Brevet FR2541501A1 — publié le 19840824

Procédé pour fixer un manchon métallique malléable sur un jonc en maté- riau composite et isolateur comportant ces pièces La présente invention concerne un procédé pour fixer un manchon métallique malléable sur un jonc en matériau composite Le manchon peut être par exemple en acier ou en alliage d'aluminium, tandis que le jonc peut être constitué de fibres de verre imprégnées de résine synthétique. Lorsque le manchon appartient à une ferrure d'extrémité d'un iso- lateur électrique dont le jonc est l'élément isolant, on conçoit que sa fixation sur le jonc soit une opération extrêmement critique Si l'on procède par rétreint mécanique, il faut que la compression soit suffi- sante pour assurer le maintien du jonc dans son manchon, même en cas d'effort de traction important; mais cette compression ne doit pas être excessive pour ne pas risquer d'endommager les fibres et de provoquer des craquelures Dans les brevets américains 3 152 392, 3 192 622 et dans les bre- vets français 2 418 960 et 2 447 082, on propose d'insérer l'extrémité du jonc dans le logement cylindrique d'un manchon dont la surface externe peut être soit cylindrique, soit légèrement conique ou biconique On réalise le rétreînt par l'intermédiaire d'une matrice polygonale de compression en plusieurs pièces, de manière à appliquer simultanément en tout point de la face externe du manchon une force radiale centripète Le but recherché est de multiplier le nombre de pièces de la matrice pour que la force radiale soit la plus uniforme possible. Ce procédé présente des inconvénients car il crée un fluage du métal du manchon, perpendiculairement aux forces de compression dans deux directions opposées, symétriquement par rapport au plan médian de la zone comprimée; ceci entraîne des efforts de traction dans les fibres du jonc suivant deux directions opposées En outre, si l'application des forces de compression n'est pas homogène suivant toutes les génératrices du manchon, on observe une ovalisation du jonc avec délaminage des fibres. Le procédé connu provoque donc des détériorations des fibres sus- ceptibles de diminuer considérablement les performances de l'isolateur concerne. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients grâce -2- à un procédé assurant un nouveau type d'assemblage jonc-manchon. La présente invention a pour objet un procédé pour fixer un manchon métallique malléable sur un jonc en matériau composite, ce manchon comprenant un logement cylindrique interne dans lequel est enfilée une extrémité du jonc. Selon ce procédé, on effectue une opération de compression provo- quant un étirage du manchon de manière continue sur des zones annulaires du manchon, sensiblement depuis son entrée et sensiblement jusqu'à l'ex- trémité du jonc, de manière à écrouir le métal du manchon autour du jonc sans étirer le matériau composite au delà de sa limite d'allongement élastique. A titre d'exemple, la limite d'allongement élastique des fibres de verre E est de l'ordre de 3 % tandis que la déformation du métal peut entraîner un allongement du manchon de l'ordre de 6 % à 10 %. Le procédé selon l'invention provoque un serrage progressif du manchon sur le jonc susceptible d'étirer les fibres dans une seule direc- tion à partir de l'entrée du manchon, contrairement aux procédés connus. Selon un perfectionnement du procédé conforme à l'invention, la force de compression est variable selon les zones annulaires consi- dérées. La présente invention a également pour objet un isolateur élec- trique obtenu par la mise en oeuvre du procédé ci-dessus Il comporte au moins une ferrure d'extrémité présentant un manchon dans lequel a été fixée une extrémité du jonc. Selon une variante de réalisation, et pour des raisons qui seront explicitées plus loin, l'entrée du manchon présente un bourrelet non comprimé sur le jonc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de mise en oeuvre donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé: la figure 1 montre en coupe axiale une extrémité d'un isolateur organi- que, et notamment une ferrure dans laquelle est engagée l'extrémité d'un jonc en matériau composite, la figure 2 est un diagramme montrant très schématiquement l'amplitude des forces de compression appliquées sur le manchon, la figure 3 montre en coupe axiale l'extrémité de l'isolation de la figure 1 après l'opération de rétreint schématisée par la figure 2, la figure 4 montre en coupe schématique un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les parties gauche et droite de cette figure correspondant respectivement aux deux états de l'isola- teur illustrés dans les figures 1 et 3. la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne V de la figure 4; on y voit en outre l'ensemble des secteurs de compression associés au manchon. On a représenté sur la figure 1 une extrémité d'un isolateur 1 comportant une ferrure 2 en métal malléable, tel que l'acier ou un alliage d'aluminium, présentant un manchon cylindrique 3 et une extré- mité de fixation 4; cette dernière présente toute forme adaptée à l'utilisation de l'isolateur L'essentiel est que la ferrure 2 comporte un manchon cylindrique 3 muni d'un logement cylindrique interne 6 d'axe 9 et susceptible de recevoir à frottement doux l'extrémité 11 d'un jonc 10 en matériau composite, par exemple à base de fibres de verre imprégnées de résine synthétique (Le jeu entre le jonc et la paroi intérieure du logement 6 a été volontairement exagéré sur la figure) On a référencé 8 la face extrême du jonc 10 appliquée contre le fond 7 du logement 6. L'entrée de la ferrure 2 est munie d'un bourrelet 5 qui ne sera pas comprimé sur le jonc 10 On a référencé 12 le plan "d'entrée" de la ferrure qui coupe en A l'axe 9 commun au jonc 10 et à la ferrure 2 Une telle disposition permet de séparer les zones de contraintes mécaniques maximum, qui se situent dans la zone comprimée de la ferrure 2, des zones de contraintes électriques maximum qui se