Brevet FR2324141A1 — publié le 19770408

La présente invention se rapporte à une traversée aménagée dans une ouverture d'une cloison pour un conducteur métallique rigide. Dans le domaine de la technique des hautes et des mo yennes tensions, il arrive -fréquemaent que l'on soit obligé de faire passer à travers des cloisons en matériaux solides des conducteurs métalliques soumis à hautes tensions. Dans les bâtimentss de distribution d'électricité, on est souvent amené, par exemple* à faire passer des barres omnibus à travers des cloisons. D'une façon générale, on utilise à cet effet des isolateurs de traversée en matériau isolant qui entournent le conducteur et le centrent dans ltouverture de la cloison.Dans une traversée de ce genre, s'il y a formation d'un arc électrique, il y a emptchement du passage des gaz ionisés de l'arc à travers la cloison et, par conséquent , également empêchement de la formation d'autres aros dans les espaces avoisinants. Ea pareil cas, il faut mettre en oeuvre des moyens considérables pour obtenir, à proximité du conducteur à l'endroit de la traversée, une répartition du champ qui exclut les effets de couronne ou phénomènes d'effluves et les décharges. Si dans les entrefers, le champ d'ionisation de l'air est dépassé, il se produit des effets de couronne et la destruction consécutive de l'isolateur de traversée.L'augmentation du risque d'effluves doit être attribue au fait que les matériaux de la cloison et de la traversée présentent des constantes diélectriques dont la valeur est considérablement plus élevée que celle de l'air. Par conséquent dans ces ma tériaux, les champs sont maintenus assez bas au prix d'une charge de champ essentiellement plus élevée des espaces d'air exis tantes. Si les lignes de champ partant du conducteur circulent presque exclusivement dans des matériaux de constance diélectrique élevée et qu'il n'existe que d'étroits entrefers, cas qui n'est pas rare dans les traversées, le risque d'effluves est fortement aggravé dans les entrefers, en particulier les entre fers à proximité du conducteur. Par la demande de brevet R.F.A, 1 615 033, il est connu, pour commander le champ dans des traversées passant à travers des cloisons en matière plastique isolante, d'installer au point de raccordement entre l'isolateur de traversée et la cloison1 un conducteur de forme annulaire et mis à la terre. I1 est d'autre part connu par la demande de brevet R.F.A. 1 540 435, d'utiliser des isolateurs de traversée en un matériau isolant expansé. La constante diélectrique de ce matériau se situe au voisinage de celle de l'air, Si bien qu'on évite le risque d'effluves. Les mesures connues sont toutefois encore relativement onéreuses1 attendu qu'il faut fabriquer les isolateurs de traversée de dimensions et de formes différentes selon les exi sennes imposées, Par ailleurs1 les difficultés du montage ne sont pas négligeables pour raccorder les isolateurs de traversée à la cloison et au conducteur, et dans le cas de la demande de brevet R.F.A n0 1 615 033 cette difficulté est encore accrue par llinStallation du conducteur supplémentaire de forme annulaire. L'obJet de la présente invention est par conséquent une traversée du type précité qui soit facile à monter, peu onéreuse et qui exclut en outre les effluves ou effets de couronne sur le conducteur. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'au moins un soufflet en matériau isolant et allant en s'amincissant en forme de cane vient s'appuyer, par son extrémité d'un plus petit diamètre, sur le conducteur métallique et, par son extrémité d'un plus grand diamètre, sur le bord de l'ou- verture de la cloison. Grâce à ce type de traversée, on réussit dans la zone de la cloisonp à éviter que les espaces d'air soient rétrécis de façon inadmissible par l'installation de matériau isolant dans le plan de la cloison. On exclut ainsi que les espaces d'air subsistants soient soumis à des champs suffisamment élevés pour qu'il se produise des phénomènes d'effluves. On obtient toutefois également, à l'endroit de la traversée, une étanchéité parfaite s'opposant au passage des gaz ionisés de l'arc. On empoche de la même façon le passage de la poussière, de l'humidité ou des petits animaux.Grâce à