FR2929050A1 - Dispositif pour prevenir l'etablissement d'un arc electrique entre deux elements conducteurs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc électrique entre deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique (11, 14, 12) d'au moins deux éléments électriquement conducteurs (13), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce (29) réalisée dans un matériau diélectrique, ladite pièce comportant au moins une ouverture traversante (30) pour accueillir au moins un parmi lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (13) de manière à entourer au moins une desdites au moins deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique (11, 14, 12) desdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (13).
Description
Dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc électrique entre deux éléments conducteurs La présente invention concerne un dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc électrique entre deux éléments conducteurs en regard et saillants de la surface d'un corps de connecteur. L'invention trouve une application particulière dans les composants électriques ou électroniques, tels que des connecteurs, mis en oeuvre dans un environnement spatial ou dans des conditions reproduisant un tel environnement. Il devra toutefois être compris que l'invention s'applique de ma- nière générale aux composants électriques ou électroniques destinés à être mis en oeuvre dans tout environnement où un arc électrique est susceptible de se former entre deux éléments conducteurs en regard. Les composants électriques ou électroniques mis en oeuvre dans un environnement spatial sont souvent détériorés à cause de l'établissement d'un ou plusieurs arcs électriques entre les éléments conducteurs qu'ils comportent. Ces éléments conducteurs peuvent être, par exemple, des broches (encore appelées communément pinoches ) d'un connecteur mâle enfichables dans un connecteur femelle, ou bien les extrémités d'âmes de fils conducteurs qui sont dénudées sur environ 1 mm et soudées ou serties dans des tubes métalliques conducteurs reliés aux broches. De tels éléments conducteurs sont disposés en regard, notamment de manière parallèle entre eux, et sont séparés par des espaces d'air ou de vide. Dans un environnement terrien où l'air constitue un isolant dans des conditions normales de température et de pression, le problème d'éviter l'établissement d'arcs électriques entre les parties dénudées des éléments conducteurs des connecteurs ne se pose généralement pas, l'air étant isolant sauf dans le cas d'un champ électrique intense ou de forte humidité. Dans un environnement spatial dépourvu d'atmosphère, un phéno-mène précurseur (filament, poussière, ESD, haute tension, etc.) est susceptible de générer entre les parties dénudées de deux éléments conducteurs un plasma local. Celui-ci, en se détendant, va rendre le milieu conducteur et établir un court-circuit entre les deux éléments conducteurs. Dans l'air, un champ électrique intense peut être la cause de la génération d'un tel plasma. L'invention a donc pour objet d'empêcher la formation, ou à tout le moins, l'établissement de ces arcs entre deux éléments électriquement conducteurs. A cet effet, l'invention concerne un dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc électrique entre deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique d'au moins deux éléments électriquement conducteurs. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comporte au moins une pièce réalisée dans un matériau diélectrique comportant au moins une ouverture traversante pour accueillir au moins un parmi lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs, de manière à entourer au moins une desdites au moins deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique desdits au moins deux éléments électriquement conducteurs.
Ainsi réalisé, le dispositif empêche le vis-à-vis des parties électriquements conductrices dépourvues d'isolant électrique, en comblant au moins partiellement l'espace entre les éléments conducteurs, ce qui a pour effet d'empêcher la formation d'arcs électriques quand le connecteur est mis en oeuvre dans un environnement où un plasma est susceptible de se créer et de se détendre, tel qu'un environnement spatial. Par ailleurs, la pièce empêche l'établissement d'un arc électrique dans n'importe quelle direction autour de la partie électriquement conductrice dépourvue d'isolant électrique, grâce au fait que la pièce entoure cette partie électriquement conductrice.