situent sensiblement à l'exté- rieur de la ferrure au-delà du plan 12. La zone du manchon intéressée par le rétreint est référencée par L Elle est limitée d'une part par un plan 13, orthogonal à l'axe 9 et situé après le bourrelet 5, et d'autre part par un plan orthogonal à l'axe 9 et passant sensiblement par la face terminale 8 du jonc 10. On a schématisé sur la figure 2 l'opération de rétreint dans le plan de coupe de la figure 1 par rapport à deux axes orthogonaux (Ot, 01), Ot _ 4 - représentant l'axe des temps et 01 les abscisses des points d'appli- cation des forces de compression sur une génératrice de longueur L Les flèches 20 schématisent l'amplitude de ces forces. Contrairement à l'art antérieur o l'on réalisait une compression simultanée en tout point de la surface externe du manchon, on effectue selon l'invention, entre t 1 et t 2, une compression continue suivant des zones annulaires du manchon, en partant sensiblement du plan 13, jus- qu'aux environs du plan de la face 8 L'amplitude de la force appliquée est nulle au niveau du plan 13, puis elle est croissante Il faut remar- quer que la section du jonc 10 passant par le point A reste fixe par rapport au plan 12 pendant toute l'opération de rétreint. On a montré dans la figure 3 en traits pleins la ferrure 2 ' après rétreint et on a rappelé par des traits pointillés sa configuration initiale Le manchon et l'extrémité de fixation ont été référencés res- pectivement 3 ' et 4 ' Sous l'effet du rétreint, le métal du manchon s'est écroui autour de l'extrémité 11 ' du jonc 10 dont les fibres ont été étirées uniquement dans la direction schématisée par la flèche 20 Les fibres ayant subi un allongement inférieur à la limite d'allongement élastique, le manchon ayant par ailleurs subi un allongement 21 de l'or- dre de 6 % à 10 %, il est apparu une cavité entre les faces 7 ' et 8 ' au fond du logement du manchon 3 '. Les figures 4 et 5 montrent très schématiquement un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit. La partie gauche de la figure 4 montre le dispositif en position de départ (voir figure 1), tandis que la partie droite montre le dispositif après que l'opération de rétreint ait été effectuée (voir figure 3). Ce dispositif comporte huit secteurs curvilignes 41 à 48; l'un d'eux, le secteur 41 est vu en position finale et en position initiale dans la figure 4, tandis qu'ils sont tous vus dans la figure 5 sous les références 41 ' à 48 ' en position finale Ces secteurs sont disposés radialement par rapport à l'axe 9 du jonc 10 et sont régulièrement répar- tis autour de cet axe. Une partie 51 de la face externe du secteur 41 constitue une zone de compression pour le rétreint Il en est de même pour tous les autres secteurs Ils sont tous susceptibles d'être animés d'un mouvement de -5rotation dans leurs plans respectifs, schématisé par les flèches 61 pour le secteur 41 L'ensemble des axes de rotation des secteurs se situe dans un plan orthogonal à l'axe du jonc 10. Le mouvement de translation 60 de la ferrure entrainé par le mou- vement de rotation des secteurs est tel que la zone de compression d'un secteur s'applique successivement en tout point d'une zone du manchon correspondant à la largeur de la zone de compression. Comme on le voit sur la figure 5, la courbure transversale de la zone de compression des secteurs est sensiblement nulle Cette disposi- tion simplifie la fabrication des secteurs mais n'est pas obligatoire. Le nombre de secteurs n'est bien entendu pas limité à huit; il peut être modifié, par exemple en fonction du diamètre du manchon à rétreindre. Le profil longitudinal de la zone de compression est choisi en fonction de la force que l'on souhaite imprimer à telle ou telle zone annulaire du manchon. Comme on l'a déjà souligné, le procédé selon l'invention permet de préserver les fibres du jonc tout en assurant l'accrochage souhaité pour le jonc dans son manchon Mais il faut noter encore l'avantage suivant, relatif à un isolateur organique comportant un jonc de longueur quel- conque, deux ferrures rétreintes et un revêtement isolant éventuellement muni d'ailettes Il ressort des figures 1 et 3 que la distance entre les plans "'d'entrées des deux ferrures n'est pas modifiée par le procédé selon l'invention Il est donc possible de disposer le jonc et ses ferrures, directement et sans réglage, dans un moule pour réaliser un revêtement isolant monobloc. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples qui ont été décrits. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. 6 - REVENDICATIONS 1/ Procédé pour fixer un manchon métallique malléable sur un jonc en matériau composite, ledit manchon comprenant un logement cylindrique interne dans lequel est enfilée une extrémité dudit jonc, caractérisé par le fait que l'on effectue une opération de compression provoquant un étirage du manchon de manière continue sur des zones annulaires du man- chon sensiblement depuis l'entrée du manchon et sensiblement jusqu'à l'extrémité du jonc de manière à écrouir le métal du manchon autour du jonc sans étirer le matériau composite au-delà de sa limite d'allonge- ment élastique. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la force de compression est variable selon les zones annulaires considérées. 3/ Isolateur électrique comprenant un jonc en matériau composite et au moins une ferrure présentant un manchon, caractérisé par le fait que ledit jonc est fixé dans ledit manchon par le procédé selon l'une des revendications 1 et 2. 4/ Isolateur électrique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite entrée du manchon présente un bourrelet non comprimé sur le jonc. 5/ Isolateur électrique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le métal dudit manchon est choisi parmi l'acier, un alliage d'aluminium, un bronze d'aluminium. 6/ Isolateur électrique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit matériau composite est constitué par des fibres de verre imprégnées de résine synthétique.