Brevet FR2373179A1 — publié le 19780630

L'invention concerne un vase de compensation pour des installations de câbles électriques à haute tension, vase dans l'intérieur duquel est disposé au moins un corps creux déformable constitué d'une matière plastique, ou d'une matière analogue, flexible, imperméable, en particulier résistante à l'huile, le volume de ce corps creux étant susceptible d'être modifié en fonction de la pression. De tels vases de compensation trouvent leur utilisation dans des installations de câbles à huile, comme réservoirs d'huile pour maintenir une pression statique huile prédéterminée ou bien pour recueillir l'huile expulsée sous pression d'un câble lors de l'échauffement d'un tronçon de ce câble. Mais ces vases sont également utilisés sous une forme modifiée comme "compensateurs de pression" pour des installations de câbles à pression de gaz, c'est-à-dire à gaz d'isolation. Quelques types d'application d'un tel vase de compensation dont l'efficacité repose essentiellement sur la modification de volume, adaptée aux différentes circonstances, des corps creux qui y sont logés, sont décrits dans le DT-AS 1 665 401, dont la teneur concerne toutefois principalement la réalisation de l'installation de câbles elle-même.Un vase de compensation connu du type initialement mentionné, ainsi que son mode de fonctionnement, sont décrits, entre autres, dans le DR Ps 644 398 concernant un vase d'expansion pour câbles et appareils électriques, avec un remplissage à partir d'une matière d'isolation fluide et une ou plusieurs chambres d'expansion, remplies de gaz, en un matériau non métallique. Ce document concerne également la réalisation de ces chambres et leur mode de fonctionnement. Bien qu'ainsi, comme il en résulte par exemple du brevet précité, la disposition de corps creux déformables non métalliques à l'intérieur d'un tel vase de compensation fut déjà connue antérieurement, leur utilisation n'a cependant pas pu Jusqu'à ce jour s'imposer dans la pratique, car ils n'étaient pas en mesure de soutenir les exigences qui leur étaient imposées et provoquaient ainsi une défaillance prématurée des vases de compensation ainsi équipés.Cela tenait à la résistance insuffisante du matériau de leur paroi vis-å-vis de l'huile ou du gaz isolant qui les baignait, et/ou à la résistance mécanique insuffisante, notamment à la résistance à la flexion et à ltélasticité de la paroi de ces corps creux connus ou de ces cellules de compensation, présentant la plupart du temps la forme d'un ballon et soumis A une expansion avec une contrainte croissante à l'allongement ou bien soumis à une compression, et compte tenu des efforts alternés agissant sur eux au cours de longues périodes de temps.De ce fait, on a toujours dû revenir, malgré le coût élevé de leur fabrication, au soufflet d'expansion connu en tôle métallique mince ou bien au corps de cellule réalisé à partir de membranes métalliques, pour pouvoir garantir la sécurité de fonctionnement à long terme souhaitée pour le vase de compensation ainsi que pour l'ensemble de l'installation de câbles ainsi équipée. La présente invention a pour but de créer un-vase de compensation, d'une fabrication simple et donc économique, et comportant au moins un corps creux déformable, ce vase, malgré son prix de revient fortement réduit, présentant les caractéristiques nécessaires d'une résistance élevée pendant une longue dure, d'imperméabilité, ainsi qu'une résistance prolongée vis-à-vis des milieux agissant sur lui, comme notamment l'huile et/ou le gaz d'isolation ou le gaz sous pression. L'invention concerne à cet effet un vase-du type cidessus, caractérisé en ce que le corps creux déformable est constitué de façon qu'au moins une partie de ce corps puisse être ployée, tandis que la paroi qui le limite est maintenue dans l'ensemble exempte de contrainte, notamment exempte de sollicitation à l'allongement, aussi bien lorsque l'espace interne du vase de compensation est rempli, c'est-a-dire soumis & la pression, que lorsqu'il est à peu prés vide, c'est-à-dire sans pression, la paroi du corps creux étant prévue avec au moins une zone susceptible d'être ployée, tandis que le corps creux revêt une forme à peu prés identique a' celle de l'espace interne du vase de compensation lorsque la zone ployée de ce corps creux se déplie. Essentielle apparait ici l'idée de base de l'invention consistant à réaliser le corps creux de façon telle qu'il soit effectivement déformable par suite des différences des pressions agissant tantôt de l'intérieur, tantôt de l'extérieur sur sa paroi pour modifier son volume en le réduisant ou en l'augmentant, sans que cependant des contraintes mécaniques notables, en particulier des contraintes de traction et d'extension, se manifestent dans la paroi entourant le corps creux. Les expériences pratiques ont en effet démontré que ces sollicitations mécaniques de la paroi ont abouti à une usure ou même à une mise hors service prématurée des cellules de compensation connues mises à