Brevet FR2320642A1 — publié le 19770304

La présente invention se rapporte au domaine des électrodes de prise de terre employées notamment dans les installations de production, de transport et d'utilisation de l'énergie électrique. On utilise fréquemment à cet effet des piquets de mise à la terre formes d'une barre d'acier portant un revêtement de cuivre d'une épaisseur de quelques dixièmes de millimetre. Lorsque ces piquets doivent être implantes dans le sol à des profondeurs assez grandes, ils sont fractionnes en élé- ments dont la longueur n'excède généralement pas 2 à 3 m-et, à mesure de leur pénétration dans le terrain, un certain nombre desdits éléments sont assemblés bout à bout au moyen de manchons de jonction. L'etat actuel de la technique peut être défini en se reportant aux brevets français 1 312 049 (Etablissements CATU) et 2 140 846 (LEDOUX). Selon un mode de réalisation usuel, l'assemblage se fait par vissage, les extrémités des éléments de piquets étant filetées et l'intérieur des manchons etant taraude. Ce mode d'assemblage ne presente pas toujours une entière sécurité car, sous l'action des chocs et des vibrations en cours de fonçage, les parties visses peuvent tendre à se desserrer. Selon un mode de réalisation également connu, l'assemblage est obtenu par coincement conIque.: les manchons présentent alors un alésage légèrement tronconique et les extrémites des éléments de piquets sont elles-mêmes usinees en forme tronconique. Si le métal choisi pour la confection des manchons présente une élasticité convenable, ce mode d'assemblage confère une tres grande sécurité car l'action des chocs en cours de fonçage tend à accentuer le coincement de chaque extrémité d'élément de piquet dans l'alesa- ge de manchon correspondant. Toutefois un inconvénient de ce mode de réalisation tient à ce que la forme tronconique des extrémités des éléments est obtenue par enlèvement de métal aux dépens du revêtement de cuivre et, en raison de la faible épaisseur de ce dernier, il a pour effet de dénuder la barre d'acier sur une certaine longueur.Etant donné d'autre part que l'étanchéité de l'assemblage vis- -vis de la penetration d'humidite n'est généralement pas assuree, 81 existe un risque élevé de corrosion à l'intérieur du manchon lorsque celuici se trouve enfoui dans un terrain humide, corrosion qui peut prendre des proportions d'autant plus importantes qu'il existe une assez grande surface d'acier denudée, en présence de cuivre d'une part et de l'alliage cuivreux constituant habituellement le manchon d'autre part. Cette consideration est essentielle dans la mesure où la jonction en tre deux éléments de piquets peut avoir à assurer le passage de courants électriques de forte intensité et où on est en droit d'exiger d'une prise de terre un service sans defaillance pendant plusieurs dizaines d'années. Or la corrosion peut, au bout d'un certain temps, compromettre sérieusement la qualité du contact électrique. La presente invention concerne une amelioration des- moyens de jonction d'éléments de piquets par coincement cônique. Elle s'étend également à un procedé d'usinage permettant de former aux extrémités des éléments de piquets, une terminaison tronconique présentant les caractéristiques distinctives de l'invention. Elle permet d'obtenir des jonctions dans lesquelles la surface d'acier non protégée par revêtement de cuivre est limitée à la section droite de la barre et qui, par ailleurs, presentent une étanchéité rigoureuse à la pénétration d'humidite à I'intérieur du manchon. Les jonctions ainsi réalisees sont en conséquence à l'épreuve de tout risque de corrosion interne. Une caractéristique essentielle de l'invention est que le revêtement de cuivre d'un element de piquet s'etend en épaisseur appréciable et régulière sur la terminaison tronconique coopérant avec le manchon de jonction, à la différence des modes d'exécution habituels dans lesquels au moins une partie de ce revêtement est enlevée par usinage. Une autre caractéristique essentielle de l'invention est que le revêtement de cuivre présente, à la base de la partie tronconique, un