Brevet FR2461343A1 — publié le 19810130

- 1 - L'invention concerne les éléments isolants, en particulier ceux du type comportant une pluralité d'ailettes ou de groupes monoblocs d'ailettes en élastomère dont les manchons sont disposés bout à bout et entourent une portion centrale, lesdites ailettes étant par ailleurs vulcanisées; ladite portion centrale peut être par exemple un jonc composite en fibres de verre constituant l'âme d'un isolateur électrique à barreau isolant, ou encore un support tel qu'extrémité de câble du type câble haute tension, traversée, ou noyau d'isolateur pour chambres de Qoup1re. Il est connu de réaliser un élément isolant essentiellement consti- tué par un jonc en résine ou en fibres de verre agglomérées par une résine, ledit jonc étant revêtu d'une gaine vulcanisée et/ou d'ailettes vulcanisées. Deux types de techniques sont habituellement utilisées pour réaliser ce revêtement: ou bien le système d'ailettes est moulé en bloc sur le jonc, ou bien les ailettes indépendantes sont enfilées sur le jonc, en général gainé, puis collées bout à bout sur leur support. La première technique est intéressante du point de vue de la protection du jonc car on peut obtenir un revêtement continu dudit jonc, mais manque cependant de souplesse en raison de l'assujettissement au dimensionnement de l'élément isolant, car il faut prévoir un moule pour chaque type d'élément, et se prête mal à la présence des contre-dépouilles des ailettes, surtout pour des éléments de longueur importante. La seconde technique présente un double inconvénient: d'abord la fixation des ailettes requiert souvent la présence d'un adhésif ou primaire d'accrochage, en général sous forme de liquide contenant souvent des solvants, ensuite la jonction inter-manchons d'ailettes ne protège pas assez le jonc, en particulier contre la pénétration de l'humidité, ce qui est très ennuyeux pour une application aux isolateurs haute tension en raison du risque élevé de création d'arcs électriques à cette jonction, arcs qui provoquent une détérioration de la protection du jonc et peuvent parfois rendre inuti- lisables les éléments isolants. L'invention a pour but de proposer une élément isolant procurant une meilleure protection, en particulier une meilleure barrière à la pénétration de l'humidité, et dont la conception, tout en étant de mise en oeuvre simple, permet d'éviter l'emploi d'un corps étranger tel qu'adhé- sif ou primaire d'accrochage, ledit élément présentant par ailleurs un comportement fiable dans le temps, tant sous l'aspect électrique que mécanique. -2 - Il s'agit plus particulièrement d'un élément isolant comportant une pluralité d'ailettes ou de groupes monoblocs d'ailettes en élastomère dont les manchons sont disposés bout à bout et entourent une portion centrale, lesdites ailettes étant par ailleurs vulcanisées, caractérisé par le fait que les ailettes forment un tube parfaitement étanche dont la cohésion est au moins assurée par vulcanisation de portions intermé- diaires en élastomère, insérées à l'état cru entre chaque ailette ou groupe monobloc d'ailettes et adhérisant les bords en regard desdits manchons. L'élément isolant de l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes: - chaque portion intermédiaire d'adhérisation séparant les manchons adjacents est une couronne mince, ayant sensiblement le même contour extérieur que les manchons des ailettes et provenant d'une feuille mince formant joint détachable insérée à l'état cru entre chacun desdits manchons; avantageusement, la feuille mince formant joint détachable est réalisée à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes, - le tube étanche est un support autonome et librement enfilé - sur la portion centrale, support pouvant être une extrémité de câble du type câble haute tension ou une traversée, ou encore un jonc en matériau composite comprenant des fibres ou fils minéraux ou organiques agglomérés par une résine synthétique, avec enduction possible dudit jonc par une matière du type graisse de silicone, auquel cas ledit jonc nu peut être recouvert par une gaine protectrice vulcanisée avec alors enduction possible de ladite gaine vulcanisée, - la portion centrale est un jonc en matériau composite comprenant des fibres ou fils