Brevet FR2338583A1 — publié le 19770812

La présente invention se rattache au domaine des moyens de connexion destines à établir une liaison électrique temporaire dans les installations à courants forts, notamment en vue de réaliser une mise à la terre et/ou en court-circuit ou d'assurer la continuite electrique entre deux éléments conducteurs, par exemple deux rails d'une voie ferree pendant l'exécution d'un travail de nature à interrompre cette continuité. Dans le cas d'une mise à la terre, une telle liaison temporaire comporte en général une pince de contact se fixant sur un conducteur actif de l'instal- lation, un conducteur de liaison et une mâchoire de connexion dite "étau de terre" permettant d'établir un contact de circonstance avec un élément conducteur relié à la terre : profile d'un support de ligne, d'une charpente, rail de roulement, etc ... Deux étaux semblables reliés par un conducteur de liaison peuvent etre aussi utilisés pour assurer temporairement la continuité électrique entre deux rails, comme il vient d'être dit. La présente invention concerne particulierement les étaux de terre. L'etat actuel de la technique peut être caractérisé par les brevets français 1 262 496 et 1 328 503 ainsi que par la notice "Etaux de terre" publiée par CATU S.A. à Bagneux (Hauts de Seine) et par la page 30 du catalogue FAMECA SA à Mulhouse (Haut-Rhin). Sous la forme la plus habituelle, un tel étau presente un corps rigide ouvert en forme de mâchoire, comportant un moyen de connexion pour le raccordevent d'un conducteur de liaison et une pièce de pression mobile, coopérant avec un moyen de serrage, par exemple une vis munie d'une poignée. L'élément conducteur avec lequel le contact doit être établi est engagé dans la m choi- re et serré entre une des faces de celle-ci et la pièce de pression. Un inconvénient présenté par de tels appareils tient en particulier au fait que l'élément conducteur avec lequel on veut établir le-contact présente fréquemment une couche superficielle mauvaise conductrice : peinture, rouille, oxydes, etc ... Sous l'effet d'un fort courant de court-circuit, le claquage de cette couche donne lieu à un amorçage d'arcs qui se développent rapidement et dont les effets peuvent aller jusqu'à la fusion de l'étau ou à son expulsion par suite des effets electro-dynamiques. Un autre inconvénient tient à ce qu'une fraction importante du courant circule successivement à travers des éléments mobiles les uns par rapport aux autres : pièce de pression, vis de serrage et corps de l'étau : les points de contact entre ces éléments offrent une certaine resistance au passage du courant, certains d'entre eux sont portés à une température excessive pou vant, par exemple, entrainer le soudage de la vis dans le corps de l'étau et l'impossibilité de desserrer celle-ci. Une difficulte supplémentaire se manifeste lorsque l'élément conducteur sur lequel l'étau doit être serré présente des faces non parallèles. C'est le cas notamment de la semelle des rails de roulement. La solution consistant à munir l'étau d'une pièce de pression flottante est peu satisfaisante du point de vue de la résistance au passage du courant. Pour pallier l'inconvénient d'une couche mauvaise conductrice à la surface de l'élément conducteur, plusieurs solutions sont proposées, la plus simple consistant à munir les parties qui assurent le contact avec ledit élé- ment, de pointes ou de lames aigües et dures capables de pénétrer jusqu'au métal en perforant la couche superficielle. Une autre solution consiste à tailler la pièce de pression en forme de dents de scie et à la rendre solidaire de la vis de serrage, de telle sorte que la manoeuvre de celle-ci l'entraîne et réalise ainsi un fraisage de la couche mauvaise conductrice jusqu'au metal sous-jacent.Qu'il s'agisse de pointes, de lames, de dents de scie ou de reliefs analogues, on a toujours affaire à des formes aigües dans lesquelles le passage du courant se trouve, à un point donné, concentre dans une très faible section. Au-del d'une certaine intensité, l'eleva- tion de température est telle qu'elle produit une fusion de l'extrémité de ces reliefs accompagnée de l'amorçage d'arcs violents avec les mêmes consé- quences que celles déjà indiquées. La présente invention concerne un étau de connexion qui evite tous ces in convénients : il permet d'établir le meilleur contact possible a travers une couche superficielle mauvaise conductrice, il assure le rétablissement immédiat de ce contact dans l'éventualité d'un début d'amorçage d'arc, il of- fre au passage du courant vers le moyen de connexion la moindre résistance possible et réduit au minimum la fraction circulant entre éléments mobiles les uns par rapport aux autres. De plus, sa forme favorise la dissipation des calories développées, enfin son comportement n'est pas modifié selon que les faces de l'élément engagé dans l'étau sont ou non parallèles. En vue d'obtenir ces résultats, l'étau, objet de l'invention, se caractérise essentiellement par le fait qu'il comporte deux pièces de contact dont les axes convergent à l'intérieur de l'élément à serrer et présentant la forme d'une calotte spherique ou, de préférence, d'un cône à angle obtus à sommet arrondi dont la hauteur est petite par rapport au diamètre. L'une de ces pièces de contact