Brevet FR2010795A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne les isolateurs de. suspension et plus particulièrement un isolateur de suspension évitant les accidents de chute de la ligne électrique, même s'il est soumis à une charge mécanique excessive provoquant des fissures 5 dans l'isolateur, ou à une surtension provoquant l'éclatement d'un arc dans le chapeau de l'isolateur, ainsi qu'un procédé pour fabriquer cet isolateur de suspension. D'une façon générale, un isolateur de suspension comporte un corps isolant constitué par un corps isolant comportant 10 au moins une couche en forme de cloche, formée principalement d'une matière fragile, par exemple de la porcelaine, du verre ou des matières équivalentes. Un chapeau métallique est fixé au corps isolant par vin ciment et une tige métallique est scellée à l'extrémité opposée du corps isolant. Quand cesisolateurs de suspension 15 sont utilisés pour les lignes électriques de transport d'énergie ou des lignes de distribution et qu'ils sont soumis à des charges ou des chocs mécaniques très importants, par exemple le choc d'une pierre, d'un plomb ou d'une balle de fusil, l'effet de la foudre, le choc accidentel d'un outil pendant la pose et les travaux d'en-20 tretien ou d'autres raisons, le bord des couches en cloche du corps isolant se fendille i- partiellement. Les isolateurs peuvent être utilisés même après un fendillement partiel, mais si le fendillement devient trop important et atteint la partie formant la tête du corps isolant, l'isolateur de suspension ne peut plus supporter 25 une surtension et parfois même la tension normale de service et des arcs éclatent à l'intérieur du chapeau et le long des fendillements. La présente invention a pour objet un isolateur de suspension perfectionné, comportant un dispositif pour libérer les 30 gaz haute pression engendrés par la chaleur dans le cas d'éclatement d'un arc à l'intérieur du capot provoquant l'a combustion des matières de scellement dans l'espace crèux du chapeau métallique, par exemple de la peinture, du liège, d'une matière de scellement et des broches, afin d'éviter la séparation du corps isolant de la 35 couche de scellement de la tige et du chapeau sous l'action d'une pression excessive des gaz engendrés. Le risque de chute de la ligne du fait de la séparation des éléments d'un isolateur de suspension est ainsi complètement supprimé. BAD ORIGNAL 69 03462 2010795 ; L'invention a aussi pour objet de supprimer les limitations techniques et économiques existant avec les procédés connus pour éviter les chutes accidentelles de la ligne par exemple en utilisant de la porcelaine ou du verre ayant une résistance 5 mécanique supérieure pour isoler le corps de l'isolateur ou un procédé consistant à utiliser un corps isolateur plus épais ou plus grand„ L'invention a aussi pour objet un isolateur de suspension permettant une réduction considérable du,risque de chute d'une 10 ligne tout en étant d'un prix modéré. L'invention a aussi pour objet un procédé pour la fabrication de cet isolateur de suspension. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exem-3-5 pie, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels ï Les figures 1A à 1C représentent en demi-coupe trois isolateurs de suspension selon lfinvention et Les figures 2A et 2B représentent en demi-coupe deux, autres isolateurs de suspension seIon.l'invention. 20 Les éléments semblables ou équivalents sont désignés par les mêmes références numériques sur les différentes figures. Un isolateur de suspension selon l'invention comporte un corps isolant constitué par une ou plusieurs cloches isolantes et une partie de tête.avec un espace creux ou cavité et un dispo-25 sitif pour libérer les gaz haute pression, ce dispositif pouvant être constitué par .une partie en fprme de. baguette en une matière pouvant former des tro us, enrobée dans line couche de ciment dans l'espace creux de la tête de la piècç.isolante afin de former des perforations en cas d'éclatement d'un are, ou bien peut être 30 constitué par des.trous percés à travers le.chapeau métallique ou à travers la tige métallique de. suspension. En cas d'éclatement d'un arc, la matière noyée dans le ciment,fond ou brûle..du fait de la chaleur engendrée par l'arc ou se rétrécit pour former des trous pour l'échappement des-gaz sous pression»■ Far suite, les gaz 35 feaute pression engendrés-dans. 1 ? espace; ..creux de la tête de l'isolât eur du fait de l3arc. échappent à,- trader s les , trous ainsi, formés ou à travers les trous percés. .