FR2685983A1 - Pressurised switching spark gap - Google Patents
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Abstract
Description
Eclateur pressurisé de commutation
La présente invention porte sur les éclateurs pressurisés de commutation. Ces éclateurs sont utilisés en particulier dans les générateurs d'impulsions de moyenne ou haute tension et de courant élevé, pour la décharge rapide d'une ligne coaxiale de transmission dans une charge ou un circuit en structure coaxiale également.Pressurized switching spark gap
The present invention relates to pressurized switching spark gaps. These spark gaps are used in particular in pulse generators of medium or high voltage and high current, for the rapid discharge of a coaxial transmission line in a load or a circuit in coaxial structure also.
De manière connue, un tel éclateur pressurisé de commutation comporte deux électrodes, en général semi-hémisphériques, qui sont en vis-à-vis dans une enceinte isolante et étanche remplie de gaz isolant sous pression. In known manner, such a pressurized switching spark gap comprises two electrodes, generally semi-hemispherical, which are opposite one another in an insulating and sealed enclosure filled with insulating gas under pressure.
Les caractéristiques d'un éclateur pressurisé donné, en particulier sa tension de fonctionnement et son temps de commutation, dépendent notamment de la distance interélectrode et de la nature et de la pression du gaz isolant dans l'enceinte. The characteristics of a given pressurized spark gap, in particular its operating voltage and its switching time, depend in particular on the interelectrode distance and on the nature and the pressure of the insulating gas in the enclosure.
La réalisation pratique de l'éclateur nécessite d'équiper l'enceinte isolante de traversées étanches d'une part pour les liaisons électriques de deux électrodes avec les moyens extérieurs et d'autre part pour l'amenée de gaz isolant de pressurisation de l'enceinte ainsi que pour la dépressurisation et la vidange de l'enceinte. The practical realization of the spark gap requires equipping the insulating enclosure with sealed bushings on the one hand for the electrical connections of two electrodes with the external means and on the other hand for the supply of insulating pressurization gas from the enclosure as well as for depressurization and emptying of the enclosure.
Ces traversées pour les liaisons électriques des électrodes et pour l'arrivée et la sortie de gaz isolant sont réalisées jusqu'à présent indépendamment les unes des autres. A titre d'exemple, les électrodes forment un dôme hémisphérique saillant sur une embase, et cette embase assure directement avec un joint convenable la fermeture étanche de l'enceinte tubulaire, à chacune de ses deux extrémités. These crossings for the electrical connections of the electrodes and for the arrival and exit of insulating gas have hitherto been carried out independently of each other. By way of example, the electrodes form a hemispherical dome projecting from a base, and this base directly ensures, with a suitable seal, the tight closure of the tubular enclosure, at each of its two ends.
L'arrivée et la sortie de gaz peuvent être assurées à travers la paroi tubulaire de l'enceinte alors équipée de traversées étanches. Elles peuvent en variante être assurées à travers les embases des électrodes et/ou les dômes, alors percés d'un ou de canaux débouchant dans l'enceinte ainsi que sur l'extérieur où ils sont équipés d'un système étanche de raccordement à une alimentation et aux moyens de vidange.The gas inlet and outlet can be ensured through the tubular wall of the enclosure then fitted with watertight bushings. They can alternatively be provided through the bases of the electrodes and / or the domes, then pierced with one or more channels opening into the enclosure as well as on the outside where they are fitted with a sealed system for connection to a supply and means of emptying.
La présente invention a pour but de réaliser un éclateur pressurisé de commutation de conception mécanique simplifiée pour un montage rapide et aisé des traversées d'étanchéité équipant son enceinte isolante. Elle permet en outre avantageusement une modification aisée de la distance interélectrode. The present invention aims to achieve a pressurized spark gap of simplified mechanical design for quick and easy mounting of the sealing bushings fitted to its insulating enclosure. It also advantageously allows an easy modification of the interelectrode distance.
Cette conception mécanique de l'éclateur permet en outre son montage aisé en générateur d'impulsions en structure coaxiale, en évitant les discontinuités significatives d'impédance avec la ligne de charge et le circuit de décharge raccordés audit éclateur. This mechanical design of the spark gap also allows it to be easily mounted as a pulse generator in coaxial structure, avoiding significant impedance discontinuities with the charge line and the discharge circuit connected to said spark gap.