Selon d'autres caractéristiques du dispositif selon l'invention, prises séparément ou en combinaison : - le matériau diélectrique dans lequel est réalisée la pièce est déformable ou suffisamment compressible de manière à supprimer le vide, ce qui permet notamment d'adapter la forme de la pièce à la forme de la partie électriquement conductrice de l'élément conducteur qui est dépourvue d'isolant électrique ; - la pièce est un manchon, ce qui permet notamment de l'enfiler autour d'un fil électrique ; - la pièce présente une hauteur au moins égale à la hauteur de la partie dépourvue d'isolant électrique de l'élément électriquement conducteur qu'elle entoure, la hauteur de ladite pièce étant notamment comprise entre 3 etl0mm; - la pièce est un anneau ; - l'anneau présente notamment un diamètre sensiblement égal ou inférieur à la moitié de la distance séparant lesdits au moins deux éléments conducteurs ; - l'anneau présente notamment une épaisseur comprise entre 0,5 et 3 mm, ce qui correspond à une épaisseur suffisante ou minimale pour combler le vide autour du conducteur, c'est-à-dire supprimer la visibilité directe entre deux conducteurs ; - la pièce est une plaque présentant au moins deux ouvertures traversantes pour accueillir chacun desdits au moins deux éléments électriquement conducteurs ; - la pièce est notamment montée mobile autour d'au moins un parmi lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs, entre une première position où ladite pièce se trouve en regard de ladite partie dépourvue d'isolant électrique dudit élément électriquement conducteur qu'elle entoure d'une part, et une seconde position où lesdites au moins deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électriques desdits éléments électriquement conducteurs sont en regard l'une de l'autre, d'autre part ; - la pièce est maintenue en position par rapport auxdits éléments électriquement conducteurs qu'elle entoure par des ponts frangibles prévus pour être brisés lors d'une première utilisation et reliant la pièce à un composant qui peut être voisin aux éléments électriquement conducteurs ; - la pièce est maintenue en position par rapport audit élément électriquement conducteur qu'elle entoure par pincement.
L'invention sera mieux comprise au regard des figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective et de dessus d'un connecteur mâle, - la figure 2 est une vue en perspective et de dessous du connecteur de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective du connecteur des figures 1 et 2 disposé dans un boîtier, et relié partiellement à un câble électrique comportant des fils électriques, - la figure 4 est une vue en perspective d'un élément électriquement conducteur du connecteur illustré en figure 3, sur lequel est mis en oeuvre un dispositif suivant un premier mode de réalisation conforme à l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective de trois éléments électriquement conducteurs du connecteur illustré en figure 3, sur chacun desquels est mis en oeuvre un dispositif suivant un second mode de réalisation conforme à l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe partielle d'un connecteur sur lequel est mis en oeuvre un dispositif selon un troisième mode de réalisation conforme à l'invention, - et la figure 7 illustre en perspective un dispositif selon un quatrième mode de réalisation conforme à l'invention. Dans un premier temps, il sera fait référence aux figures 1 à 3 pour décrire un exemple de composant électronique sur lequel un dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre. Dans un second temps, il sera fait référence aux figures 4 à 7 pour décrire différents modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention pouvant être mis en oeuvre sur le composant électronique illustré sur les figures 1 à 3. Les figures 1 à 3 montrent un connecteur mâle 1 susceptible d'être mis en oeuvre dans un environnement spatial (où un arc électrique peut s'établir entre deux éléments électriquement conducteurs en regard). Le connecteur 1 comporte, de manière en soi classique, un boîtier 2 de section trapézoïdale enfermant un corps 3 de connecteur. Le corps 3 de connecteur est réalisé en matériau diélectrique du type matériau plastique, généralement par moulage.
Le corps 3 présente sur l'une de ses surfaces 5, des broches 7 de connexion saillantes (figure 1) électriquement conductrices, et sur son autre surface 9, des logements 11 de forme tubulaire et saillants qui sont également électriquement conducteurs.
Les logements tubulaires sont destinés à accueillir des extrémités dénudées 12 de fils électriquement conducteurs 13 afin de les y maintenir par soudure 14 (voir figure 3) par exemple, ou par sertissage suivant un procédé connu de l'homme du métier. Chaque broche 7 est reliée à un logement tubulaire 11 dans la masse du corps 3, de sorte que chaque logement tubulaire constitue un lien électrique entre un fil électriquement conducteur 13 et une broche 7. De manière en soi classique, les broches 7 sont réparties suivant deux rangées décalées l'une par rapport à l'autre. De même, les logements 11 sont également répartis suivant deux rangées décalées l'une par rapport à l'autre. Ils présentent chacun une ouverture taillée en biseau tournée vers l'extérieur du corps du connecteur, afin de faciliter l'introduction des parties dénudées des fils 13 qui doivent y être soudées (figure 2). Le boîtier 2, enfermant le corps 3, présente deux ouvertures 15 et 17 pour, respectivement, livrer passage aux logements tubulaires de fixation 11 et permettre l'accès aux broches 7. Enfin, le boîtier 2 présente une bride plate périphérique 19 comportant des perçages 21. Ces derniers permettent la fixation du connecteur dans un coffret 23 qui comporte les fils conducteurs 13 soudés aux logements tubulaires 11. Les fils 13 proviennent d'un câble 25 introduit dans le coffret 23 à travers une ouverture 27 ménagée dans le coffret. Ainsi réalisé, le coffret 3 protège les parties dénudées 12 des fils 13 et les soudures 14, notamment en maintenant les fils 13 en position grâce au diamètre de l'ouverture 27 qui est ajustée au diamètre du câble 25, limitant ainsi les mouvements du câble 25.
