique) lors du montage du câble sur le connecteur et l'écrasement de ce joint torique entre le tube en PVC, le manchon de maintien de la tresse et la gaine en polyéthylène assurera l'étanchéité recherchée. The cables used, current type 25 ohms or else type 50 ohms, are provided at their end with a plug for strong current, which is welded to the multi-strand core so sealing the interior of the cable, and which is crimped onto the polyethylene insulating sheath. The braid cable mass, exposed by removing its sheath protective, is tight in a set, consisting of a sleeve fixed on the cable and a socket, to ensure continuity of mass, this socket itself carrying a nut for fixing to the copper tube. O-ring is placed on the polyethylene insulation of the cable; it will be pushed back to the bottom of the cavity by the PVC tube (which carries a chamfer to serve as housing for O-ring) when mounting the cable on the connector and the crushing of this O-ring between the PVC tube, the braid holding sleeve and the sheath polyethylene will provide the required seal.

Avec un dispositif de ce genre il est possible, sans claquage, de faire transiter une impulsion électrique rapide de plus de 50 kV entre une enceinte à la pression atmosphérique et un vide de 10-6 mbars. Il serait possible d'aller jusqu'à des vides plus poussés, pour autant que l'on choisisse pour gaine isolante du câble un diélectrique autorisant lui aussi l'obtention d'un tel vide.With a device of this kind it is possible, without breakdown, to pass an electrical impulse fast over 50 kV between a pressure enclosure atmospheric and a vacuum of 10-6 mbar. It could be possible to go to deeper voids, as far as a dielectric is chosen for the cable's insulating sheath also authorizing the obtaining of such a vacuum.

Ce type d'invention apporte une amélioration significative dans les domaines qui utilisent la connectique haute tension, comme l'imagerie, le domaine des lasers, la radiographie et dans tout domaine technique qui a besoin de transmettre des courants de haute tension sous la forme d'impulsions rapides.This type of invention brings a significant improvement in areas that use high connectivity voltage, like imagery, the laser field, the radiography and in any technical field that needs transmit high voltage currents in the form of rapid pulses.

Claims (10)

Dispositif de connexion pour câbles électriques coaxiaux (5,6) constitués d'une âme (8) et d'une gaine isolante (9) enfermées dans une gaine métallique (12), du type comportant une enveloppe métallique extérieure (1) faisant masse reliée à la gaine métallique des câbles, et une enveloppe isolante diélectrique (2), toutes deux placées autour des extrémités des câbles à raccorder, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité (7,11) positionnés d'une part sur l'extrémité d'au moins un des câbles à raccorder et sur sa gaine isolante et d'autre part à au moins une extrémité de l'enveloppe isolante (2) pour délimiter entre l'enveloppe isolante et la gaine isolante du câble une cavité étanche.Connection device for coaxial electric cables (5,6) consisting of a core (8) and an insulating sheath (9) enclosed in a metallic sheath (12), of the type comprising an external metallic casing (1) forming a mass connected to the metal sheath of the cables, and a dielectric insulating jacket (2), both placed around the ends of the cables to be connected, characterized in that it comprises sealing means (7, 11) positioned on the one hand on the end of at least one of the cables to be connected and on its insulating sheath and on the other hand to at least one end of the insulating casing (2) to delimit between the insulating casing and the insulating sheath of the cable a waterproof cavity. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'enveloppe métallique extérieure (1) et l'enveloppe isolante diélectrique (2) sont toutes deux de forme cylindrique, coaxiales et disposées selon l'axe de raccordement des câbles.Device according to claim 1 wherein the outer metal casing (1) and the casing dielectric insulator (2) are both shaped cylindrical, coaxial and arranged along the axis of cable connection. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel l'enveloppe métallique extérieure et l'enveloppe isolante diélectrique sont constituées par un tube métallique et par un tube diélectrique coaxiaux liés l'un à l'autre.Device according to claim 2 wherein the outer metal shell and the insulating shell dielectric are constituted by a metal tube and by a coaxial dielectric tube linked to each other. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le moyen d'étanchéité (11) placé sur l'extrémité d'un des câbles est réalisé par sertissage d'une fiche sur la gaine isolante du câble.Device according to one of claims 1 to 3 in which the sealing means (11) placed on the end of one of the cables is made by crimping a plug on the cable insulating sheath. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le moyen d'étanchéité (7) placé à une extrémité de l'enveloppe isolante est un joint torique en contact d'une part avec la gaine isolante du câble et d'autre part avec l'enveloppe isolante entourant la connexion. Device according to one of claims 1 to 4 in which the sealing means (7) placed at one end of the insulating jacket is an O-ring in contact with a part with the insulating sheath of the cable and secondly with the insulating jacket surrounding the connection. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les extrémités des deux câbles à raccorder et les deux extrémités de la cavité formée par l'enveloppe et les gaines isolantes sont munies desdits moyens d'étanchéité (7) et (11).Device according to one of claims 1 to 5 in which ends of the two cables to be connected and two ends of the cavity formed by the envelope and the insulating sheaths are provided with said sealing means (7) and (11). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les embouts des âmes des câbles à raccorder sont enfichés dans une douille métallique (3).Device according to one of claims 1 to 6 in which the ends of the cores of the cables to be connected are plugged into a metal socket (3). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 muni de moyens de liaison démontables entre la gaine métallique d'au moins un des câbles et l'enveloppe métallique extérieure.Device according to one of claims 1 to 7 provided removable connection means between the metal sheath at least one of the cables and the metal casing exterior. Application à la connexion dans le vide de câbles électriques, du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que la cavité étanche est remplie d'air à la pression atmosphérique.Application to the connection in a vacuum of electric cables, of the device according to one of claims 1 to 8 characterized in that the sealed cavity is filled with air at atmospheric pressure. Application à la connexion dans le vide de câbles électriques, du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que la cavité étanche est remplie d'un liquide hydraulique.Application to the connection in a vacuum of electric cables, of the device according to one of claims 1 to 8 characterized in that the sealed cavity is filled with a hydraulic liquid.
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