l'emploi de deux soufflets, dont l'un est placé à gauche et autre à droite de la cloison, on réalise par ailleurs des deux cotés de la zone critique de la cloison, un volume de protection complètement fermé, entourant le conducteur, exempt d'humidité et d'im- puretés et contribuant ainsi à la sécurité et à la fiabilité d'une telle traver éet. Du fait de la réserve élastique inhérente à un soufflet en raison de son élasticité de forme dans tous les sens de la charge, le coup de bélier, qui, en cas d'arc électrique, ss'exer- ce sur la traversée, est absorbé élastiquement et par consé quent,, ne produit aucune destruction. L'effet thermique , lié à la formation d'un arc électrique est d'une durée d'environ une seconde, ne conduit, à cause de la conductivité thermique généralement mauvaise des isolateurs, qu'à une usure superficielle du soufflet, tandis que les couches plus profondes restent intactes Un autre avantage de la traversée réside dans le fait qu'elle ne nécessite aucun travail d'aåustage par rapport à une traversée rigide.Une barre omnibus rigide ou un étrier rigide de barre omnibus sont maintenus dans leur position géométrique par leurswpoints de raccordement. Tout autre guidage rigide signifie une indétermination géométrique de leur posi tion, Si bien que pour accorder les trois points de fixation rigides il est nécessaire d'effectuer un travail d'ajustage supplémentaire, qui est supprimé dans la traversée précitée. Même en cas d'une disposition, s'écartant de 900, du conducteur par rapport à la cloison, on peut utiliser la traversée indiquée sans avoir à recourir à une mise en oeuvre supplémentaire et sans lui faire perdre ses caractéristiques avantageuses.Les cloisons de différentes épaisseurs peuvent, sans difficulté d'ajustage, titre munies de la mEme traversée. A tout ceciX s' ajoute le fait que la traversée est extraordinairement économique. Ce caractère économique provient d'une part, au fait que les soufflets utilisés sont courants dans le commerce et bon marché, et, d'autre part, que leur raccordement au conducteur et à la cloison s'effectue sans grand travail. Pour les conducteurs avec isolation en matériau solide, il est avantageux que le soufflet vienne s'appuyer par son ex trémité de plus petit diamètre sur cette isolation en matériau solide. Fn particuliers si l'isolation en matériau solide est réalisée sous la forme d'un tube ondulé, il est inévitable que des entrefers subsistent entre la surface du conducteur et l'isolation en matériau solide.Comme, toutefois, le soufflet vient s 'appliquer, ceté du conducteur, à l'extérieur du plan de la cloison et que, par conséquent, un espace d'air s' étendant åusqu'au-bord de l'ouverture de la cloison se raccorde au tube ondulé dans le plan de la cloison et ce vers l'extérieur, la charge du champ dans les entrefers entre la surface du conducteur et le tube ondulé reste suffisamment basse pour que les phénomènoed1effluves puissent titre exclus. Il est préférable que le matériau isolant soit élastique. De ce fait, ltélasticité de forme du soufflet se trouve avantageusement renforcée par l'élasticité du matériau . Un soufflet réalisé en un matériau isolant élastique peut encore entre plus facilement adapté à la forme et à la disposition des barres omnibus ou de leurs étriers.Par ailleurs, un soufflet en matériau élastique est insensible aux effets mécaniques externes comme des coups ou des chocs contre des objets durs tels qu'ils peuvent se produire par exemple lors du montage ou du transports Si dans l'enceinte clolsonnée dans laquelle le soufflet fait saillie, il intervient une onde de pression , le volume interne du soufflet sollicité diminue en raison de l'élasticité de forme et du matériau, auquel cas les différents plis du soufflet viennent tout au moins en partie s'appliquer les uns contre les autres.Ainsi, d'une part, l'effet élastique du soufflet se durcit et agit un peu à la manière d'un amortisseur progressif et, d'autre part, du fait des plis venant s'appliquer les uns contre les autres du soufflet en cas de charge, il se produit une augmentation apparente de la densité du matériau, si bien que l'effet thermique intervenant lors de l'amorçage d'un are avec le choc de pression peut être