Il va maintenant être fait référence aux figures 4 à 7 pour décrire plusieurs modes de réalisation du dispositif selon l'invention pouvant être mis en oeuvre sur le connecteur décrit ci-dessus. Un premier mode de réalisation est représenté en figure 4.
Dans le cadre de ce mode de réalisation, le dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc comporte plusieurs pièces 29 réalisées chacune dans un matériau diélectrique. De préférence, le matériau diélectrique est une matière plastique déformable.
La pièce 29 est réalisée sous la forme d'un manchon enfilé autour de la partie dénudée 12 du fil électrique 13. La pièce 29 présente ainsi une ouverture 30 qui est traversée par le fil électrique 13. L'ouverture 30 présente un diamètre suffisamment supérieur à celui des fils électriques 13 pour que la pièce 29 soit librement déplacée le long du fil électrique 13. Ainsi, suivant une première position, la pièce 29 peut être placée en regard de la partie électriquement conductrice du fil 13 qui est dépourvue d'isolant électrique, constituée par la partie dénudée 12, la soudure 14 et le logement tubulaire 11.
Suivant une seconde position, la pièce 29 peut être placée à distance de cette partie électriquement conductrice du fil 13 qui est dépourvue d'isolant électrique, laissant cette dernière accessible pour, par exemple, réparer une soudure défectueuse. La pièce 29 étant réalisée en un matériau élastiquement déformable ou compressible, elle épouse non seulement la forme de la partie dénudée 12 du fil 13, mais également celle du fil 13, de la soudure 14 et du logement tubulaire 11. La pièce 29 est ainsi facilement positionable autour du fil. Dans le cadre de ce mode de réalisation, la pièce tubulaire 29 présente une hauteur telle qu'elle recouvre totalement le logement 11, la soudure 14, la partie dénudée du fil 13 et une partie de la gaine du fil 13. Ainsi, la pièce 29 recouvre entièrement, à partir de la surface 9 du corps du connecteur, toutes les parties conductrices des éléments saillants par rapport à la surface 9, ce qui garantit une isolation optimale et empêche toute formation d'arc électrique à partir de ces parties conductrices. Aussi, la hauteur de l'élément 29 est supérieure à la hauteur des parties conductrices des éléments saillants mises bout à bout. La hauteur de l'élément 29 est ici comprise entre 3 et 10 mm dans le cadre d'un connecteur où les logements 11 présentent une hauteur sensiblement égale à 2,5 mm. Il devra être toutefois entendu que les hauteurs indiquées ne le sont qu'au titre d'un exemple de réalisation et que l'invention n'y est pas limitée.
Il va maintenant être fait référence à la figure 5 pour décrire un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Dans le cadre de cet exemple de réalisation, le dispositif selon l'invention comporte une pièce 31 qui comporte une plaque 34 constituée d'une paroi sensiblement rectangulaire, qui est réalisée dans un matériau diélectrique souple, élastiquement déformable ou compressible. La plaque 34 présente, de part et d'autre de la paroi dont elle est constituée, des éléments tubulaires 33 formant des cheminées. Les éléments tubulaires 33 sont venus de matière avec la plaque 34. Les éléments tubulaires 33 sont ainsi reliés entre eux par des ponts 20 de matière 35. Chaque élément tubulaire présente une ouverture traversante 32 dans laquelle est insérée un fil conducteur 13 ainsi que le logement 11 dans lequel le fil est fixé. En particulier, les ouvertures 33 présentent chacune un diamètre 25 interne sensiblement supérieur au diamètre externe des parties électriquement conductrices des fils 13 qui sont dépourvues d'isolant électrique, autrement dit des parties dénudées 12 des fils conducteurs 13, des soudures 14 et des logements 11. Chaque élément tubulaire 33 peut ainsi accueillir une partie 30 électriquement conductrice dépourvue d'isolant d'un élément électriquement conducteur.
