Brevet FR2284960A1 — publié le 19760409

La présente invention concerne un élément isolant susceptible de transmettre (ou de résister ) des charges ecaniqües importantes, constitué essentiellement d'un fût isolant réalisé par bobinage de fils ou fibres anorganiques agglomerés par une résine, enroulés sur un support comportant une partie cylindrique et deux armatures métalliques, pourvues d'épaulement, ledit fût isolant pouvant être muni éventuellement d'ailettes rapportées par collage ou meulage, ou être disposé dans une gaine tubulaire munie d'ailettes0 De tels éléments isolants ont été déjà décrits dans le brevet français nO 1 390 405 déposé le 16 Janvier 1964. La présente invention a pour objet différents perfectionnements apportés aux éléments isolants de ce type ayant pour but d'en réduire les dimensions et le poids, d'en améliorer les caractéristiques mécaniques et électriques0 Le principal objet de l'invention consiste en une réalisation particulière du support de bobinage du fût isolant selon laquelle le diamètre de la partie cylindrique du support est inférieur au diamètre de la section maximale des éparr lements des armatures, le raccordement de la partie cylindrique aux épaulements s'effectuant selon une surface dthyperbolotde ou sten rapprochant.D'autres détails également objet de l'invention ressortiront de la description et des dessins explicatifs donnés a titre d'exeaples non limitatifs qui permettront d'en mieux comprendre l'intérêt et la portée. Dans ces dessins : La figure I représente schématiquement en coupe un support de bobinage selon une réalisation connue La figure 2 représente en coupe un support de bobinage selon l'invention. La figure 3 représente en coupe un isolateur de ligne comportant un support de bobinage perfectionné selon l'invention. La figure 4 représente un détail agrandi du support de bobinage de la figure 3. La figure 5 représente un isolateur du type de celui de la figure 3 muni d'organes de protection électrique. La figure 6 représente une variante de réalisation de la figure 3. Bien qu'il n'y ait pas d'obligation à le faire, pour des raisons de simplicité, on donnera aux armatures des configurations syPrétriques et aux parties ou éléments ainsi représentés les "mes numéros de référence. Le support de bobinage selon la figure 1 est constitué d'un tube I engagé sur deux portées 2 de deux armatures 3 comportant chacune un épaulement 4 et un organe d'accrochage 5. Les épaulements 4 ont une forme de calotte sphérique ou ellipsotde ou intermédiaire entre ces deux formes. Le diamètre du tube i et le diamètre de la section maximale de l'épaulement sont égaux. Le bobinage de l'élément isolant s'effectue par enroulement de fil ou fibres anorganiques en spires hélicodales sur la partie cylindrique 1 et selon des géodésiques sur les épaulements 40 Le support de bobinage selon l'invention de la figure 2 est constitué d'un tube 6 dont les extrémités 7 pénètrent dans des saignées cylindriques 8 ménagées dans les armatures 3 comportant des épaulements 10 et des organes d'accrochage 11. Les extrémités sont fixées dans les saignées 8 au moyen d'un ciment isolant 12. Selon l'invention, une masse de compound 13 contenant ou non des fibres anorganiques, est disposée au raccordement du tube 6 avec la section maximale des armatures, de façon que la surface extérieure de la masse de compound soit une portion dthyperbololde ou voisine de cette forme. La figure 3 donne un exemple de réalisation d'un élément isolant selon l'invention sous forme d'un isolateur de ligne mettant en évidence d'autres détails constructifs destinés à l'amélioration des caractéristiques mécaniques et électriques objets également de l'invention0 L'isolateur représenté comporte un support de bobinage constitué d'un tube 14 isolant et de deux armatures métalliques 15. Le tube isolant est rempli intérieurement en une certaine longueur d'une mousse isolante 16 en résine synthétique ayant une constante diélectrique un peu supérieure à 1.La demanderesse a constaté que la tenue électrique de l'élément isolant était améliorée lorsque la constante diélectrique de la masse de remplissage croissait au fur et à mesure que l'on se rapprochait des extrémités du tube 14o Cette condition est observée dans la présente réalisation par la disposition sur la masse de remplissage 16 du tube 14 à chaque extrémite de ce tube, de deux bouchons 17 et 18 de résine synthétique chargée d'une