est associee à une vis de serrage munie d'une poignée, per mettant de lui appliquer une très forte pression par l'intermédiaire d'une pièce susceptible de tourner librement à la fois par rapport à la vis et à ladite pièce. L'autre pièce de contact coopère avec un moyen élastique lui permettant de coulisser axialement par rapport au corps de l'étau.L'invention se caractérise également par le fait que ces deux pièces de contact sont assembles à leur base, chacune sur une. large lame de cuivre ou d'un métal bon conducteur de la chaleur et de l'électricité qui est d'autre part en contact direct avec un moyen de connexion à un conducteur de liaison. Ainsi, selon la loi des courants derivés, ces lames de cuivre assurent le transit d'une fraction tres importante du courant, de sorte que la fraction résiduelle empruntant d'autres parcours ne peut développer en aucun point une élévation de température dangereuse.Le corps de l'étau porte en outre, à sa partie inferieure, un prolongement muni à son extrémité d'une pièce d'appui, de préférence réglable en elongation et permettant de le caler sur un côté de 11elément à serrer, opposé à celui engagé dans la mâchoire. Lorsque l'étau est plus particulièrement destiné à etablir une liaison avec un rail de chemin de fer, sa forme est choisie de manière à effectuer le serrage sur la semelle du rail afin de laisser libre la partie supérieure et de ne pas faire obstacle au passage des roues de véhicules. L'élément à serrer étant engagé dans l'étau, on actionne avec la plus grande force possible la vis de serrage. La force résultante se trouve concentrée vers le sommet des pièces de contact, avec une pression par unite de surface suffisante pour ecraser et faire éclater la couche superficielle mauvaise conductrice et pour refouler le métal de 1 'élément à serrer en y creusant une empreinte de superficie notablement plus importante que les surfaces de contact des pointes ou des dents de scie antérieurement connues. Cependant la section de passage du courant ainsi obtenue est encore relativement faible et sous les plus fortes intensités envisagées, un important dégagement de chaleur ne peut manquer de se produire en ce point, mais grâce à la faible distance séparant ledit point chaud des lames de cuivre, cellesci sont en mesure de dissiper efficacement les calories produites et d'évi- ter que la température n'atteigne une valeur critique D'autre part, surtout en présence d'une couche importante d'oxydes sur la pièce à serrer, il n'est pas exclus de voir se produire un debut d'amorçage d'arcs entraînant une certaine érosion des pièces de contact mais dans ce cas, le moyen élastique associé à l'une de ces pièces, qui a éte fortement comprimé par a pression de serrage, assure immédiatement le rattrapage du Jeu et le maintien de la pression par coulissement axial de ladite piece, éteignant les arcs avant que ceux-ci aient eu le temps de se développer. Dans l'hypothèse la moins favorable, à la suite d'un très violent court-circuit, l'extrémité des pièces de contact pourra présenter des traces d'érosion plus ou moins profondes, mais selon les caractéristiques de l'invention ces pièces sont de faible volume, de faible valeur unitaire et d'un remplacement aisé, tandis que les autres éléments constitutifs de l'étau sont préserves de tout dommage. L'invention sera décrite en se référant aux figures suivantes donnees à titre d'exemples non limitatifs. - la fig. 1 représente une vue en coupe en élévation d'un étau de terre con forme à l'invention supposé serré sur un rail de chemin de fer et muni de son conducteur de liaison. - la fig. 2 représente une vue en plan du même mode de réalisation. L'étau est essentiellement constitué d'un corps massif 1 présentant vers l'avant une ouverture 2 en forme de mâchoire. A sa partie supérieure audessus de cette mâchoire 2 le corps 1 porte un trou taraudé 3 sur lequel est engagée une vis 4 dont la tête 5 est munie d'une poignée 6 de longueur assez grande pour permettre à un opérateur d'exercer un couple de serrage important. A sa partie inférieure au-dessous de la mâchoire 2 le corps 1 porte un logement 7 dont la base est perçée d'un trou 8 dans lequel peut coulisser le corps cylindrique 18c dont il sera question plus loin. A son extrémité posterieure le corps 1 est muni d'un moyen de connexion à un câble de liaison constitue d'une piece plane épaisse 9 perçée de trois trous à l'arrière un de ces trous reçoit une vis 10 munie de son ecrou 11 permettant de serrer par exemple une cosse 12 assemblée à l'ex trémité d'un câble de liaison 13, à l'avant les deux autres trous recoivent chacun une vis 14a - 14b dont l'extrémité filetée s'assemble dans le corps 1. Le corps 1 est prolonge vers l'avant par un systeme d'appui et de guidage constitué de deux tiges cylindriques 15a - 15b portant à leur extrémité une butée 16. Ce système d'appui et de guidage peut être rendu réglable en élongation par des moyens aisés à concevoir et qu'il n'est pas nécessaire de décrire plus amplement. L'interieur de la mâchoire 2 est muni de deux pieces de contact 17 - 18 orientées l'une vers l'autre sous un angle obtus, leurs axes 17a - 18a convergeant à l'intérieur de la mâchoire 2 dans la région ou doit pren dre place l'élément conducteur sur lequel on désire établir une