à=.travers:.,-le, chapeau ou. la tige _ ïiiétallique. Q*o original î 69 03462 2010795 La figure 1 représente un isolateur de suspension réalisé selon l'invention qui comporte une cloche isolante 1 avec une cavité dans la tête 11 de la cloche et une tige métallique 3 fixée dans cette cavité de la cloche 1 par une couche de ciment j52. 5 Un chapeau métallique 2 est fixé à la tête de la cloche isolante par une couche de ciment 22. Suivant ce mode de réalisation particulier, une ou plusieurs parties en forme de baguettes 4 en matière pouvant former des trous sont noyées dans le - ciment 32 • La matière pouvant former des trous de la partie 4 fond, brûle ou se rétrécit 10 à \ine température relativement basse pour former des trous quand un arc éclate dans le chapeau 2. Cette matière constituant les parties en forme de baguettes4 peut être n'importe quelle matière fondant, brûlant ou se rétrécissant en cas d'éclatement d'un arc dans le chapeau 2 pour produire des trous, par exemple une résine 15 synthétique, des fibres organiques, du caoutchouc, tel métal, du bois ou autrei Parmi ces matières, les plus satisfaisantes, sont les résines synthétiques, en particulier le polystyrène à i'état mousse. Certains métaux, par exemple des alliages d'étain et de plomb pour des soudures fondant à des températures basses sont 20 avantageuses. Il sera noté qu'il n'est pas nécessaire que les parties en forme de baguettes 4 soient remplies d'une matière solide, ces parties 4 pouvant être laissées vides ou être remplies d'air dès le début. La figure 1B représente un isolateur selon un autre 25 mode de mise en oeuvre de l'invention qui comprend une tige métallique 3 avec un trou percé axialement 31 pour l'échappement des gaz haute pression en cas d'éclatement d'un arc. La tige 3 est fixée dans la cavité de la tête de la cloche isolante 1 par une couche de ciment 32. Le trou d'échappement des gaz 31 fait commuât) niquer la cavité de la tête 11 de la cloche isolante 1 avec l'air libre. Il sera noté que le trou axial 31 traversant la tige 3 permet d'améliorer la résistance mécanique de la tige 3 contre les .contraintes latérales. La figure 1C représente un isolateur de suspension 35 suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention dans lequel le chapeau métallique 2 comporte plusieurs trous d'échappement des gaz 21 et qui est fixé à la tête 11 de la cloche isolante 1 4 69 03462 2010795 par une couche de ciment 22. Le chapeau peut comporter n'importe quel nombre de trous d'échappement 21 du moment que ce nombre n'est pas inférieur à deux. Cependant, du point de vue de la résistance structurelle et du prix de revient, 2 à 6 trous d'échappement sont 5 en général préférables. Les trous d'échappement 21 peuvent être situés dans n'importe quelles parties du chapeau métallique 2. Les meilleurs effets pour l'échappement des gaz peuvent être obtenus ; en formant les trous 21 sur le pourtour de la tête 11 de la cloche 1 sensiblement à mi-hauteur de cette partie et dans des positions 10 symétriques par rapport à l'axe -vertical de la tête 11. Sur les figures 1A à 1C, leeT trous pour la libération des gaz sont situés dans la couche de ciment 32, la tige métallique 3 et le chapeau métallique 2. Il est bien entendu possible ^'utiliser n'importe quelle combinaison des positions représentées pour 15 former des trous permettant efficacement l'échappement des gaz. Les différents isolateurs des figures 1A à 1C peuvent être du type à assemblage par chape et clavette, de la façon * .. représentée sur la f igure 2A ou avec une collerette métallique annulaire de plus grand diamètre 5 formée sur la tige 3 & l'endroit 20 où celle-ci vient en contact avec la surface de la couche de ciment 32. Cette collerette annulaire peut être raccordée à une tige 3 ou être venue de matière avec le reste de celle-ci par moulage ou matriçage pour empêcher la corrosion électrolytique à la jonction entre la couche de ciment 32 et la tige métallique 3« 25 De façofi similaire, un ou plusieurs trous d'échappe ment des gaz ou des parties en forme de baguettes en matière susceptible de former des trous, peuvent exister dans un