addition d'un diélectrique à haut pouvoir inducteur spécifique, TiO2 ou titanate par exemple, de telle façon que les bouchons 17 aient une constante diélectrique d'environ 4 et les bouchons 18 d'environ 10. Le remplissage de mousse isolante 16, les bouchons 17 et 18 font étroitement corps avec le tube 14 et entre eux ils sont maintenus par deux inserts métalliques 19 enfoncés aux extrémités du tube 14 et collés à celui-ci par une pellicule de résine isolante0 La demanderesse a constaté que la tenue électrique de l'élément isolant était améliorée lorsque les bouchons 18 et les inserts 19 étaient en contact électrique ; à cet effet, la face du bouchon 18 en regard de l'insert 19 est métallisée ou tout au moins constituée ou revêtue d'une couche semi-conductrice, afin d'éviter des décharges internes nocives en cas de décollement entre bouchon et insert ; l'insert peut également se présenter en contre-dépouille pour être ancré dans le bouchon 18 (voir variante figure 6)o Les deux armatures 15 comportent un logement 20 dans lequel sont étroitement assujetties les extrémités du tube 14, un goujon 21 fixé d'une part dans l'insert 19 permet de fixer d'autre part le tube 14 garni de son remplissage à l'armature 15 tout en assurant une parfaite liaison électrique de 19 et 15. Selon une caractéristique de l'invention, les surfaces 22 de l'armature et 23 de l'insert 15 sont telles qu'en position assemblée, elles sont sur une meee calotte sphérique. Cette disposition contribue à 1' a"é lioration des caractéristi- ques électrique de l'isolateur. Les armatures 15 colportent également un épaulement 24 dont la surface correspond à une ellipsolde ou à une portion de sphère dont le diamètre est notablement supérieur à celui de la sphère correspondant aux surfaces 22, 23. La surface de l'épaulement 24 peut également avoir une forme intermédiaire entre celle de l'ellipse et de la calotte précitée. Les surfaces 22 et 24 sont raccordees par une portion torique. L'armature 15 comporte en outre une tige 25 de diamètre p wrnie d'un flasque 26 portant une rainure 27 et terminée par un dispositif d'accrochage 28. Un rembourrage 29 de résine isolante et de fibres agglomerées à la résine de surface extérieure en forme d'hyperboloide raccorde la surface du cylindre 14 de diamètre "d" à la surface des armatures 15 dans le plan de section maximale de diamètre 'CD"o Sur le support de bobinage ainsi constitué est déposée une nappe 30 de fibres de verre enduites de résine par enroulement hélicoïdal selon un processus connu en soi. Selon l'expérience de la demanderesse, un résultat optinia est obtenu lorsque l'angle d'enroulement a des fibres par rapport à l'axe du support correspond à sin a = P et plus particulièrement lorsque a = 18 à 220. D L'angle d'enroulement croissant avec l'épaisseur de l'enroulement, pour maintenir cet angle dans les limites choisies, on constitue l'enroulement par strates dont l'épaisseur est déterminée lorsque l'angle d'enroulement de 18- à l'origine atteint 22. On repart alors pour une nouvelle strate avec un angle d'enroulement de 180 à l'origine. Afin que les spires de l'enroulement aient aucune tendance à décoller, on donne à l'angle a d'enroulement à l'origine une valeur légèrement supérieure à celle de l'angle de la droite de la surface réglée de l'hyperboloide avec l'axe. Pour réduire la tendance des fibres à grimper le long de la tige 25 au cours de l'enroulement, on ménage le raccordement de celle-ci à l'épaulement 24 par une rainure à section semi-circulaire 31 qui se raccorde tangentiellement à la tige 250 L'élément isolant ainsi réalisé est revêtu d'une enveloppe 32 pourvue d'ailettes destinées à augmenter la ligne de fuite ; cett enveloppe est obtenue par moulage de résine isolante dans un meule qui s 'adapte dans les rainures 27 des flasques 26 et qui comporte l'élément isolant décrit comte noyau. Afin de mieux ancrer l'enveloppe 32 sur les arMatures 15, des saillies 33 et 34 peuvent être ménagées sur la tige 25 et les flasques 26 (voir figure 4). L'isolateur peut être coaplété par un anneau de garde 35 fixé par des pattes 36 dans la rainure 27 et selon l'invention par la disposition d'un anneau régulateur de champ placé au voisinage de la surface 22 des armatures 15. il est évident que les valeurs numériques indiquées dans le texte ne sont pas impératives et peuvent être différentes ; de meme les détails caractéristiques décrits peuvent être remplacés