L'éclateur selon l'invention, comportant deux électrodes en vis-à-vis dans une enceinte isolante, à paroi tubulaire fermée à ses extrémités en délimitant une cavité interne sous pression de gaz isolant, et des traversées étanches sur ladite enceinte pour les liaisons électriques desdites électrodes à des moyens extérieurs et pour l'amenée et l'éventuelle évacuation de gaz isolant dans ladite enceinte, est caractérisé en ce que ladite enceinte est à paroi tubulaire fermée par deux parois frontales présentant chacune un alésage axial, et lesdites traversées sont uniquement au nombre de deux traversées identiques l'une à l'autre et dites mixtes, chacune montée dans l'alésage de chaque paroi frontale et constituée par un tube métallique conducteur, portant l'une des électrodes à l'une de ses extrémités et ayant son autre extrémité saillante sur l'extérieur de l'enceinte, et par un raccord à double bague et à bague entretoise intérieure de serrage, monté sur ledit tube et l'alésage considéré, ladite double bague étant formée par une première bague de blocage étanche dans ledit alésage et par une deuxième bague extérieure de blocage de la traversée, se bloquant l'une sur l'autre en enserrant intérieurement entre elles et sur ledit tube ladite bague entretoise, et au moins l'un des tubes desdites traversées mixtes présentant au moins un orifice dans sa partie terminale intérieure à ladite enceinte. The spark gap according to the invention, comprising two electrodes facing each other in an insulating enclosure, with a tubular wall closed at its ends by delimiting an internal cavity under pressure of insulating gas, and sealed crossings on said enclosure for the connections electrical of said electrodes to external means and for the supply and eventual evacuation of insulating gas in said enclosure, is characterized in that said enclosure is of tubular wall closed by two front walls each having an axial bore, and said bushings are only the number of two crossings identical to each other and said to be mixed, each mounted in the bore of each front wall and constituted by a conductive metal tube, carrying one of the electrodes at one of its ends and having its other projecting end on the outside of the enclosure, and by a double ring fitting and an inner clamping spacer ring, mounted on said tube and the bore in question, said double ring being formed by a first tight locking ring in said bore and by a second outer bushing locking ring, locking one on the other by internally enclosing between they and on said tube said spacer ring, and at least one of the tubes of said mixed bushings having at least one orifice in its terminal part inside said enclosure.
Selon une autre caractéristique, ladite enceinte est monobloc et ladite cavité interne, obtenue d'usinage dans le bloc initial, est de forme globale en double tronc de cône symétrique l'un de l'autre et à grande base commune. According to another characteristic, said enclosure is in one piece and said internal cavity, obtained by machining in the initial block, is of overall shape in double truncated cone symmetrical to one another and with a large common base.
Selon une autre caractéristique également, ledit tube est coulissant dans lesdites première et deuxième bagues, tant que la traversée qu'ils constituent n'est pas bloquée par ladite deuxième bague. According to another characteristic also, said tube is sliding in said first and second rings, as long as the crossing which they constitute is not blocked by said second ring.
Les caractéristiques et les avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après de l'exemple de réalisation illustré dans la figure unique du dessin ci-annexé. The characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below of the exemplary embodiment illustrated in the single figure of the attached drawing.
Cette figure unique représente un éclateur selon l'invention, dont l'une des parties est illustrée en éclaté et en coupe partielle. This single figure represents a spark gap according to the invention, one of the parts of which is illustrated in exploded view and in partial section.
Cet éclateur comporte deux électrodes l et 2 en vis-à-vis dans une enceinte isolante 3 remplie de gaz isolant. Cette enceinte 3 est de forme extérieure cylindrique, avec sa paroi tubulaire fermée par deux parois frontales présentant deux alésages centraux 4 et 5 débouchant dans la cavité interne 6. Cette enceinte est monobloc avec les alésages et la cavité usinés dans le bloc initial. Cette cavité interne 6 est dans l'exemple illustré en forme d'un double tronc de cône, à grande base commune dans le plan transversal médian de symétrie de l'éclateur. Les alésages 4 et 5 sont de dimensions suffisantes pour le montage des électrodes à travers eux dans l'enceinte. Ils sont en outre taraudés. This spark gap has two electrodes l and 2 facing each other in an insulating enclosure 3 filled with insulating gas. This enclosure 3 is of cylindrical outer shape, with its tubular wall closed by two front walls having two central bores 4 and 5 opening into the internal cavity 6. This enclosure is in one piece with the bores and the cavity machined in the initial block. This internal cavity 6 is in the example illustrated in the form of a double truncated cone, with a large common base in the median transverse plane of symmetry of the spark gap. The bores 4 and 5 are of sufficient dimensions for mounting the electrodes through them in the enclosure. They are also tapped.