La pièce 31 ainsi réalisée comble les espaces entre les parties électriquement conductrices des fils 13 et empêche ainsi l'établissement d'un arc électrique entre elles. Il va maintenant être fait référence à un troisième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention mis en oeuvre sur le connecteur illustré sur les figures 1 à 3, et en particulier sur les broches 7 du connecteur 1. Un tel dispositif procurant un tel effet est représenté en figure 6. Le dispositif comporte des pièces d'isolation 37 réalisées sous la forme d'anneaux dans un matériau diélectrique souple ou compressible.
Le dispositif comporte autant de pièces 37 que le connecteur comporte de broches 7. Chaque pièce 37 est emmanchée autour d'une broche 7. Pour une broche 7 dont la longueur est sensiblement de 5 mm, les anneaux 37 présentent une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm.
Une telle épaisseur permet d'isoler une broche sur une hauteur supérieure à celle d'une partie de broche 8 qui reste dénudée et dépourvue d'isolant électrique lorsque les broches du connecteur mâle sont insérées dans les logements d'accueil de forme correspondante d'un connecteur femelle.
L'épaisseur d'un anneau 37 est telle que son diamètre est sensiblement égal ou inférieur à la moitié de la distance séparant les deux broches. Afin de maintenir en position des anneaux 37 sur les broches 7 avant une première utilisation, les anneaux 37 sont pincés autour des broches 7.
Les anneaux 37 peuvent être toutefois déplacés le long des broches 7 jusqu'à venir en appui sur la surface 5 du corps 3 sous l'action d'une force. Notamment lorsque le connecteur mâle est enfiché dans le connecteur femelle, la surface du corps du connecteur femelle venant en contact avec les anneaux repousse ces dernier jusqu'à ce qu'ils viennent s'écraser sur la surface 5 du corps 3. De par le caractère souple ou compressible du matériau diélectrique dont ils sont fabriqués, les anneaux 37 sont déformés entre la surface du corps du connecteur mâle et celle du corps du connecteur femelle, de sorte que les anneaux 37 constituent des joints étanches en comblant l'espace entre les surfaces des connecteurs mâle et femelle et isolent chaque partie conductrice 8 de la broche 7. Ainsi, les anneaux 37 empêchent tout établissement d'arcs entre les parties 8 de broches 7 du connecteur mâle qui n'auraient pas été correctement insérées dans le connecteur femelle. Il va maintenant être fait référence à une variante de réalisation d'un dispositif selon l'invention mis en oeuvre sur les broches 7 d'un connecteur 1.
La figure 7 illustre une telle variante. Le dispositif comporte une plaque 39 réalisée dans un matériau diélectrique souple. La plaque 39 présente autant d'orifices 41 que le connecteur 1 présente de broches 7.
Les orifices 41 sont réalisés dans la plaque 39 de telle manière que chacun puisse accueillir une broche 7. Pour ce faire, chaque orifice 41 présente un diamètre sensiblement supérieur à celui des broches 7. La plaque 39 est traversée par les broches 7 lorsqu'elle est mise en oeuvre sur le connecteur 1, par insertion des broches 7 dans les orifices 41.
La plaque 39 est également disposée contre la surface 5 du corps 3 du connecteur 1. Quand les broches 7 du connecteur mâle 1 sont enfichées dans des prises d'un connecteur femelle, la plaque 39 est écrasée entre la surface 5 du corps 3 du connecteur mâle 1 et la surface du connecteur femelle.