l'oeuvre jusqu'à maintenant dans de tels buts, et constituées d'un matériau naturel ou synthétique s'apparentant au caoutchouc, résistant à l'huile et suffisamment élastique. Du fait que la paroi délimitant le corps creux d'un vase de compensation selon l'invention peut se ployer, ou bien que des parties ou fractions de cette paroi peuvent se ployer, permet une déformation maximale du corps creux sans sollicitation mécanique notable de la paroi.En même temps, l'adaptation du corps creux à la forme de l'espace interne du vase de compensation assure un maximum de la modification de volume du corps creux susceptible d'être atteinte, et par là même, une efficacité optimale du vase de compensation. Dans une réalisation préférentielle de l'invention, le corps creux revêt la forme d'un coussin en caoutchouc synthétique avec des garnitures incorporées en tissu de polyamide, grâce à quoi les caractéristiques souhaitées du corps creux sont garanties à long terme dans une large mesure, avec un prix de revient de fabrication relativement faible, qu'il s'agisse du corps creux lui-même aussi bien que du vase de compensation qui l'entoure, dont la réalisation spatiale n'est alors plus liée, comme c'était à peu prés le cas avec les corps creux classiques constitués par des soufflets à plis, à une forme déterminée dépendant du corps creux. Dans une autre réalisation de l'invention, il est prévu au moins deux corps creux déformables se complétant pour garnir la forme de l'espace interne du vase de compensation.Cette forme de réalisation de l'invention est particulièrement avantageuse, lorsque les conditions de mise en oeuvre exigent de grandes modifications de volume du milieu d'isolation à compenser et, en conséquence, des déformations importantes du ou des corps creux disposés à l'intérieur du vase de compensation. I1 est enfin avantageux, dans une autre forme de l'invention, que le corps creux ou au moins l'un des corps creux, soit équipé avec une armature de raccordement, éventuellement réglable pour permettre d'y amener un fluide sous pression, notamment un gaz. Ceci donne la- possibilité d'une "précompression" du corps creux disposé dans le vase de compensation. Par "précomprimés", les spécialistes désignent des corps creux tels que leur intérieur est rempli de façon permanente avec un gaz comprimé au-dessus de la pression atmosphérique courante.L'amenée du gaz sous pression peut, éventuellement, steffectuer en une fois, après quoi l'armature est fermée de façon durable, par exemple au moyen d'un clapet de retenue, et l'armature de raccordement est enlevée, par exemple pour la mise en oeuvre du vase de compensation comme réservoir d'huile dans une installation de câbles sous pression d'huile.Dans le cas dtinstallation simple de câbles à huile, l'air à pression atmosphérique enfermé dans le corps creux lors de la fabrication de ce lui -ci ou le gaz introduit dans ce corps creux pour assurer une fonction analogue du vase de compensation comme réservoir d'huile d'ùne telle installation, est tout à fait-suffisant, car la déformation avec réduction de volume du corps creux intervient pour une pression mesurée du fluide d'isolation, peut être en conséquence de l'échauf- fement de celui-ci, et l'augmentation de volume du corps creux intervient-par dépression, peut-être par suite du refroidissement du fluide d'isolation remplissant le câble et aussi partiellement le vase de compensation. Par ailleurs, il est avantageux, notamment pour la mise en oeuvre du vase de compensation comme compensateur de pression d'installation de câbles isolés au gaz ou à gaz sous pression, de pouvoir ajuster la pression interne du'ou des corps creux aux différentes conditions de fonctionnement par une admission supplémentaire ou un échappement du fluide sous pression interne, en utilisant l'armature de raccordement laissée en place. Dans une autre réalisation de l'invention, il est avantageux que le vase de compensation revête la forme d'une sphère. Cette forme, optimale du point de vue de la sollicitation à la pression du vase, est également favorable du point de vue de la technique de fabrication, car dans ce cas les demi-coquilles du vase, reliées ensemble au moyen d'un cordon de soudure périphérique unique, peuvent être économiquement fabriquées à l'extérieur, coquilles dans lesquelles, et ceci n'est possible qu'avec un corps creux réalisé conformément à l'invention, le corps creux qui est alors dans son état non ployé et qui est donc également de forme sphérique, est introduit.Dans une autre forme de réalisation également avantageuse, le vase de compensation revêt à peu près la forme d'une coquille, par exemple d'un ellipsoïde ou d'un disque, qui est réalisé avec l'avantage technique de fabrication précédemment mentionné. Ceci entraîne sans doute une contrainte plus élevée de la paroi du vase au voisinage du cordon de soudure, mais apporte 1davantage supplémentaire d'un encombrement notablement plus réduit de ce vase de compensation. Dans une autre forme de réalisation