absorbé sans usure dudit soufflet. En cas d'exigences de sécurité accrues, le conducteur métallique passant à travers la cloison est entouré des deux cotés de la cloison par un soufflet. Ainsi, en cas de destruction du soufflet d'un côté, 11 action de cloisonnement complète reste maintenue par le deuxième soufflet intact de l'autre côté. En cas de charge en compression, les deux soufflets agissent simultanément0 Le volume d'air réduit par la compression du soufflet d'un côté conduit à une dilatation du soufflet de l'autre cotés Ainsi, l'onde de compression est absorbée par l'élasticité de forme et du matériau, ce qui diminue la probabilité d'une destruction en cas de coup de bélier. Comme matériau isolant, on peut utiliser du caoutchouc synthétique. Les soufflets de dimensions appropriées et réalisés en ce matériau se trouvent dans le commerce et sont d1un prix avantageuxt Dans un mode de réalisation avantageux une matière de remplissage élastique et de faible constante diélectrique est installée, tout au moins dans des zones partielles1 entre le soufflet et le conducteur1 Ainsi, la capacité de charge de la traversée vis-à-vis des effets thermiques et de pression se trouve encore augmentée. I1 est avantageux que ltextrémité de plus petit diamètre du soufflet soit appliquée sllr le conducteur au moyen d'une bande de serrage en matière plastique. On obtient de cette façon une fixation stre moyennant un travail et une dépense minirals L'extrémité de plus grand diamètre du soufflet peut autre vissée sur la cloison. Cette fixation est également extrt- mement avantageuse du point de vue de son mode de réalisation et de la mise en oeuvre. Le raccordement du soufflet au conducteur et à la cloison est très facile si bien qu'un soufflet endommagé peut autre changé sans aucune difficulté. 'lrinvention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non li imitatif, et illustré par le dessin annexé. La figure représente la traversée en coupe longitudinale, le plan de coupe étant situé perpendiculairement à la cloison 6 en direction de l'axe du conducteur rigide 5. Le mode de réalisation pris comme exemple représente une traversée avec deux souffletas* Les soufflets 1 en forme de révolution et allant en s' amincissant en forme de c8ne sont en caoutchouc synthétique. Ils comportent trois plis circulaires a > b, et-c d'un diamètre décroissant. La cloison 6 est percée d'une ouverture circulaire 7 dont le diamètre est bien plus grand que celui du conducteur rigide 5, y compris l'isolation 10* Il ,ub- siste ainsi un grand espace entre le conducteur et son isolation et la cloison 6.Les soufflets 1 sont, des deux côtés, raccordés à la cloison 6 par des boulons 9. Pour obtenir une force de serrage régulière sur les extrémités 3 de plus grand diamètre des soufflets 1 venant s'appliques sur la cloison 6, on peut, sur les deux c8tés, insérer une bague de serrage entre l'extrémité 3 du soufflet 1 et les écrous de l'semblagê 9,0 Le pli de plus petit diamètre c de chaque soufflet 1 piesente, dans le sens axial, un prolongement cylindrique creux qui est désigné comme l'extrémité de petit diamètre 2 du soufflet 1. Cette extrémité vient s'appliquer sur l'isolation 10 du conducteur 5. Dans le mode de réalisation représenté, le conducteur métallique rigide 5 est pourvu d'une isolation en ma matériau solide qui entoure en forme d'enveloppe au moins une partie du conducteur 5. l'isolation en matériau solide étant réalisée sous la forme dtun tube ondulé. Le raccordement mé- caniquement stable et str de l'extrémité 2 des soufflets 1 est assuré par une bande de serrage 8 en matière plastique disponible dans le commerce et très facile à appliquer.De telles bandes de serrage sont fréquemment utilisées dans les emballages. 