isolateur de suspension du type pour brouillard de la figure 2 qui comporte line cloche isolante à plusieurs jupes concentriques, ces 30 trous étant disposés comme dans le cas des figures 1A à 1C. Un isolateur de -suspension selon la présente invention peut être formé soit en fixant une extrémité d'une matière pouvant former un trou 4 en fprme de baguettes à-l'extrémité d'une tige métallique 3 devant être noyée dans la cavité de la tête d'une 35 cloche isolante 1, cette partie en baguette 4 fondant, brûlant ou se rétrécissant pour former un trou en cas d'éclatement d'un arc et en fixant la tige 3 au moyen de la couche de ciment 32 dans la cavité de la tête de la cloche par un procédé connu de liaison des tiges métalliques à des couches de ciment, soit en formant un ou plusieurs trous dans le chapeau métallique 2 ou 69 03462 5 2010795 la tige métallique 3 pendant le forgeage ou le matriçage avant l'assemblage de l'isolateur. Pour comparer les caractéristiques de comportement des isolateurs de suspension selon la présente invention à celles 5 des isolateurs de suspension connus jusqu'ici, des essais ont été effectués pour les deux types d'isolateurs dans les mêmes conditions de charge mécanique par tir au fusil et ensuite en soumettant les isolateurs ayant reçu les balles ou les plombsde chasse aux mêmes essais d'éclatement d'arc répétés sous charge mécanique„ 10 Pour ces essais répétés des arcs de plusieurs milliers d'ampères sont provoqués de façon répétée au moyen d'une surtension électrique. Les résultats sont donnés par le tableau ci-après. TABLEAU. 15 20 25 30 35 Désigna- Trous d'échappement des tion gaz dans les isolateurs caractéristique de perfor mance(x) r Type 1 Type2 Type 3 Type 4 G o •H +3 a £ r! A. Eléments en baguettes formant des trous dans la couche de ciment de la cavité de la cloche, en a) résine de polystyrène en mousse b) fibres organiques c) caoutchouc d) soudure basse température e) bois " 0/130 0/150 - 1/30 1/30 5/30 10/30 0/30 0/30 •H m PH £ o rH C « h 3 © -P c8 i—t o n H B. Trous d'échappement dans la tige métallique - ■ 0/30 - c. Trous d'échappement dans le chapeau métallique ; 0/30 - - . - D. A-a +.B (xx) 0/30 - - - E. A-a + C - 0/30 - - P. B +C 0/3 0 - - G. A-a + B + C - 0/30 — Isolateurs de suspension connus 35/50 38/60 20/30 - 26/30 QBiG'-NAL 69 03462 2010795 (x) La caractéristique de performance est exprimée, par le rapport (nombre d'isolateurs séparés)/(nombre total d'isolateurs essayés). (xx) Le signe + indique la combinaison de plusieurs dispositifs 5 d'échappement des gaz. Ce tableau montre que dans le cas des isolateurs selon la présente invention comportant des dispositifs pour l'échappement des gaz haute pression, en cas d'éclatement d'un arc dans le chapeau la probabilité de séparation de la cloche isolante, 10 de la couche de scellement et de la tige métallique par rapport au chapeau métallique est considérablement réduite pendant les eseais répétés d'éclatement d'arcs, même après des chocs mécaniques sévères, tels que le choe d'une "balle de fusil. Les isolateurs de suspension selon la présente invention sont par suite 15 hautement efficaces pour empêcher la chute d'une ligne de transport d'énergie électrique, en particulier dans le cas des lignes de transport haute tension dans lesquelles les tensions augmentent constamment et qui demandent une sécurité supérieure. ^ De plus, les isolateurs de suspension selon la présente -20 invention peuvent être fabriqués à un prix de revient peu supérieur à celui des isolateurs de suspension classique, et sans qu'il en résulte d'effet défavorable quelconque sur les autres caractéristiques des isolateurs. En outre, quand un trou dréchappement des gaz est formé dans une tige métallique, la résistance mécanique 25 d® la tige contre les contraintes latérales peut être améliorée. Bien entendu, la dëscription qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. Par exemple, les gaz haute pression engendrés du fait d'un éclatement d'arc dans le 30 ohapeau, peuvent échapper de la cavité ds la tête de la cloche isolante à travers un dispositif d'échappement approprié. U& ORIGINAL 69 03462 2010795 REVENDICATIONS SBsaEBaasasBBaasaasaasaaaass 1 - Un isolateur de suspension pour des lignes de transport d'énergie électrique, caractérisé par un corps isolant comprenant au moins une cloche isolante et une tête avec une 5 cavité, un chapeau métallique fixé sur un côté du .corps isolant par une couche de ciment côté chapeau, une tige métallique fxxée dans la cavité de la tête du corps isolant par une couche de ciment côté tige, et un dispositif d'échappement des gaz pour libérer les gaz haute pression engendrés) par la chaleur eh,cas 10 d'éclatement d'un arc électrique dans la tête du corps isolant. 