bourrelet ou une surépaisseur et que la forme et les dimensions du manchon sont telles que, lors du formage de cette partie tronconique dans le manchon, ce bourrelet ou surépaisseur se trouve comprimé et étiré à l'intérieur dudit manchon et réalise ainsi un joint étanche. En vue d'obtenir les résultats précédemment énoncés l'invention s'é- tend à un procédé de formage mécanique des terminaisons tronconiques des éléments de piquets caractérisé principalement en ce que ledit formage est obtenu par la pression de galets en rotation à la fois sur eux-mêmes et par rapport à la barre. Cette dernière expression s'entend dans son sens le plus large, c'est-à-dire que selon le cas, les galets peuvent tourner en satellites autour de l'axe de la barre ou, au contraire, peuvent demeurer à la même place, la barre etant alors animee d'un mouvement de rotation. Selon une caractéristique de l'invention, les axes desdits galets sont fixés sur un bâti commun. Dans un premier mode de réalisation, les galets sont cylindriques et leurs axes sont inclinés sur le bâti selon un angle fixe voisin de celui de la terminaison tronconique des éléments de piquets. Dans un autre mode de réalisation, l'angle des axes des galets-peut se modifier légèrement au cours de l'opération de formage. Dans un troisieme mode de réalisation, les galets présentent une forme tronconique dont l'angle est peu different de celui de la terminaison tronconique des éléments de piquets. L'invention sera décrite en se référant aux figures suivantes données à titre d'exemples non Timitatifs. La Fig. 1 représente une vue en coupe de l'extrémité d'un élement de piquet conforme à l'invention. La Fig. 2 représente une vue en coupe de l'assemblage d'un élément de piquet semblable à celui de la Fig. 1 et d'un manchon de raccordement dont on a figuré seulement la moitie supérieure. La Fig. 3 représente une vue schématique d'un dispositif de formage d'un élément de piquet conforme à l'invention, mettant en oeuvre des galets cylindriques inclines portes par un bâti. La Fig. 4 représente schématiquement le principe d'une variante du dispositif de formage mettant en oeuvre des galets cylindriques dont l'inclinaison peut varier par rapport à l'élément de. piquet. La Fig. 5 représente une vue schématique d'un dispositif de formage d'un élément de piquet conforme à l'invention, mettant en oeuvre des galets tronconiques portes par un bâti. La Fig. 6 représente une vue schématique d'un bâti support de galets portant un outil de coupe destiné à executer un chanfrein a l'extrémité de l'élément de piquet. Dans les figures qui viennent d'être énoncées l'angle de la terminaison tronconique des éléments de piquet et les anales des différentes parties par rapport à celui-ci ont été volontairement exagérés. Dans la pratique cet angle est généralement de l'ordre de 1" à 1,30 . En se reportant à la Fig. 1 on voit que l'élément de piquet 1 est cons titué d'un barreau d'acier 2 sur lequel est applique un revêtement de cuivre 3. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention ledit revêtement de cuivre 3 s'étend jusqu'à l'extrémité de la terminaison tron conique 4 de l'élément de piquet, sous une épaisseur régulière et peu diffé- rente de celle du reste de l'élément, ledit revêtement formant au surplus à la base de la terminaison tronconique 4 un bourrelet ou surépaisseur 5. La Fig. 2 montre l'assemblage de l'extrémité d'un élément de piquet 1 avec un manchon de jonction 6 presentant deux parties semblables et opposées de part et d'autre d'un axe transversal 7. Chacune de ces deux parties pre- sente un alesage 8 légèrement tronconique, présentant par rapport à son axe longitudinal un angle légèrement plus petit que celui de la terminaison tronconique 4 de l'élément 1 et un diamètre d'entree légèrement plus petit que celui du bourrelet ou surépaisseur 5. Le manchon de jonction 6 est exécuté dans un métal présentant une certaine élasticité. La profondeur de l'alésage 8 est telle que, compte tenu de l'élasticité du metal, l'extrémité de la terminaison 4 ne puisse pas venir buter dans le fond dudit alesage lorsque l'assemblage