'les fixations des deux cotés 8 et 9 de chaque soufflet individuel 1 sont peu onéreuses et faciles à appliquer et à défaire sans effort Gracie à l'appui de l'extrémité de petit diamètre 2 de chaque soufflet 1 en dehors du plan de la cloison 6, on évite que le conducteur 5 dans le plan de la cloison 6 soit entouré par une grande partie de matériau isolant avec petits entrefers d'intensité de champ élevée.On empêche ainsi la formation d'effets de couronne ou a'effluves, Te soufflet 1 situé à droite sur la figure renferme dans les plis c, b et, en partie dans le pli a , une matière de remplissage llo Cette matière de remplissage peut être une matie plastique ininflammable, expansible et présentant une faible constante diélectrique. Une matière de remplissage qui satisfait à ces conditions est par exemple le polyuréthane. On peut ainsi renforcer mécaniquement le soufflet 1 et augmenter sa résistance à l'usure. Grace aux caractéristiques élastiques de la matière de remplissage 11 ainsi que des parties qui en sont exemptes du soufflet, dans l'exemple de rSalisation représenté, le cotés tourné vers la cloison, du pli a, on a la garantie que les sollicitations mécaniques et les coups de bélier peuvent être absorbés sans risque de destruction grâce à la déformation élastique.Si un arc d'une durée exagérémenf longue venait à détériorer un soufflet, la matière de remplissage en chauffant libère le gaz servant à l'extinction de l'art Comme matière de remplissage 11, on peut également utiliser de la laine plastique ininflammable injectée dans le soufflet 1 et présentant des effets mécaniques et électriques analogues à une matière alvéolaire introduite dans le soufflet. En outre, on peut revêtir la surface tournée vers l'intérieurX c'est-à-dire vers le conducteur, des soufflets 1 d'un matériau de remplissage élastique qui'permet une adaptation optimale d'un soufflet aux exigences mécaniques et thermiques lorsqu'on l'utilise pour des traversées électriques. Pour des exigences extrtmement sévères, on utilise deux soufflets 1 remplis de matière de remplissage 11 pour une seule traversée. En résumé, on peut dire que la traversée selon l'invention s' accompagne d'avantages économiques associés à toute une série d'avantages techniques. Les avantages économiques résident dans le fait que les soufflets et leur montage sont particulièrement peu comateux, Les avantages techniques suscepti bles d'être atteints résident dans le fait que la traversée permet un cloisonnement str en m8me temps qu'un support élastique du conducteur métallique rigide. 'l'élasticité de forme et de matériau des soufflets utilisés permet d'absorber des coups de bélier sans endommagements des soufflets0 Mebme en cas d'arcs électriques usuels de l'ordre d'une seconde, lteffet de cloisonnement de la traversée reste intacts Même si on se contente que d'un seul soufflet, on obtient déjà une traversée présentant des caractéristiques satisfaisantes1 Pour des exigences de sécurité plus sévères, on peut utiliser deux soufflets dont les effets se conjuguent mutuellement. En pareil cas, on obtient l'avantage supplémentaire que le conducteur dans une large zone, aussi bien à gauche qu'à droite de la traversée, est fermé her métiquement et protégé contre l'humidité et les impuretés. R E V E-N D I C A T I O N S 1. Traversée pour une ouverture pratiquée dans une cloison pour le passage d'uh conducteur métallique rigide caractérisée par le fait qutau moins un soufflet, allant en se rétrécissant en forme detc8ne et en matériau isolant, stappuiee par une extrémité de plus petit diamètre, sur le conducteur métallique eti par une extrémité de plus grand diamètre, sur le bord de l'ouverture de la cloison 2. Traversée selon la revendication 1, pour conducteur avec isolation en matériau solide, caractérisée par le fait que le soufflet vient s'appuyer par son extrémité de plus petit diamètre sur l'isolation en matériau solide0 3. Traversée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le matériau isolant est élastiques 4. Traversée selon la revendication 3, caractérisée par le fait que comme matériau isolant on utilise un caoutchouc synthétique0 50 Traversée selon la revendication 12 caractérisée par le fait qu'une matière de remplissage élastique à faible constante diélectrique est installée tout au moins dans des zones partielles entre le soufflet et le conducteur. 6D Traversée selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'extrémité de plus grand diamètre du soufflet est vissée sur la cloison. 7* Traversée selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'extrémité de plus petit diamètre du soufflet est appliquée sur le conducteur au moyen d'une bande de serrage en matière plastiquez