minéraux ou organiques agglomérés par une résine synthétique durcissable, et le tube que forment les ailettes ou groupes monoblocs d'ailettes a une cohésion renforcée par une adhérisation au jonc assurée par la vulcanisation d'une portion intermédiaire d'adhérisa- tion disposée à l'état cru entre ledit jonc et les manchons des ailettes; de préférence, la portion intermédiaire d'adhérisation disposée entre le jonc et les manchons est une gaine en élastomère extrudée à l'état cru sur ledit jonc, auquel cas la gaine est avantageusement réalisée à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes, ou alors le jonc est revêtu d'une gaine en élastomère, ladite gaine étant vulca- nisée sur ledit jonc, et la portion intermédiaire d'adhérisation disposée 246 1343 -3- entre le jonc gainé et les manchons est un ruban mince en élastomère, ledit ruban étant déposé à l'état cru sur la gaine vulcanisée, auquel cas le ruban est avantageusement réalisé à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé, o: - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'un élément isolant conforme à l'invention, formé d'une portion centrale support recouverte d'un tube d'ailettes étanche avec couronnes d'adhérisation inter-manchons, - les figures 2A à 2E sont des coupes transversales selon II-II de la figure 1, illustrant divers types de portions centrales (l'ailette n'ayant été représentée qu'en figure 2A dans un seul but de simplifica- tion), - la figure 3 illustre en perspective la réalisation du tube étanche de la figure 1 sur un support provisoire, et en particulier l'obtention des couronnes d'adhérisation par joints détachables, - la figure 4 est une coupe axiale d'une variante de l'élément isolant de l'invention, utilisant la vulcanisation d'une gaine crue entre jonc et ailettes, - la figure 5 est une coupe axiale d'une autre variante, utilisant la vulcanisation d'un ruban cru déposé sur une gaine vulcanisée enrobant le jonc. Il est important de préciser que dans toute la description qui va suivre, le terme "ailettes" comprend soit des ailettes unitaires, soit des groupes monoblocs d'ailettes, de sorte qu'il ne sera question que d'ailettes dans un seul but de simplification de l'exposé. Figure 1, un élément isolant comporte une pluralité d'ailettes 1 en élastomère, dont les manchons 2 sont disposés bout à bout et entourent une portion centrale 3, lesdites ailettes étant par ailleurs vulcanisées. Conformément à l'invention, les ailettes avec leur manchon forment un tube 4 parfaitement étanche dont la cohésion est au moins assurée par vulcanisation de portions intermédiaires en élastomère, insérées à l'état cru entre chaque ailette et adhérisant les bords en regard desdits man- chons. Le terme "tube" qui vient d'être utilisé doit être compris dans un sens large, de sorte en particulier qu'il ne présente pas obligatoi- rement un alésage cylindrique, tel par exemple que ce pourra être le cas pour une application aux isolateurs pour chambres de coupure dont 246 1343 -4 - le noyau de révolution formant la portion centrale est noncylindrique (bombé par (bombé par exemple). Ici, les portions intermédiaires inter-manchons sont des couronnes minces 5, ayant sensiblement le même contour extérieur que les manchons 2 des ailettes, et provenant, ainsi que cela sera décrit plus loin, d'une feuille mince formant joint détachable insérée à l'état cru entre chacun desdits manchons. On utilisera avantageusement comme élastomère un caoutchouc éthylène-propylène tel que l'EPDM, et de préfé- rence aussi bien pour les ailettes que pour les couronnes intermédiaires d'adhérisation. - Selon la figure 1, le tube étanche 4 est autonome et librement enfilé sur la portion centrale 3. Le support que constitue cette portion centrale peut être très variable, ainsi que quelques exemples en sont donnés aux figures 2A et2E: - figure 2A, le support est un câble 3A: il s'agit alors par exemple d'une extrémité de câble du type câble haute tension, ledit câble pouvant être enduit par une matière du type graisse de silicone, le tube étanche 4 protégeant parfaitement ladite extrémité de câble, - figure 2B, le support est un jonc 3B en matériau composite compre- nant des fibres ou fils minéraux ou organiques agglomérés par une résine