Passages de courant pour hautes pressions

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Submitted on 1 Jan 1968

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Passages de courant pour hautes pressions

Claude Magnien, René Bienaimé

To cite this version:

Claude Magnien, René Bienaimé. Passages de courant pour hautes pressions. Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1968, 3 (3), pp.283-285.

�10.1051/rphysap:0196800303028300�. �jpa-00242862�

283.

PASSAGES DE COURANT POUR HAUTES PRESSIONS

Par CLAUDE MAGNIEN et RENÉ BIENAIMÉ,

Laboratoire des Hautes Pressions, C.N.R.S., ^Bellevue.

(Reçu ^le 20 décembre 1967.)

Résumé. - Le présent ^{article décrit deux} types de passages de courants utilisés dans les enceintes pour hautes pressions. ^{Les uns sont} insérés directement dans les bouchons des enceintes et ont une structure coaxiale permettant ^leur emploi ^aux très hautes fréquences. ^{Les autres}

sont démontables, ^de faible encombrement, quoique extrêmement robustes. Leur étanchéité

a été vérifiée jusqu’à ^{1185 bars.}

Abstract.

This paper describes ^two types ^of plug ^for introducing electrical leads into

a high pressure vessel. ^{In the} first, ^the leads are sealed directly ^{in the} plug ^and they ^{have a}

coaxial structure allowing ^{their use at} very high frequencies. ^{The others are easy to} disassembly, slighty cumbersome but very strong. Their pressure tightness ^has been tested up ^to 1185 bars.

REVUE Dé PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 3, SEPTEMBRE 1968, PAGE

De nombreuses solutions ^au problème des passages de courant ont déjà ^été proposées [1 ^à 12]. ^Le présent

article décrit et commente quelques montages ^réalisés

et éprouvés par l’auteur au cours de ces dernières années. Ces montages ^sont simples ^{et robustes et ne}

nécessitent aucun usinage élaboré tel que la rectifi- cation ou le rodage. ^{Ils ont été} éprouvés jusqu’à

1 185 bars.

Passages Pyrotenax.

Ils furent réalisés _pour

transmettre dans une enceinte haute pression ^des impulsions électriques (200 ^volts crête, temps ^{de mon-} tée de 100 nanosecondes, facteur de répétition ^de 150).

Le _passage de courant se fait _par un câble Pyrotenax unifilaire, série normale N de 5,3 ^mm de diamètre extérieur. L’âme centrale a 1,2 ^{mm de} diamètre, ^et

est isolée _par de la magnésie comprimée. ^{Le câble a}

une structure coaxiale et convient particulièrement

dans les techniques ^haute fréquence.

Le schéma ( fcg. 1) ^montre l’équipement ^{du câble}

pour ^{sa tenue aux} hautes pressions. ^{Celui-ci est} coupé

à la longueur ^{voulue. Une} bague ^en bronze d’alumi- nium est brasée ^au niveau du passage. ^Les deux extrémités ^sont ensuite évidées de leur magnésie ^sur

,

une profondeur ^{de 15 mm.} Après avoir vérifié l’impé-

dance du câble, qui ^{doit être de} plusieurs mégohms,

on coule de l’araldite D, exempte ^{de bulle} d’air, ^dans

les orifices. Ce traitement est indispensable ^{du côté}

haute pression pour éviter des fuites à travers la

magnésie, ^{mais est} nécessaire aussi du côté pression atmosphérique pour éviter que l’humidité de l’air ^ne diminue l’impédance d’isolement de la magnésie. ^Le

câble est ensuite placé dans l’orifice de l’enceinte où

une alvéole a été prévue. Son diamètre est supérieur

de 2 mm à celui de la bague. ^On coule ensuite de

1

FiG. 1.

Schéma d’un bouchon d’enceinte équipé ^d’un

seul passage :

1, Corps ^{du bouchon en acier 819 B ; 2,} Bague ^en

bronze d’aluminium ; 3, Magnésie ^{du câble Pyrotenax}

de 5,3 ^{mm de} diamètre ; 4, ^Araldite.

l’araldite D, exempte ^{de bulle} d’air, jusqu’à ^recouvrir complètement ^la bague.

Sous l’effet de la pression, ^{le câble et sa} bague ^ne bougent pas, seule l’araldite se comprime ^et joue ^le

rôle de joint ^basse pression. ^Aux plus ^hautes pressions,

la bague ^{et le} fond de l’alvéole font un contact métal- métal qui ^assure l’étanchéité.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196800303028300

284

Ce type de passage ^a été employé ^d’abord par l’auteur _pour un simple passage, puis pour ^un passage double d’une enceinte utilisée _par M. Volovick [13

et 14]. ^{Il a été} depuis employé ^au Laboratoire des Hautes Pressions pour quelques entrées d’enceinte à passages multiples.

Ce type ^de passage ^a l’avantage ^d’être souple, d’usinage simple, ^{et de conserver les} caractéristiques

en haute fréquence ^{du câble.} Cependant, ^{il n’est} pas démontable ^et doit être étudié avec soin s’il doit fonctionner ^aux températures ^{élevées. En} effet, ^les

différences de dilatation de l’araldite, ^du câble, ^de

la bague ^et du matériau dans lequel ^est usinée l’alvéole peuvent provoquer des fissures dans l’araldite ^causant des fuites aux basses pressions. ^{Il a été} essayé ^{de 25}

à 100 OC et jusqu’à 1 185 bars.

