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La présente invention concerne les parafoudres à soupape ou blocs de soupape ou, plus spécialement, des blocs de soupape robustes mécaniquement et ré- sistant à l'humidité, destinés aux parafoudres.
Les résistances du type à soupape, utilisées comme dispositifs de protection contre les surtensions ou comme blocs de parafoudre, sont en une matiè- re résistive ayant les caractéristiques d'une soupape, C'est-à-dire que cette matière présente une résistance très élevée dans des conditions de tension nor- males alors que, quand une tension excessive est appliquée, sa résistance décroit rapidement de façon à laisser passer des courants très intenseso Quand la tension retombe à une valeur normale, la résistance remonte rapidement à nouveau,
réduis sant ainsi le courant de façon qu'un courant de fuite minime traverse le bloc en fonctionnement normalo
Les blocs de soupape des parafoudres se composent fréquemment de granules de carbure de silicium moulées avec un liant convenable et une matière de charge minéraleo De la pression est appliquée, les blocs sont comprimés de façon à¯prendre une forme convenable et sont ensuite soumis à cuisson afin d'éli- miner l'humidité en excès. Actuellement, la charge la plus couramment utilisée est l'argile. Le liant et la charge jouent le rôle d'isolant de manière à maintenir les granules de carbure de silicium en contact électrique intime tout en empêchant le court-circuitage du bloc.
La charge minérale a aussi un effet lubrifiant pen- dant l'opération de moulage, de sorte qu'il faut moins de pression pour mouler le bloc tout en obtenant une bonne compacitéo Il est essentiel d'avoir une bonne compacité afin que les grains adjacents de carbure de silicium se trouvent en bon contact électrique entre euxo Le parafoudre présente cette particularité originale de décharge du courant à cause des propriétés des contacts entre les granules de carbure de silicium et à cause de la résistivité intérieure de ces mêmes granules de carbure de silicium..
Il est cependant difficile d'obtenir de l'argile pur ayant des propriétés diélectriques et lubrifiantes régulières et il est donc difficile d'obtenir des blocs de construction uniformeo
Les blocs actuellement construits s'écaillent pendant la manipulation et se déforment et gonflent pendant le séchageoCe renflement et ces déformations peuvent interrompre, les contacts entre les grains de carbure de silicium.
Pen- dant l'opération damoulage, les pressions élevées nécessaires avec les liants et les charges actuellement utilisés, tendentà produire un effet nuisible sur les, caractéristiques électriques du bloc, de sorte qu'il serait intéressant de trouver une composition pouvant être moulée à des pressions plus faibleso
Le silicate de sodium habituellement utilisé comme liant est une ma- tière hygroscopique qui absorbe donc facilement l'humidité de l'air, ceci est très préjudiciable du fait qu'en absorbant de l'eau, le bloc de soupape modifie sa caractéristique résistive et, si une quantité d'humidité suffisante est absor- bée, le bloc perd même sa caractéristique de soupape et n'est plus capable d'au- gmenter suffisamment sa résistance après une décharge,
de sorte qu'un courant intense continue à Inverser le bloc qui finit par se mettre hors serviceDans le passé, des liants non hygroscopiques ont été essayés avec peu ou pas de succès; ces liants n'ont notamment pas l'excellente propriété d'agglomération du sili- cate de sodiumo
La présente invention a pour but principal de procurer un bloc résis- tant perfectionné à caractéristiques de soupape présentant une grande solidité mécanique et de construction uniformeo
La présente invention a encore pour buts de procurer - Un bloc résistant perfectionné à caractéristiques de soupape présentant une grande solidité, de construction uniforme et dans lequel le liant présente une résistance élevée aux ruptures par surtension.
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- Un. bloc résistant perfectionné ayant une grande solidité mécanique et résis- ' tant à l'humidité.
- Une matière perfectionnée pour un bloc de soupape de parafoudre comprenant une charge minérale sous forme d'éléments longs en forme d'aiguilles donnant au bloc une forte cohésion, une rigidité diélectrique élevée et une forte résistance-à la disruption par contournement.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée, donnée ci-après, avec référence au dessin annexé, dans lequel :
La figo 1 est une vue en plan d'un bloc de soupape de parafoudre sui- vant 1'-invention, et
La figo 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figo 1, l'épais- seur des revêtements du bloc de soupapge étant fortement exagérée pour la clareté du dessin.