est complètement emmanché a force.Lorsque des percussions sont appliquées selonl'axe commun du piquet et du manchon dans la direction in diquée par la flèche 9 la terminaison tronconique 4 pénètre à force dans le manchon 6 en provoquant d'une part un leger gonflement dudit manchon, d'autre part un effet de compression et d'étirage du bourrelet 5 qui se trouve ainsi applique avec une très forte pression contre les parois de l'alésage 8 et constitue de la sorte à l'entrez dudit alésage un joint étanche à la pé nitration d'humidité. Selon un premier mode d'exécution du formage de l'extrémité tronconique 4 représente par la Fig. 3, on utilise pour cette opération des galets cylindriques tels que 10a, 10b, .. dont les axes de rotation îîa, llb, passent par les rayons d'un cercle concentrique à l'axe 12 du piquet 1 formant entre eux des angles égaux. Lesdits axes îîa, llb .. sont portés par un bâti commun 13 et presentent par rapport à l'axe commun 12 un angle fixe d égal ou peu different de celui de la terminaison tronconique 4.Le bâti 13 et l'élément de piquet 1 sont animes l'un par rapport à l'autre et autour de l'axe commun 12 d'un mouvement de rotation qui peut être obtenu soit en immobilisant le piquet 1 et en entraînant le bâti 13 soit, au contraire, en faisant tourner le piquet 1 sur l'axe 12 et en maintenant immobile le bâti 13. Sous l'effet de ce mouvement les galets 10a, lOb sont à leur tour entraînés en rotation autour de leurs axes respectifs îîa, llb. Dans l'un ou l'autre cas le bâti 13 et le piquet 1 sont progressivement poussés l'un vers l'autre sous l'action d'une force axiale symbolisée par la flèche 14. La circonférence tangente aux génératrices des galets 10a, 10b a l'entrée du bâti 13 est légèrement plus grande que le diamètre initial de l'élément de piquet 1 tandis que du côté opposé elle est légèrement plus petite que celui-ci.Sous l'action-de la force symbolisée par la flèche 14 l'extrémité du piquet 1 avance progressivement entre les galets, subissant de la part de ceux-ci une très forte pression qui d'une part réduit son diamètre en lui faisant prendre une forme tronconique conforme à l'invention c' est-a-dire en déformant a la fois le barreau d'acier 2 et son revêtement de cuivre 3, dont l'épaisseur demeure régulière et peu différente de sa valeur initiale, toutefois une petite fraction dudit revêtement de cuivre se trouve refoulée vers l'entrée du bâti et vient former a la base de la terminaison tronconique un bourrelet ou surepaisseur 5 conforme à l'invention. Selon une variante de ce procede de formage mécanique représentée sché matiquement par la Fig. 4 ou il n'est représente qu'un seul galet cylindrique 10 l'axe 11 de chaque galet-se trouve initialement dans une position 11.1 sensiblement parallèle a l'axe 12 du piquet 1 tandis que la circonférence tangente aux génératrices du galet 10 présente un diamètre sensiblement égal a celui de l'élément de piquet 1. Ledit élément de piquet 1 est engagé entre les cylindres 10 sur une profondeur sensiblement egale a celle de la terminaison tronconique que l'on se propose de former. Le bâti 13 et le piquet 1 sont alors mis en rotation l'un par rapport à autre tandis que les axes 11 des galets sont soumis à une force symbolisée par la fleche 15 tendant à les incliner vers le centre dans une position 11.2 présentant par rapport à la position initiale un angle X- peu différent de celui de la terminaison trsnconique que l'on se propose de former. Bien entendu d'autres variantes peuvent etre imaginées sans sortir du cadre de l'invention, par exemple une variante mettant en oeuvre des galets cylindriques dont les axes présentent une inclinaison constante mais se rapprochent progressivement de l'axe 12 de l'élément de piquet à mesure de l'avancement de l'opération. De même la forme des galets ou la variation de leur inclinaison pourraient être modifiées afin de donner a l'extrémité du piquet une forme présentant deux sections tronconiques d'angles différents telle que celle decrite par le brevet français 2 140 846. Selon un deuxième mode d'execution du formage de la terminaison