La plaque 39 permet ainsi de combler les espaces entre les broches 7, quand le connecteur mâle est enfiché avec un connecteur femelle, de sorte qu'aucune amorce d'arc électrique n'est possible. Pour assurer encore une meilleure protection, on peut prévoir que le matériau diélectrique souple dans lequel est réalisée la plaque 39 soit du caoutchouc ou un équivalent souple spatial, adapté à un environnement spatial, de sorte que la plaque 39, écrasée entre deux surfaces de corps de connecteurs épouse parfaitement en se déformant les contours des broches 7 et les surfaces des corps des deux connecteurs entre lesquelles la plaque est prise en sandwich. Afin de faciliter la mise en place de la plaque 39, on prévoit de prédisposer la plaque 39 sur le connecteur 1, c'est-à-dire que le connecteur est équipé d'une plaque 39 dont les perçages 41 sont disposés chacun en regard d'une broche 7. Il devra être compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. La plaque pourrait épouser directement les forme des connecteurs males et femelles déjà existant. Cela permettrait de rajouter seulement l'élément isolant sans fabriquer de connecteur spécifique. La plaque 39 est relié à un élément 43 du connecteur 1 par des ponts frangibles 40 qui peuvent être cassés au moment du branchement du connecteur mâle 1 avec un connecteur femelle.
Lors du branchement, les ponts frangibles 40 sont cassés et la plaque 39, disposée de telle manière que les broches 7 font chacune face à un orifice 41, est plaquée contre la surface 5 du corps 3 du connecteur. Au regard de ce qui précède, on comprend comment le dispositif selon l'invention permet d'empêcher l'établissement d'un arc électrique entre deux éléments électriquement conducteurs en regard qui sont dépourvus localement d'isolant électrique. Il devra toutefois être entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été présentés ci-avant. En effet, l'invention pourrait également, par exemple, comporter une pièce réalisée à partir de deux demi-coquilles symétriques. Les deux demi-coquilles seraient réalisées en matériau diélectrique. Les deux demi-coquilles seraient fixées ensemble suivant un plan de symétrie en étant rapportées de part et d'autre des éléments électriquement conducteurs dépourvus d'isolant électrique. Un tel mode de réalisation présenterait l'avantage de permettre le montage du dispositif selon l'invention autour des fils d'un connecteur sans avoir, par exemple, à démonter les fils. Par ailleurs, il devra être entendu que les dimensions données à titre d'exemple ci-avant ne sont nullement limitatives. Par exemple, il pourrait être prévu une pièce d'isolation dont la hauteur serait égale à la hauteur des parties conductrices des éléments saillants mises bout à bout.
Claims (12)
1. Dispositif pour prévenir l'établissement d'un arc électrique entre deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique (11, 14, 12 ;8) d'au moins deux éléments électriquement conducteurs (13 ; 7), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce (29 ; 31 ; 37 ; 39) réalisée dans un matériau diélectrique, ladite pièce comportant au moins une ouverture traversante (30 ; 32 ; 41) pour accueillir au moins un parmi lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (13 ; 7) de manière à entourer au moins une desdites au moins deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique (11, 14, 12 ;8) desdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (13 ; 7).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau di-électrique dans lequel est réalisée ladite pièce (29 ; 31 ; 37 ; 39) est déformable ou compressible.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce (29) est un manchon.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce (29) présente une hauteur au moins égale à la hauteur de la partie dépourvue d'isolant électrique dudit élément électriquement conducteur que ladite pièce entoure.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite hauteur de ladite pièce (29) est comprise entre 3 et 10 mm.
6. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce est un anneau (37).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'anneau (37) présente un diamètre sensiblement égal ou inférieur à la moitié de la distance séparant lesdits au moins deux éléments conducteurs (7).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'anneau (37) présente une épaisseur comprise entre 0,5 et 3 mm.
9. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce (39) est une plaque présentant au moins deux ouvertures traversantes (41) pour accueillir chacun desdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (7).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce (29 ; 31 ; 37 ; 39) est montée mobile autour d'au moins un parmi lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (13 ; 7), entre une première position où ladite pièce se trouve en regard de ladite partie dépourvue d'isolant électrique (11, 14, 12 ; 8) dudit élément électriquement conducteur (13 ; 7) qu'elle entoure d'une part, et une seconde position où lesdites au moins deux parties adjacentes et dépourvues d'isolant électrique (11, 14, 12 ; 8) desdits éléments électriquement conducteurs (13 ; 7) sont en regard l'une de l'autre, d'autre part.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce (39) est maintenue en position par rapport auxdits éléments électriquement conducteurs par des ponts frangibles (40) prévus pour être brisés lors d'une première utilisation et reliant ladite pièce (39) à un composant (43).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite pièce (37) est maintenue en position par rapport audit élément électriquement conducteur (7) qu'elle entoure par pincement.
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