2 - Isolateur de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif permettant l'échappement des gaz est constitué par une matière noyée dans la couche de ciment côté tige et pouvant former du fait de la chaleur en eas d'écla- 15 tement d'un arc électrique des trous s'étendant de la cavité de la tête du corps isolant à l'extérieur de la couche dë ciment côté tige. 3 - Isolateur de suspension selon la revenâîoatJ-on lj caractérisé en ce que le dispositif permettant l'échappement des gaz est constitué par un trou percé ou formé autrement à travers 20 la tige métallique pour faire communiquer la cavité ..de la tête du corps isolant avec l'extérieur, 4 - Isolateur de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif permettant l'échappement des gaz est constitué par plusieurs trous percés à travers le chapeau 2;> métallique. 5 - Isolateur de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dîipositif permettant l'échappement des gaz est constitué par une matière pouvant former des trous noyée dans la couche de ciment côté tige, cette matière formant 30 du fait de la chaleur en cas d'éclatement d'un arc électrique des trous s'étendant de la cavité de la tête du corps, isolait jusqu'à l'extérieur de la couche de ciment côté tige, et par un trou percé ou formé autrement à travers la tige métallique pour faire communiquer la cavité de la tête du corps isolant avec 35 l'extérieur. - 6 - Isolateur de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif permettant l'échappement des gaz est constitué par une matière pouvant former sous l'action 69 03462 2010795 de la ehaleur en cas d'éclatement d'un arc électrique des trous s'étendant de la cavité de la tête du corps isolant à l'extérieur de la couche de ciment coté tige, et par plusieurs trous percés à travers le chapeau métallique. 5 7 - Isolateur de suspension selon les revendications 2, 5 et 6, caractérisé en ce que la matière formant des trous est une résine synthétique. 8 ~ Isolateur de suspension selon les revendications 2* 5 et 6, caractérisé en ce que la matière formant des trous est 10 constituée par des fibres organiques. 9 - Isolateur de suspension selon les revendications 2, 5 et 6, caractérisé en ce que la matière formant des- trous est- un caoutchouc. 10 - Isolateur de suspension selon les revendications 2, 15 5 et 6, caractérisé en ce que la matière formant des trous est du métal. 11 - Isolateur de suspension selon les revendications 2} 5 et 6, caractérisé en ce que la matière formant des trous est du bois. 20 12 - Isolateur de suspension selon la revendication 7* caractérisé en ce que la résine synthétique est une mousse de polystyrène. 13 - Isolateur de suspension selon la revendication 10, caractérisé en ce que le métal est une soudure fondant à basse 25 température. 14 - Isolateur de suspension caractérisé par un corps jL.solant comprenant au moins une pièce isolante en cloche et une tête avec une cavité, un chapeau métallique fixé sur un coté du corps isolant par une couche de ciment c été chapeau, une 30 tige métallique fixée dans la cavité du corps isolant par une couche de ciment coté tige, et des trous pour l'échappement des. gaz de la couche de ciment coté tige et s'étendant de la cavité de la tête du corps isolant jusqu'à l'extérieur de la couchç de ciment coté tige. 35 15 - Un procédé de réalisation d'un isolateur de suspension permettant l'échappement des gaz, caractérisé par le moulage d'une matière formant des trous en cas d'éclatement d'un arc, le moulage d'un corps isolant en cloche comprenant une tête avec une cavité, la fixation d'une extrémité 9 201079S 69 03462 de la matière susceptible de former des trous à une extrémité d'une tige métallique et le montage d'une fixation métallique, comprenant cette tige, sur ledit corps isolant à l'aide de ciment, par brûlage de ladite extrémité de tige dans une } couche de ciment placée dans ladite cavité de la tête dudit corps isolant .