Cet éclateur comporte uniquement deux traversées étanches telles que la traversée 10 montrée en place sur l'enceinte 3 dans l'alésage 5. L'autre traversée est identique à cette traversée 10, elle a été illustrée en éclaté et coupe partielle, mais n'a pas été référencée globalement. Ces deux traversées permettent de réaliser directement les liaisons électriques des deux électrodes à des moyens extérieurs et l'amenée de gaz isolant et l'éventuelle évacuation du gaz pour la dépressurisation ou la vidange de l'enceinte. Elles sont dites traversées étanches mixtes. This spark gap has only two watertight bushings such as the bushing 10 shown in place on the enclosure 3 in the bore 5. The other bushing is identical to this bushing 10, it has been illustrated in exploded view and partial section, but n ' has not been referenced globally. These two crossings make it possible to directly make the electrical connections of the two electrodes to external means and the supply of insulating gas and the possible evacuation of the gas for depressurization or emptying of the enclosure. They are said to be mixed waterproof crossings.
Chaque traversée mixte est constituée par un tube métallique conducteur Il ou 21 selon la traversée considérée et par un raccord associé 12 ou 22 sur ce tube. Each mixed crossing is constituted by a conductive metal tube II or 21 depending on the crossing considered and by an associated fitting 12 or 22 on this tube.
Chacune des électrodes 1 et 2 est portée par l'un des tubes il et 21 sur l'une de ses extrémités. Ces tubes sont de section adaptée à la section arrière des électrodes, ces électrodes étant semi-hémisphériques ou ayant comme illustré leur partie avant lA, 2A semi-hémisphérique et leur partie arrière 1B, 2B de transition avec le tube. Chacun des deux tubes assure la liaison électrique de l'électrode qu'il porte avec des moyens à l'extérieur de l'enceinte, comme représenté. L'un des tubes assure en outre l'amenée de gaz isolant ainsi qu'illustré par la flèche liA sur le tube 11. L'autre tube 21 permet la dépressurisation et la vidange éventuelle de l'enceinte, ainsi qu'illustré par la flèche 21A sur ce tube 21.Les tubes concernés sont raccordés directement à des moyens extérieurs non représentés d'alimentation en gaz et de dépressurisation et vidange. Each of the electrodes 1 and 2 is carried by one of the tubes 11 and 21 on one of its ends. These tubes are of section adapted to the rear section of the electrodes, these electrodes being semi-hemispherical or having as illustrated their front part 1A, 2A semi-hemispherical and their rear part 1B, 2B for transition with the tube. Each of the two tubes provides the electrical connection of the electrode which it carries with means outside the enclosure, as shown. One of the tubes also ensures the supply of insulating gas as illustrated by the arrow liA on the tube 11. The other tube 21 allows the depressurization and possible emptying of the enclosure, as illustrated by the arrow 21A on this tube 21.The tubes concerned are connected directly to external means, not shown, of gas supply and depressurization and draining.
En variante, une vanne commandée peut permettre le basculement des moyens d'alimentation et de dépressurisation sur le même tube 11. As a variant, a controlled valve can allow tilting of the supply and depressurization means on the same tube 11.
En variante également, un système de vannes commandées peut permettre une sélection du gaz isolant remplissant l'enceinte, à partir de sources différentes par exemple d'hexafluorure de soufre, d'azote ou d'hydrogène.Also in a variant, a system of controlled valves can allow a selection of the insulating gas filling the enclosure, from different sources, for example sulfur hexafluoride, nitrogen or hydrogen.