Le bloc de parafoudre 1 représenté consiste en une masse de matière résistive ayant une caractéristique de soupapeo Le bloc représenté a une forme générale cylindrique, mais il va de soi que l'invention n'est limitée à aucune forme ni dimension de bloc déterminées. La matière résistive consiste , de préfé- rence, en du carbure de silicium granuleux mélangé à une matière de charge et à un liant. Afin de faciliter le' contact électrique avec le bloc, un revêtement en zinc ou en cuivre 2 est appliqué sur les faces d'about du bloc, de préférence en pistolant directement le zinc sur le bloc. Un revêtement dur, solide et très ré- sistant 3 est, de préférence, appliqué sur la surface latérale du bloc afin d'em- pécher les claquages par contournement à l'extérieur du bloc et aussi pour empê- cher certains genres de défaut du bloc.
Ce revêtement 3 est composé d'un liant convenable et d'une matière de charge. La charge est, de préférence, de la wollas- tonite, mais toute poudre réfractaire, du talc par exemple, peut être utilisée.
Comme liant, on utilise habituellement du silicate de sodium, quoique tout silicate convenable soluble dans l'eau puisse être utilisée Les proportions peu- vent varier entre 35% et 65% en poids de la charge, le reste étant du silicate de sodium ou d'autres silicates solubles dans l'eau. La charge et le liant sont malaxés de manière à constituer un mélange homogène de forte viscosité,
la quan- tité d'eau nécessaire étant ajoutéeo Le bloc avec son revêtement est ensuite sou- mis à cuisson afin d'éliminer l'humidité du revêtement 3 et de transformer celui- ci en un revêtement dur et mécaniquement solide présentant une résistance élec- trique très élevée comparativement à la résistance de la matière du bloc la Le revêtement décrit ci-avant ne fait pas partie de la présente inventiono
La matière résistive de la présnte invention comprend un mélange de granules de carbure de silicium, et, dans une forme d'exécution, du silicate de sodium comme liant et de la wollastonite comme chargeo On peut utiliser, dans le bloc de parafoudre, un mélange ayant divers pourcentages de carbure des silicium,
de silicate'de sodium et de wollastonite. La gamme préférée de pourcen- tages de la composition est la suivante :
EMI2.1
<tb> Pourcentage <SEP> en <SEP> poids
<tb> mine <SEP> max.
<tb>
<tb>
Carbure <SEP> de <SEP> silicium <SEP> 84,25 <SEP> 84,25
<tb>
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 14,62 <SEP> la,75
<tb>
<tb>
<tb> Wollastonite <SEP> (CaSiO3) <SEP> .1,13 <SEP> .5,00
<tb>
<tb> 100,00 <SEP> 100,00
<tb>
Les matières précitées sont fortement malaxées jusqu'à obtention d'une substance homogène mais grumeleuseo Le mélange est granuleux et est placé dans des moules sous pression de façon à lui donner une forme convenable, de préférence, celle d'un bloc cylindrique.
Le bloc est ensuite retiré du moule et soumis à cuisson pour enlever l'eauo On obtient ainsi une masse solide de matière résistive qui,
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comme précité, présente des caractéristiques de soupape et convient parfaitement comme appareil de protection contre les surtensionso Après le séchage, le bloc est recouvert du revêtement précité et séché comme décrit ci-avanto
Grâce à la structure fibreuse de la wollastonite, la solidité mécani- que du bloc est meilleure. Il présente plus de résistance à la déformation et au gonflement pendant le procédé de séchage initialo Le gonflement et la déformation dans les blocs de soupape résistifs actuellement connus constituent un sérieux problème, et contribuent à l'obtention de déchets importants qui augmentent for- tement le prix de revient du bloc.
Un autre avantage important de la nouvelle charge ou wollastonite réside en sa régularité et en ses qualités d'isolement électrique supérieureso L'argile actuellement utilisée comme charge présente une rigidité diélectrique pouvant varier entre une valeur élevée et une valeur très faible.