également avantageuse de l'invention, le vase de compensation revêt à peu prés la forme d'un tonneau, grâce à quoi il peut répondre de façon optimale à des exigences de fonctionnement déterminées, ou à des conditions locales.Les avantages de l'invention résident, d'une part, dans la possibilité ainsi créée d'une fabrication essentiellement moins complexe et donc plus favorable au point de vue coût des corps creux, qui ne doivent plus maintenant, comme c'était alors habituellement le cas, être assemblés à partir d'éléments de pression en tôle profondément emboutie et étamée, reliés ensemble par soudure; d'autre part, dans la possibilité d'adaptation presque illimitée du corps creux selon l'invention à des formes quelconques du vase de compensation en conséquence de la diversité des principes technologiques de fabrication. En outre, dans ce cas, les dispositions jusque-là nécessaires pour réduire le frottement de la paroi ainsi que pour positionner le corps creux à l'intérieur du vase de compensation, deviennent inutiles.Ceci, à son tour, permet de simplifier de façon importante la conception du vase de compensation et de le fabriquer avec une dépense nettement plus faible. Comme autre avantage de l'invention, il y a lieu de considérer en outre que la précompression précédemment mentionnée, nécessaire notamment dans le cas de longueurs de câbles en pente, peut être effectuée ultérieurement, par exemple sur le lieu de montage, si bien que le magasinage de vases de compensation, comme notamment des réservoirs d'huile, avec des corps creux se trouvant sous une précompression différente, ou bien la nécessité d'une fabrication particulière selon le besoin, se trouvent supprimés.La détermination de la pression interne dans chaque corps creux s'effectue beaucoup plus en tenant compte des exigences propres à chaque installation - dans le cas d'une fabrication et d'un magasinage de vases de compensation dans l'ensemble du même type directement avant ou pendant le montage du vase de compensation ou, comme cela a été précédemment mentionné, en cas de nécessité, également pendant le fonctionnement de l'installation. D'autres avantages de l'invention notamment vis-à-vis des cellules de compensation de pression connues en matériau semblable au caoutchouc résident dans les faibles sollicitations mécaniques de la paroi ou des parois des corps creux selon l'invention, obtenues grâce à la possibilité de ployage de ces corps creux. De ce fait, malgré l'épaisseur relativement mince de la paroi et la faible dépense de matériel correspondante, une durée de vie élevée-du corps creux est garantie, et simultanément la perméabilité au gaz, jusque-là inévitable à cause de-l'extension élevée de la paroi en matière plastique ou analogue, et qui, en conséquence de la pénétration du fluide sous pression, par exemple de l'airs dans huile d'isolation, peut éventuellement entratner, dans le cas des cables à l'huile, des phénomenes d'ionisation particulierement néfastes, se trouvent supprimés.Enfin, l'invention écarte également le risque d'une déchirure ou d'un éclatement du corps creux à la suite d'une modification brutale du volume maximal du fluide d'isolation dans le cas d'une chute soudaine de pression dans le câble, par exemple du fait d'une lésion mécanique extérieure de celui-ci, car maintenant le corps creux, même lors d'un accroissement maximal de volume, reste dans l'ensemble exempt de tension et dans le cas d'une vidange soudaine complète du vase, s'applique dans tous les cas à la surface interne de celui-ci. L'invention va être décrite plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels - La figure 1 représente en coupe horizontale et vue par dessus une forme de réalisation de l'invention; - La figure 2 est une coupe transversale de la forme de réalisation selon la figure 1 dans le cas où le vase de compensation est partiellement vide; - La figure 3 représente également en coupe transversale la même forme de réalisation lorsque le vase est complètement vide; - La figure 4 représente en coupe horizontale et vue de dessus une autre forme de réalisation de l'invention avec un vase de compensation revêtant à peu près la forme d'une coquille; - La figure 5 est une section transversale de la forme de réalisation selon la figure 4 dans le cas d'un vase partiellement vide; ; - La figure 6 représente la même forme de réalisation dans le cas d'un vase entièrement vide; - La figure 7 représente en coupe transversale en vue frontale une autre forme de réalisation de l'invention avec un vase de compensation revêtant à peu près la forme d'un tonneau; - La figure 8 représente en coupe longitudinale la forme de réalisation selon la figure 7, dans le cas d'un vase partiellement vide; - La figure 9 représente également en coupe longitudinale la même forme de réalisation que dans les figures 7 et 8 dans le cas d'un vase entièrement vide. Sur les figures, la référence 1 désigne un vase de compensation et la référence 4 un corps creux disposé dans l'espace