Les deux tubes 11 et 21 ou le seul tube 11, selon le cas, présentent en conséquence un ou plusieurs orifices d'arrivée et de sortie de gaz dans leur partie terminale, située du côté de l'électrode qu'il porte et interne à l'enceinte. Ces orifices sont tels que l'orifice 13 sur le tube 11 et 23 sur le tube 21. The two tubes 11 and 21 or the only tube 11, as the case may be, consequently have one or more gas inlet and outlet orifices in their terminal part, situated on the side of the electrode which it carries and internal to the enclosure. These orifices are such as the orifice 13 on the tube 11 and 23 on the tube 21.
Les raccords 12 et 22 sont à double bague 14 et 15 ou 24 et 25 selon le raccord considéré, l'une de blocage dans l'alésage et l'autre extérieure de blocage de la traversée, et à bague entretoise intérieure de serrage 16 ou 26, dite également olive de serrage. Leur description est complétée en regard du seul raccord 22 compte tenu que le raccord 12 est identique. The fittings 12 and 22 are double-ring 14 and 15 or 24 and 25 depending on the fitting considered, one for blocking in the bore and the other for blocking the bushing, and with an inner clamping ring 16 or 26, also called clamping olive. Their description is completed with regard to the single connector 22 taking into account that the connector 12 is identical.
La bague 24 est à alésage lisse 24A, de diamètre légèrement supérieur au diamètre du tube 21 sur lequel elle est enfilée. Elle présente extérieurement un épaulement intermédiaire 24B, par exemple à pans coupés du type écrou, et deux parties filetées 24C et 24D, de diamètre différent, d'un côté et de l'autre de l'épaulement. Ces deux parties filetées 24C et 24D sont dites avant et arrière compte tenu du sens de montage de cette bague sur l'enceinte. The ring 24 has a smooth bore 24A, with a diameter slightly greater than the diameter of the tube 21 on which it is threaded. It has externally an intermediate shoulder 24B, for example with cut sides of the nut type, and two threaded parts 24C and 24D, of different diameter, on one side and the other of the shoulder. These two threaded parts 24C and 24D are said to be front and rear taking into account the direction of mounting of this ring on the enclosure.
La partie filetée avant 24C est adaptée à l'alésage 4 dans laquelle elle se visse et se bloque jusqu'à butée de l'épaulement contre la périphérie de l'alésage. Elle est avantageusement légèrement conique. Elle assure directement l'étanchéité entre la bague et l'enceinte. Le tube 21 traversant la bague 24 en place dans l'alésage 4 reste coulissant librement dans cette bague, il permet ainsi la mise en position voulue de l'électrode 2 dans l'enceinte pour l'obtention d'une distance interélectrode souhaitée. The front threaded part 24C is adapted to the bore 4 in which it screws and locks until the shoulder stops against the periphery of the bore. It is advantageously slightly conical. It directly seals between the ring and the enclosure. The tube 21 passing through the ring 24 in place in the bore 4 remains freely sliding in this ring, it thus allows the desired positioning of the electrode 2 in the enclosure to obtain a desired interelectrode distance.
La partie arrière filetée 24D de cette bague est de diamètre légèrement inférieur à celui de la partie avant 24C. Le bout arrière de l'alésage 24A présente avantageusement un léger biais, formant une entrée en V. The threaded rear part 24D of this ring is slightly smaller in diameter than that of the front part 24C. The rear end of bore 24A advantageously has a slight bias, forming a V-shaped entry.
La bague 25 est décrite de manière analogue. Elle est à alésage dont la partie avant 25A est taraudée et est reçue et se visse sur la partie arrière 24D de la bague 24. La partie arrière 25B de cet alésage est lisse et de diamètre légèrement inférieur à celui de la partie avant 25A, avec laquelle elle définit un épaulement interne 25C. La périphérie de cette bague 25 est striée et/ou à pans coupés pour des facilités d'actionnement en blocage sur la bague 24. The ring 25 is described in a similar manner. It has a bore, the front part 25A of which is tapped and is received and is screwed onto the rear part 24D of the ring 24. The rear part 25B of this bore is smooth and of diameter slightly smaller than that of the front part 25A, with which it defines an internal shoulder 25C. The periphery of this ring 25 is striated and / or with cut sides for ease of actuation in blocking on the ring 24.