Passages démontables.

Ils furent étudiés _pour

remplacer trois entrées de courant du type conique équipant ^une enceinte haute pression. ^{Des conditions}

d’encombrement très strictes imposèrent l’emploi ^de

passages coniques ^de petites dimensions (type L.H.P.,

141 A, hauteur 13 _mm, diamètre à la base du cône

2,404 mm). ^A l’usage, ^{ceux-ci se} montrèrent d’un

emploi ^{délicat et} des microfuites rendirent impossibles

les mesures thermodynamiques ^à pression ^constante.

Un nouveau type ^de passage dut être réalisé en tenant

compte ^des impératifs d’encombrement. Deux des entrées conduisent des courants haute fréquence, ^la

troisième assure le passage d’un thermocouple.

1. PASSAGES ^{DE COURANT.}

Le schéma ( fig. 2) indique ^le principe ^du montage. ^Le conducteur central

est en bronze au béryllium ^et possède, ^{vers son} milieu,

Fie. 2.

Schéma d’un passage de ^courant démontable.

Système ^{dit « à} compression » ^:

1, Tige conductrice (diamètre : 1,8 mm) ; ^2, Bague;

3, Joint torique ; 4, Lucoflex ; 5, ^{Vis de} serrage.

une bague de diamètre important. L’étanchéité est

assurée _par un joint torique ^en néoprène. ^{Un renfor-}

cement du diamètre au niveau du joint ^{a dû être} prévu ^pour épauler ^le joint torique. ^Ce renforcement peut ^être supprimé si l’ensemble est équipé ^d’un joint ayant ^un diamètre intérieur égal ^à celui de la tige.

Un cylindre fileté extérieurement (ici ^{diamètre 7,} pas de 75) vient appuyer la bague ^{sur le} joint torique.

Ce cylindre ^est prolongé ^{d’une tête six} pans, ^ce qui

permet ^un préserrage facile. L’isolement électrique ^est

réalisé en interposant ^une rondelle de Lucoflex. Elle

assure également ^{un bon} centrage de l’ensemble.

Un autre procédé ^de serrage ^a été également ^{mis au} point. ^Il permet ^de régler ^à volonté le serrage, même

lorsque l’enceinte est déjà ^en pression ( fig. 3). ^Le

serrage du joint torique ^n’est plus ^réalisé par compres-

Pic. 3.

Schéma d’un passage de ^courant démontable.

Système ^{dit « à} traction » : :

1, Tige conductrice (diamètre : ² mm) ; 2, Bague;

3, Joint torique ; 4, Lucoflex ; 5, Écrou de serrage.

sion de la bague ^mais par traction sur la tige. ^L’isole-

ment et le centrage ^{sont assurés} par ^une pièce ^en

Lucoflex (chlorure ^de polyvinyle).

2. PASSAGES DE THERMOCOUPLES.

Il suffit d’em-

ployer ^un Thermocoax dont la soudure chaude est

entièrement protégée par ^sa gaine métallique. ^Il n’y

a plus ^de problème d’isolement électrique ( fig. 4). ^Une bague ^en bronze d’aluminium est brasée sur le câble

et le reste du montage ^est identique ^au passage de

courant par compression ^de bague. ^La variante iden-

tique ^au passage de ^courant par traction ^sur la tige

n’a _pas été essayée. Certaines forces électromotrices

285

FiG. 4.

Schéma d’un passage de thermocouple : 1, Thermocoax (diamètre : ¹ mm) ; 2, Joint torique ; 3, Renfort ^en bronze au béryllium ; 4, ^Brasure.

peuvent, ^en principe, ^se produire ^{dans ce} cas, par suite des contraintes complexes auxquelles peut ^être soumis le _passage; mais nous n’en avons pas décelé à

la précision relativement _peu élevée des mesures qui

ont été faites avec ces passages.

Deux passages de courant, dits par compression,

et un passage de thermocouple équipent actuellement

une installation. L’enceinte a été soumise plusieurs

fois à un vide d’un centième de torr, ^{à des} pressions

de 1 185 bars ^{et à une} _gamme de températures

variant de 20 ^à 100 °C. Il va sans dire que les tempé-

ratures et pressions ^maximales peuvent être augmen- tées si les joints toriques ^{ont des} propriétés mécaniques

et thermiques appropriées.

Aucun essai systématique ^{n’a été fait sur} les tensions de claquage ^{et les} changements d’impédance provo-

qués ^{par ces passages. Mais leur structure} cylindrique

permet de calculer facilement les dimensions limites de chaque pièce pour satisfaire à des conditions don- nées. Ces _passages sont utilisables aussi bien _pour des

courants forts que pour des courants faibles.

Ces passages ^sont intéressants :

1) ^{Par leur} simplicité d’usinage. ^Aucune pièce ^n’a

besoin d’être rodée. Le fond des alvéoles recevant les

joints n’a pas besoin d’être poli;

2) ^Par leur robustesse. Les tractions sur le fil élec-

trique ^{ne se} transmettent pas ^au conducteur du _passage, celui-ci étant fixé rigidement;

3) ^{Par sa} possibilité de doser le _serrage en serrant

plus ^{ou moins l’écrou ou la tête six} pans.

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