interne 3 de ce vase, et susceptible d'être déformé pour modifier son volume, la paroi 5 de ce corps creux comportant au moins une zone 6 susceptible d'être ployée. Pour relier le vase de compensation à une installation de câbles, par exemple à une longueur de câbles à huile, ce vase de compensation, dans toutes les formes de réalisation de l'invention, est équipé d'une armature de raccordement 2 indiquée schématiquement. Le corps creux 4 peut également être équipé d'une armature de raccordement 7 aboutissant à l'extérieur, et éventuellement réglable, et qui permet d'établir ultérieurement la pression à l'intérieur du corps creux, ou aussi de la régler pendant le fonctionnement de l'installation de façon correspondante aux exigences. Le corps creux 4 est réalisé sous la forme d'un coussin adapté à peu près à la forme de ltespace interne 3 du vase de compensation, la paroi 5 de-ce coussin s'appliquant au moins par endroits à la paroi interne du vase de compensation 1 lorsque la zone de ployage 6 ou 2 ou plusieurs zones analogues sont déployées. Si maintenant l'espace interne du vase de compensation 1, comme cela est représenté sur les figures 2, 5 et 8, est rempli partiellement avec un fluide sous une pression plus élevée que celui qui sue trouve à l'intérieur du corps creux 4, ce qui correspond à peu près à l'état de fonctionnement habituel, alors, au moins dans la partie de la zone de ployage ou zone 6, la paroi 5 du corps creux 4 est déprimée par la pression ou même retroussée vers l'intérieur et, ainsi son volume est réduit jusqu'à ce que, du fait de l'extension du fluide introduit dans le vase de compensation, et compte tenu d'un faible accroissement simultané de la pression à l'intérieur du corps creux 4, l'équilibre souhaité soit atteint. Lors de l'écoulement du fluide d'isolation et d'une réduction de pression de celui-ci, la partie de la zone de ployage déprimée de la paroi 5 sera pressée vers l'extérieur par suite de l'effet de pression du gaz se trouvant dans le corps creux et qui a maintenant une pression plus élevée que le fluide extérieur, et le corps creux 4 sera éventuellement agrandi jusqu'aux surfaces qui l'entourent de tous côtés et jusqu'à remplir complètement l'espace interne du vase de compensation 1 . comme rieia est représenté sur les figures 3, 6 et 9. Cet agrandissement peut etre déterminé a l'avance pour tous les cas d'utilisation, par une adaptation appropriée des rapports de dimensions ot du nombre des corps creux disposés dans un vase de compensation, et ceci en harmonie avec toutes les exigences correspondant à la mise en oeuvre respectivement prévue pour le vase de compensation selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation; sans pour cela sortir du cadre de l'invention. E V E N D I C A T I O N S 1 ) Vase de compensation pour installations de cables électriques à haute tension, vase dans l'intérieur duquel est disposé au moins un corps creux déformable constitué d'une matière plastique, ou d'une matière analogue, flexible, imperméable en particulier résistante à l'huile, le volume de ce corps creux étant susceptible d'être modifié en fonction de la pression, vase de compensation caractérisé en ce que le corps creux déformable (4) est constitué de façon qu'au moins une partie de ce corps puisse être ployée, tandis que la paroi (5) qui le limite est maintenue dans l'ensemble exempte de contrainte, notamment exempte de sollicitation à l'allongemment, aussi oien lorque e l'espace interne (3, du vase de compensation (1) est rempli, c'est-)-dire soumis à la pression, que lorqu'il est - peu pres vie c'est-à-dire sans pression5 la paroi (5) du corps creux (4) étant prévue avec au moins une zone (6) susceptible d'être ployée, tandis que le corps creux (4) revêt une forme à peu près identique à selle de l espace interne (3) du vase de compensation (1) lorque la zone ployée (6) de ce corps creux se déplie 2 ) Vase de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux (4) revêt la forme dun coussin en caoutchouc synthétique avec des garnitures incorporées en tissu de polyamide. 3 ) Vase de compensation selon l'une ou l'autre des revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux corps creux déformables (4) se complétant pour garnir la forme de l'espace Interne du vase de compensation (1) Vase de compensation selon. une quelconque des revendicatlons i à 3 caractérisé en ce que le corps creux (4) ou au moins l'un des corps creux (4) est équipé avec une armature de raccordement (7). éventuellement réglable pour permettre d'y amener un fluide sous pression, notamment un gaz. 5 ) Vase de compensation selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce qu'il revêt une forme de sphère 6 Vase de compensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caracterisé en ce qu'il revet la forme d'une coquille, par exemple d un ellipsoide ou D'un disque. 7 ) Vase de compensation selon l'une quelconque des revendications a à 4. caractérisé en ce qu'il revèt à peu près la forme d'un tonneau