tronconique réprésenté par la Fig. 5, on utilise pour cette opération des galets tronconiques tels que 16a, 16b ... dont l'angle est égal ou peu différent de celui de la terminaison tronconique que l'on se propose de former. Les axes tels que 17a, 17b ... desdits galets sont portés par un bâti commun 13 et disposes parallèlement a l'axe commun 12 du piquet 1 et du bâti 13. Le bâti 13 et l'élément de piquet 1 sont animés l'un par rapport à l'autre et autour de l'axe commun 12 d'un mouvement de rotation. La circonférence tangente aux génératrices desdits galets à l'entrée du bâti est légèrement plus grande que le diamètre initial de l'élément de piquet 1.Sous l'action d'une force symbolisée par la fleche 14 l'extrémité du piquet 1 avance progressivement entre les galets, subissant une tres forte pression dont les effets sont semblables à ceux décrits pour le premier mode d'exécution représente par la Fig. 3. Selon une autre caracteristique de l'invention représentée par la Fig.6 dans laquelle, pour simplifier, on n'a représenté qu'un seul galet 10, le bâti 13 porte un outil de coupe 18 disposé de telle sorte que dans la phase terminale du formage de la terminaison tronconique 4 il se produise à l'ex trématé de celle-ci- un léger enlèvement de métal formant un petit chanfrein 19. Ce chanfrein a pour but d'eviter la formation d'un "champignon" de métal sous l'action des percussions appliquées à l'extrémité du piquet opposée au manchon de raccordement lorsque l'on procede à son fonçage dans le sol. R E V E N D I C A T I O-N S 1 - Système de jonction pour des éléments de piquets de prise de terre formés d'une barre d'acier revêtue de cuivre, dont au moins une extrémité présen te une terminaison tronconique pouvant cooperer par coincement avec un manchon de raccordement, caractérisé en ce que le revêtement de cuivre s'étend sur la terminaison tronconique en épaisseur régulière et peu dif férente de celle du reste de la barre. 2 - Système de jonction selon la revendication 1 caractérisé en ce que le re vêtement de cuivre présente a la base de la terminaison troncônique un bourrelet ou une surépaisseur et en ce que le manchon de raccordement pré sente une forme et des dimensions telles que, lorsque ladite terminaison tronconique est emmanchée a force dans ledit manchon, ledit bourrelet ou surepaisseur se trouve comprimé et étire de manière à réaliser un joint étanche. 3 - Procéde pour la fabrication d'un élement de piquet de terre selon les re vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la terminaison tronconique du dit élément est obtenue par déformation mécanique sous la pression d'au moins deux galets en rotation sur leur axe et en rotation par rapport a l'élément de piquet. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les galets pré- sentent une forme cylindrique et en ce que leurs axes sont fixés sur un bâti commun, lesdits axes étant inclinés par rapport à celui de lXele- ment de piquet sous un angle peu différent de celui de la terminaison tronconique. 5 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les axes des ga lets sont fixés sur un bâti commun et en ce que lesdits galets presen tent une forme tronconique dont l'angle est peu différent de celui de la terminaison tronconique de l'élément de piquet 6 - Procédé selon la revendication 3 et l'une des revendications 4 ou 5, ca ractérisé en ce que le bâti supportant les galets est fixé perpendicu lairement l'axe de l'élément de piquet et en ce que ledit élément est soumis simultanément à un mouvement de rotation sur lui-même et à une poussée vers le centre de l'espace compris entre les galets. 7 - Procedé selon la revendication 3, l'une des revendications 4 ou 5 et la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des axes des galets par rapport au bâti peut varier à mesure de l'avancement de la déformation mécanique de l'extrémité de l'élément de piquet. 8 - Procédé selon la revendication 3 et une des revendications 4 ou 5, ca ractérisé en ce que le bâti supportant les galets porte un outil dispo sé de manière à usiner un chanfrein à l'extrémité de l'élément de pi quet.