La bague entretoise intérieure 26 est dite olive en regard de sa forme globale extérieure. Elle est à alésage lisse 26A, sensiblement de même diamètre que celui du tube 11. Elle a sa périphérie bombée présentant deux nervures 26B et 26C, une gorge 26D entre ces deux nervures et deux petites parties terminales 26E et 26F d'un côté et de l'autre des deux nervures. Ces parties terminales sont de surface oblique et d'épaisseur réduite et sont déformables. Cette bague s'enfile dans l'alésage avant 25A de la bague 25 et vient se bloquer contre l'épaulement interne 25C de cette bague. Elle est de longueur moindre que celle de l'alésage avant 25A de la bague 25, de l'ordre de la moitié, pour le vissage de cette bague 25 sur la bague 24 avec cette bague entretoise dans l'alésage 25A.La partie terminale avant 26F est adaptée à l'alésage de la bague 24 pour s'enfiler à fond et à force dans le bout arrière de cet alésage, jusqu'à butée de la nervure attenante 26B en bout de cet alésage. The inner spacer ring 26 is said to be olive opposite its overall outer shape. It has a smooth bore 26A, substantially the same diameter as that of the tube 11. It has its curved periphery having two ribs 26B and 26C, a groove 26D between these two ribs and two small end portions 26E and 26F on one side and the other of the two ribs. These end portions are of oblique surface and reduced thickness and are deformable. This ring threads into the front bore 25A of the ring 25 and comes to lock against the internal shoulder 25C of this ring. It is shorter in length than that of the front bore 25A of the ring 25, of the order of half, for the screwing of this ring 25 on the ring 24 with this spacer ring in the bore 25A. 26F front is adapted to the bore of the ring 24 to thread fully and forcibly into the rear end of this bore, until abutment of the adjoining rib 26B at the end of this bore.
Le serrage de la bague 25 sur la bague 24 comprime et déforme la bague entretoise 26 et essentiellement ses parties terminales 26E et 26F, pour assurer le blocage du tube ainsi que l'étanchéité entre le tube et le raccord. The tightening of the ring 25 on the ring 24 compresses and deforms the spacer ring 26 and essentially its end portions 26E and 26F, to ensure the blocking of the tube as well as the seal between the tube and the fitting.
Cette conception mécanique de l'éclateur est particulièrement avantageuse. Elle est tout d'abord très simple et rend aisées et rapides les opérations de montage initial et d'interventions ultérieures, en permettant notamment une modification de la distance interélectrode pour des conditions souhaitées de fonctionnement. La présence sur l'enceinte des deux seules traversées axiales, avec leur tube conducteur central, rend le raccordement de l'éclateur à une ligne de transmission et à un circuit de décharge aisé et rapide à réaliser, sans problème important d'adaptation d'impédance entre eux. This mechanical design of the spark gap is particularly advantageous. First of all, it is very simple and makes initial and subsequent mounting operations quick and easy, in particular by allowing a modification of the interelectrode distance for desired operating conditions. The presence on the enclosure of only two axial crossings, with their central conductive tube, makes the connection of the spark gap to a transmission line and to a discharge circuit easy and quick to perform, without significant problem of adaptation of impedance between them.
On note, en outre, en regard des raccords de ces traversées, que ces raccords sont globalement de même type que les raccords de piquage de gaz déjà existants qui sont simplement adaptés pour réaliser avec les tubes lesdites traversées. L'utilisation de tels raccords existants adaptés rend les traversées peu coûteuses et conduit à l'obtention, dans des mêmes conditions de coût, d'une grande gamme de traversées de dimensions différentes, à partir de la gamme importante existante des raccords de piquage de gaz de dimensions différentes. It is further noted, with regard to the connections of these bushings, that these fittings are generally of the same type as the already existing gas tapping fittings which are simply adapted to produce said bushings with the tubes. The use of such suitable existing fittings makes the bushings inexpensive and leads to the obtaining, under the same cost conditions, of a large range of bushings of different dimensions, from the large existing range of stitching fittings of gases of different dimensions.
Claims (7)
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1992
- 1992-01-07 FR FR9200077A patent/FR2685983B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2685983B1 (en) | 1994-02-18 |
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