synthétique, par exemple des fibres de verre agglomérées par une résine époxyde, ledit jonc constituant l'âme d'un isolateur électrique pouvant être enduit par une matière du type graisse de silicone, - figure 2C, le support est un jonc 3C en matériau composite, analogue au précédent, recouvert nu par une gaine protectrice vulcanisée, de préférence réalisée à partir du même élastomère que les ailettes et les couronnes intermédiaires d'adhérisation, ladite gaine pouvant être enduite par une matière du type graisse de silicone, - figures 2D et 2E, le support est respectivement un barreau 3D ou un tube creux 3D, par exemple métalliques, formant l'âme d'une tra- versée. On peut aussi signaler, comme autres exemples de support, le cas d'un tube isolant creux (en fibres de verre par exemple), et le cas d'un support de révolution mais non-cylindrique tel que celui mentionné plus haut (pour une application aux isolateurs pour chambres de coupure). Figure 3, la réalisation du tube étanche est illustrée shématique- ment: on procède à un empilage sur un support provisoire 7 d'une série d'ailettes 1 vulcanisées (dont le nombre est prédéterminé selon le dimen- sionnement de l'élément isolant), en intercalant entre chaque manchon 2 24613 4 3 -5- une feuille mince 8 en élastomère à l'état cru; l'ensemble enfilé (flèche 9) est de préférence légèrement comprimé de façon à avoir un bon contact entre bords de manchons 10 et feuilles minces 8 (de part et d'autre de celles-ci), puis disposé dans un autoclave (non représenté) le chauffage accentue encore la compression des feuilles minces 8 par les manchons en regard, ce qui procure d'abord une haute cohésion à la vulcanisation de ces feuilles par expulsion des éventuelles bulles d'air et ensuite une légère striction circulaire desdites feuilles favo- risant leur déchirement après vulcanisation de façon que ne subsistent que les couronnes inter-manchons sans portions saillantes aux jonctions. Le comportement du tube étanche obtenu conformément à l'invention s'avère déjà plus performant que les réalisations antérieures comprenant des ailettes enfilées et collées. En effet, sous l'aspect mécanique, on a constaté que les forces nécessaires pour arriver à un arrachage sont passées pour une surface donnée d'environ 100 kg à 175 kg sans traitement thermique, et d'environ 110 kg à 205 kg après un passage de deux heures dans un bain d'eau bouillante, ce qui montre bien le progrès obtenu pour la résistance à l'arrachage; sous l'aspect électrique, on a constaté que les tensions par mm d'épaisseur nécessaires pour arriver à une perforation, sont passées d'environ 2,2 KV/mm à 5,1 KV/mm, ce qui montre bien le progrès obtenu pour la résistance à la perforation. Pour certaines applications, telles qu'isolateurs électriques de lignes haute tension à âme centrale constituée par un jonc en matériau composite, il peut s'avérer intéressant de renforcer encore la cohésion du tube étanche d'ailettes en prévoyant en plus une adhérisation au jonc assurée par la vulcanisation d'une portion intermédiaire d'adhé- risation disposée à l'état cru entre ledit jonc et les manchons des ailettes. Il faut bien comprendre que dans ce cas, on réalisera simul- tanément la vulcanisation des parties crues d'adhérisation, de sorte que le tube étanche sera normalement réalisé en même temps que son adhé- risation en sa face intérieure, contrairement aux variantes précédentes dans lesquelles le tube pouvait être réalisé à part sur un support provi- soire, puis enfilé ultérieurement sur le support désiré. Ainsi, figure 4, le jonc 11 (analogue au support de la figure 2B) est revêtu d'une gaine en élastomère 12, extrudée à l'état cru, les ailettes vulcanisées 1 étant ensuite enfilées sur cette partie crue avec interposition de feuilles minces également crues: la vulcanisation des parties crues réalise une double adhérisation, d'abord comme précé- -6- demment entre manchons avec les couronnes 5 après détachement, puis entre jonc et manchons. Selon une autre variante, figure 5, le jonc 11 déjà revêtu d'une gaine vulcanisée 13 (ensemble analogue au support de la figure 2C), est en plus alors revêtu d'un ruban mince en élastomère 14, déposé (par exemple enroulé) à l'état cru sur la gaine 13, les ailettes