par des équivalents ; certains peuvent ne pas être nécessaires selon les circonstances et ne pas être utilisés sans pour autant sortir du domaine de l'invention0 REVENDICATIONS 1/ Elément isolant tel qu'isolateur de ligne comportant un tube cylindrique isolant engagé par ses extrémités sur deux armatures métalliques comportant chacune à une extrémité un épaulement et à l'autre extrémité un organe d'accrochage, caractérisé en ce que le diametre de la partie cylindrique du tube est inférieur au diamètre de la section maximale de I'épaulement des armatures, le raccordement de la partie cylindrique auxdits épaulements s'effectuant selon une surface dyperbolorde ou s'en rapprochant. 2/ Elément isolant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que I'extré- mité dudit tube cylindrique pénètre dans une saignée cylindrique ménagée à l'intérieur dudit épaulement de l'armature. 3/ Elément isolant selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit raccordement de la partie cylindrique du tube audit épaulement est réalisé en une masse de compound contenant éventuellement des fibres anorganiques. 4/ Elément isolant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit tube isolant est rempli intérieurement de mousse isolante en résine synthétique dont la constante diélectrique croIt au fur et à mesure que lton se rapproche des extrémités du tube. 5/ Elément isolant selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'intérieur dudit tube isolant comporte à chacune de ses extrémités un insert métallique, un premier bouchon suivi d'un deuxieme bouchon de résine synthétique additionnée d'un diélectrique à haut pouvoir inducteur spécifique de telle façon que la constante diélectrique du premier bouchon soit environ 10, celle du deuxieme bouchon soit environ 4, celle de la résine comprise entre les deux deuxiemes bouchons étant légerement supérieure à 1. 6/ Elément isolant selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit diélectrique à haut pouvoir inducteur spécifique est un mélange de résine synthétique et dSun corps anorganique à haut pouvoir inducteur spécifique, notamment l'oxyde de titane ou un titanate. 7/ Elément isolant selon les revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que chacun desdits inserts métalliques est enfoncé aux extrémités dudit tube et collé à celui-ci par une pellicule de résine isolante. 8/ Elément isolant selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la face dudit premier bouchon en regard dudit insert métallique est revêtue d'une couche métallique. 9/ Elément isolant selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la face dudit premier bouchon en regard dudit insert métallique est revêtue d'une couche semi-conductrice. 10/ Elément isolant selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que la face dudit insert opposée à celle dudit premier bouchon comporte un goujon fixant le tube à ladite armature. 111 Elément isolant selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que les faces dudit insert métallique en regard dudit premier bouchon et de l'armature font partie dune calotte sphérique. 12/ Elément isolant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que lesdites armatures métalliques comportent entre leurs extrémités une tige cylindrique munie d'un flasque portant une rainure perpendiculaire à la tige. 13/ Elément isolant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que des fibres de verre sont enroulées en hélice autour de ltensemble formé par lesdits épaulements et ledit tube selon un anglea par rapport à l'axe dudit tube de telle manière que sin soit voisin du rapport DP, dans lequel P est le diamètre de ladite tige cylindrique comprise entre lesdites extrémités d'une armature et D est le diamètre de la section maximale de l'epaulement de ladite armature. 14/ Elément isolant selon la revendication-13, caractérisé par le fait que les fibres de verre sont enroulées en hélice autour de ltensemble formé par lesdits épaulements et ledit tube de façon que l'angleareste compris entre 18 et 220. 15/ Elément isolant selon la revendication 14, caractérisé par le fait que ledit enroulement est réalisé par strates dans lesquels l'angle a varie de 180 à l'origine pour atteindre 220 en fin de bobinage du strate. 16/ Elément isolant selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait qu'une rainure est ménagée dans l'épaulement tangentiellement à ladite tige.