liaison, par exemple un rail 19 représenté en traits mixtes. Ces deux pièces de contact 17 - 18 présentent la forme génerale d'un cône à angle obtus dont la pointe est arrondie.Elles pourraient également revêtir une forme analogue telle qu'une calotte spherique. Ces deux pièces de contact 17 - 18 sont fixées chacune sur une lame de cuivre ou d'un métal bon conducteur de la chaleur et de l'électricité 20a - 20b qui se prolongent vers l'arrière et viennent s'appliquer sur les faces de la pièce de connexion 9 contre lesquelles elles sont-serrées par les vis 10- - 14a et I4b. Au-dessus de la partie conique constituant proprement la piece de contact 17 on trouve successivement une partie cylindrique filetee sur une faible hauteur 17b, un épaulement 17c et un corps cylindrique 17d. La partie filetee 17b reçoit un écrou 21 permettant de serrer cet ensemble sur la lame 20a en prenant appui sur ltepaulement 17c. D'autre part sur le corps cylindrique 17d sont placées successivement deux rondelles élastiques 22a - 22b et une piece intermédiaire 23 disposée de manière à transmettre la pression de la vis 4 à l'épaulement 17c à travers les rondelles élastiques 22a - 22b, ladite piece intermédiaire 23 étant libre de tourner aussi bien par rapport à la vis 4 que par rapport à la piece de contact 17 et à son prolongement. Au-dessous de la partie cônique constituant proprement la piece de contact 18 on trouve successivesent une partie cylindrique filetée sur une faible hauteur 18b recevant un écrou 24 permettant de serrer cet ensemble sur la lame 20b. La pièce de contact 18 se prolonge enfin par un corps cylindrique 18c dont l'extrémité pénètre librement dans le trou 8 et sur laquelle est engagé un empilement de rondelles élastiques telles que 25a 25b. L'etau ainsi décrit est engagé sur le rail 19, l'opérateur exerce sur la poignée 6 un effort de serrage aussi grand que possible, effort qui à travers la vis 4, la pièce intermédiaire 23 et les rondelles 22a -- 22b est transmis à l'épaulement 17c de la pièce de contact 17. Le fait que la pièce intermédiaire 23 puisse tourner librement par rapport aux autres pièces avec lesquelles elle se trouve en contact evite de transmettre å la piece de contact 17 le mouvement de rotation de la vis 4 ce qui pour rait provoquer un dérapage et un déplacement de ladite pièce de contact 17 sur la surface du rail 19.D'autre part lteffort de compression ainsi produit se transmet à travers la semelle du rail 19 à la pièce de contact 18 et comprime fortement les rondelles 25a - 25b . dont l'eyFilement prend appui sur le fond du logement 7. En raison de la flexibilité de la lame 20b, la pièce de contact 18 se déplace vers le bas, le corps cylindrique 18c coulissant dans le logement 7. De la même manière, la flexion de la lame 20 accompagne le déplacement de la piece de contact 17 sous la pression de la vis 4. Si un violent courant de court-circuit vient à provoquer une certaine érosion des extrémités des pièces de contact 17 ou 18, la force emnagasinée dans ces rondelles 25a - 25b ... assure le rattrapage du jeu, le corps cylindrique 18c se deplaçant alors vers le haut. Les rondelles élastiques 22a - 22b jouent dans une moindre mesure un rôle analogue. La présente description a ete limitée à un mode de réalisation conçu spécifiquement pour s'adapter aux rails de chemin de fer, il est clair que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, en transposer les éléments sous d'autres formes ou en faire varier le nombre et la disposition. REVENDICATIONS 1 - Etau de connexion destiné à établir une liaison électrique à très for te intensité avec un élement conducteur rigide pouvant présenter des faces non paralleles, tel qu'un profile metallique et particulierement un rail, ledit étau comprenant essentiellement un corps métallique ri gide ouvert en forme de mâchoire où peut s'engager ledit élément con ducteur, un moyen de serrage et un moyen de raccordement à un conduc teur de liaison, caractérisé en ce que la mâchoire porte au moins une pièce de contact en forme de cône à angle obtus arrondi à son sommet ou de calotte sphérique coopérant avec au moins un moyen élastique sus ceptible de produire le déplacement de ladite pièce de contact en vue de la maintenir fortement appliquée contre ledit élément conducteur ri gide. 2 - Etau de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une pièce de contact est fixee sur une lame de métal bon conduc teur de la chaleur et de l'électricité et en ce que ladite lame est fixee d'autre part à un moyen de raccordement à un conducteur de lia- son. 3 - Etau de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com porte au moins deux pièces de contact orientées l'une vers l'autre sous un angle obtus dont le sommet est à l'intérieur de la mâchoire. 4 - Etau de connexion selon la revendication 1, caractérise en ce que le moyen de serrage est une vis susceptible d'exercer une pression sur une pièce de contact par l'intermédiaire d'au moins une pièce susceptible de tourner librement par rapport à ladite vis et à ladite pièce de contact. 5 - Etau de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de l'étau comporte un prolongement muni d'une butée, permettant de caler ledit étau sur un côté de l'élément conducteur rigide, opposé à celui engagé dans la mâchoire.