vulcanisées 1 étant ensuite enfilées sur cette partie crue avec interposition de feuilles minces également crues: là encore, la vulcanisation des parties crues réalise une double adhérisation, d'abord entre manchons (couron- nes 5) puis entre gaine et manchons. Il est à remarquer que le principe fondamental de l'invention selon lequel on procède à une vulcanisation de parties crues contre des parties déjà vulcanisées, principe dont l'efficacité a été tout à fait confirmée par des essais, va à l'encontre des positions classiques des professionnels du caoutchouc, ce qui montre un véritable renversement de préjugé pour un homme de métier. Il va de soi que l'invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre purement illustratif, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale figurant aux revendications. 2 4 6 13 4 3 -7 - REVENDICATIONS 1/ Elément isolant comportant une pluralité d'ailettes ou de groupes monoblocs d'ailettes en élastomère dont les manchons sont disposés bout à bout et entourent une portion centrale, lesdites ailettes étant par ailleurs vulcanisées, caractérisé par le fait que les ailettes forment un tube parfaitement étanche dont la cohésion est au moins assurée par vulcanisation de portions intermédiaires en élastomère, insérées à l'état cru entre chaque ailette ou groupe monobloc d'ailettes et adhérisant les bords en regard desdits manchons. 2/ Elément isolant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque portion intermédiaire d'adhérisation séparant les manchons adjacents est une couronne mince, ayant sensiblement le même contour extérieur que les manchons des ailettes et provenant d'une feuille mince formant joint détachable insérée à l'état cru entre chacun desdits manchons. 3/ Elément isolant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la feuille mince formant joint détachable est réalisée à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes. 4/ Elément isolant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le tube étanche est autonome et librement enfilé sur la portion centrale. / Elément isolant selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la portion centrale est un support tel qu'extrémité de câble du type câble haute tension ou traversée, avec enduction possible dudit support par une matière du type graisse de silicone. 6/ Elément isolant selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la portion centrale est un jonc en matériau composite comprenant des fibres ou fils minéraux ou organiques agglomérés par une résine synthétique, avec enduction possible dudit jonc par une matière du type graisse de silicone. 7/ Elément isolant selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le jonc nu est recouvert par une gaine protectrice vulcanisée, avec enduction possible de ladite gaine vulcanisée par une matière du type graisse de silicone. 8/ Elément isolant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la portion centrale est un jonc en matériau composite comprenant des fibres ou fils minéraux ou organiques agglomérés par une résine synthétique durcissable, et que le tube que forment les 24613 43 -8- ailettes ou groupes monoblocs d'ailettes a une cohésion renforcée par une adhérisation au jonc assurée par la vulcanisation d'une portion intermédiaire d'adhérisation disposée à l'état cru entre ledit jonc et les manchons des ailettes. 9/ Elément isolant selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la portion intermédiaire d'adhérisation disposée entre le jonc et les manchons est une gaine en élastomère extrudée à l'état cru sur ledit jonc. / Elément isolant selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la gaine est réalisée à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes. 11/ Elément isolant selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le jonc est revêtu d'une gaine en élastomère, ladite gaine étant vulcanisée sur ledit jonc, et que la portion intermédiaire d'adhérisation disposée entre le jonc et les manchons est un ruban mince en élastomère, ledit ruban étant déposé à l'état cru sur la gaine vulcanisée. 12/ Elément isolant selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le ruban est réalisé à partir du même élastomère que celui constituant les ailettes.