La wollasto- nite, au contraire, est bien régulière au point de vue propriétés diélectriques et présente une rigidité diélectrique plus élevée que la meilleure argile utilisée jusqu'icio Le bloc doit être manipulé pendant les opérations précédent le revê- tement final et ses bords latéraux peuvent s'écailler très facilemento La nouvelle charge donne au bloc une solidité mécanique plus grande, en donnant une plus grande homogénité;au bloc entiero Il a aussi été constaté que la wollastonite est plus lubrifiante que l'argile.
En conséquence, le procédé de moulage peut se faire avec des pressions plus faibles, ce qui réduit les effets nuisibles de la forte pression sur les caractéristiques électriques tout en obtenant un bon contact électrique entre les granules de carbure et de silicium adjacentes. La wollasto- nite permet d'obtenir un revêtement régulier et très pur dans les interstices entre granules de carbure de silicium adjacentes, ce qui diminue les risques de rupture du bloc de parafoudre par percement du liante
Quoique le dessin ne représente qu'une forme d'exécution du bloc mon- trant la matière résistive, on en décrira une autre forme d'exécution ci-après.
Comme la vue en coupe de la figure 2 serait la même pour les deux formes d'exécu- tion, il est jugé inutile de donner un second dessine Il a été observé qu'en séchant, le silicate de sodium se contracte au point d'avoir une surface craquelée de façon microscopiqueo Une surface de ce genre a une tendance relativement forte à absorber l'humidité, avec le gonflement qui en résulte o Ce gonflement peut supprimer le contact entre lès grainso Dans une autre forme d'exécution de l'inven- tion, le silicate de sodium est remplacé par du silicate de potassium, les pro- portions de carbure de silicium, de silicate de potassium et de wollastonite étant les mêmes que les proportions de carbure de silicium, de silicate de sodium et de wollastonite respectivement de la première forme d'exécution.
Le silicate de potassium ne-présente aucune tendance à craqueler en surface lors du séchage Comme sa surface est étanche, il n'absorbe que très peu d'eau. Par conséquent, dans cette seconde forme d'exécution, en plus des avantages obtenus par l'utili- sation de la wollastonite comme charge,
on obtient une plus forte résistance à l'absorption d'eau et la suppression des inconvénients qui découlent de celle-ci en remplaçant le silicate de sodium par du silicate de potassiumo
La présente invention a pour résultat de réduire le nombre de défauts dans les blocs de parafoudre sans affecter aucunement leurs caractéristiques de tensions de rupture et de coupureo La tension de rupture est celle à laquelle le bloc commence à laisser passer le courant et laisse passer facilement la décharge quand les ondes de tension s'accroissent.
La tension de coupure est la tension à laquelle le bloc ne laisse plus passer le courant facilement au cours de la partie décroissante de la surtension ou onde de tensiono
La description ci-dessus montre que l'invention procure une matière de bloc de soupape de parafoudre présentant des caractéristiques électriques meil- leures en ce que cette matière résiste mieux aux ruptures par surtension grâce à de meilleures propriétés diélectriques, et un bloc ayant une plus grande soli- dité mécanique et une structure régulière résistant à l'écaillement et le prix
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de revient plus faible à. cause de la réduction du déchet @
Il va de soi, que, bien qu'une forme d'exécution déterminée de l'in- vention ait été représentée et décrite à titre d'exemple,
divers changements et*1 modifications peuvent y être apportés sans sortir du cadre de la présente inven- tion, celle-ci comprenant, dans son aspect le plus large, toutes les variantes et formes d'exécution qui entrent dans son cadre.
REVENDICATIONS.
1.- Soupape de parafoudre comprenant un bloc en une composition moulée à haute résistance ayant une caractéristique du type soupape lui permettant de décharger facilement des courants intenses sous des tensions excessives et d'au- gmenter fortement sa résistance sous des tensions normales, caractérisée en ce que ce bloc comprend une masse de particules de carbure de silicium et un liant pour maintenir les particules voisines en contact,ce liant consistant en un mélan- ge de wollastonite et d'un silicate soluble dans l'eau.