Brevet FR2582705A1 — publié le 19861205

La présente invention concerne un poteau en matière plastique pour supporter notamment des lignes électriques, ce poteau étant renforcé par un enroulement de fibres disposées tangentiellement par rapport à l1'axe principal. L'invention vise également un dispositif pour réaliser un enroulement de fibres sur le poteau précité. On connait des poteaux en matière plastique chargée de fibres de verre s'étendant dans la direction longitudinale du poteau. Ces poteaux présentent une section qui décroit du bas vers le haut du poteau en fonction du moment fléchissant qui apparait typiquement dans de tels poteaux. Ces poteaux sont ainsi généralement tronco- niques. On connait également des poteaux électriques en matière plastique du genre précité, qui sont renforcés extérieurement par un enroulement de fibres. Dans les réalisations connues, cet enroulement de fibres est réalisé en amenant une nappe de fibres imprégnée de résine à l'état non polymérisé sur le poteau tronco- nique, suivant un certain angle par rapport à celui-ci, en faisant tourner le poteau autour de son axe et en déplaçant la nappe de fibres parallèlement à l'axe du poteau lors de la rotation de celui-ci, depuis le bas du poteau jusque vers le haut de ce dernier. Dans les réalisations connues, l'enroulement de fibres forme un pas constant sur toute la longueur du poteau, de sorte que la densité de fibres est répartie de façon régulière sur toute cette longueur. Ces fibres sont solidement liées au poteau en matière plastique, par polymérisation de la résine qui enrobe ces fibres. Le but de la présente invention est de proposer une solution économique et efficace pour réaliser des poteaux en matière plastique renforcés extérieurement par un enroulement de fibres. Suivant l'invention, le poteau en matière plastique, destiné à supporter notamment des lignes électriques, renforcé par un enroulement de fibres tangentielles est caractérisé en ce que la densité de fibres de l'enroulement diminue progressivement du bas vers le haut du poteau. Compte tenu de la diminution de la densité des fibres depuis le bas vers le haut du poteau, celui-ci qui est cylindrique au départ, présente après le renfor- cement réalisé par les fibres, les caractéristiques mécaniques d'un poteau à section décroissante du bas vers le haut. Le terme "cylindrique" utilisé ici doit être interprété suivant sa définition large qui englobe n'importe quelle section présentant des formes exté- rieures convexes. Etant donné que le poteau est au départ cylin- drique, celui-ci peut être réalisé par extrusion sous traction (pultrusion), ce qui permet de remédier aux difficultés liées à la mise en place des fibres longitudinales de renforcement. Selon une version avantageuse de l'invention, l'angle de l'enroulement des fibres par rapport à l'axe du poteau augmente progressivement du bas vers le haut de ce poteau. Cette modification de l'angle d'enroulement des fibres, permet en même temps de modifier la densité de la répartition des fibres suivant la longueur du poteau. Selon une version préférée de l'invention, le poteau comprend au moins deux couches superposées d'enroulement de fibres, l'angle de l'enroulement de fibres de la seconde couche étant inverse de l'angle de l'enroulement de fibres de la première couche. Il est ainsi possible de compenser par recou- vrement, les discontinuités dues au fait que dans la première couche de l'enroulement, les nappes de fibres sont espacées l'une de l'autre sur au moins une partie de la hauteur du poteau. Selon une autre particularité de la présente invention, la partie supérieure du poteau est recouverte par un capuchon en matière électriquement isolante qui comprend des supports pour la fixation des lignes électriques, la partie du poteau qui est recouverte par ce capuchon présentant au niveau des supports de lignes, une densité d'enroulement de fibres plus im- portante que dans les zones comprises entre ces supports. L'invention permet ainsi de renforcer le poteau au droit des supports de lignes, zones dans lesquelles le poteau est soumis à des contraintes méca- niques relativement importantes. Suivant un autre aspect de l'invention, le dispositif pour réaliser un enroulement de fibres sur un poteau cylindrique conforme à l'invention, comprenant des moyens pour amener une nappe de fibres imprégnée de résine à l'état non polymérisé sur le poteau suivant un certain angle par rapport à celui-ci, des moyens pour faire tourner le poteau autour de son axe et des moyens pour déplacer la nappe de fibres parallelement à l'axe du poteau lors de la rotation de celui-ci, depuis le bas du poteau jusque vers le haut de ce dernier, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour amener simultanément sur le poteau plusieurs mèches parallèles de fibres et des moyens pour augmenter progres- sivement l'espacement entre ces mèches, lors du déplace- ment de celles-ci entre le bas et le haut du poteau. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion apparaitront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexes, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en élévation avec arrachements d'un poteau renforcé conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique avec arrachements du poteau, illustrant la mise en oeuvre du renforcement de fibres, au moyen du dispositif conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective montrant une partie du dispositif conforme à l'inven- tion, - la figure 4 est une vue en plan d'une partie du dispositif, les parallélogrammes déformables de celui-ci étant dans leur position initiale, dans laquelle les mèches de fibres sont rapprochées très près les unes des autres, - la figure 5 est une vue en plan analogue à la figure 4, les parallélogrammes déformables étant dans une position dilatée, dans laquelle les mèches de fibres sont espacées les unes des autres, - la figure 6 est une vue en bout du dispositif montrant également le cylindre de support des mèches de fibres et le poteau, - la figure 7 est une vue suivant la flèche F de la figure 6. Dans la réalisation de la figure 1, le poteau 1 pour supporter des lignes électriques est en matière plastique chargée de fibres s'étendant longitudinalement dans ce poteau. Ce poteau 1 est un tube cylindrique réalisé par exemple, par extrusion sous traction (pultrusion), renforcé extérieurement par un enroulement de fibres 2. Conformément à l'invention, la densité de fibres de l'enroulement diminue progressivement du bas vers le haut du poteau 1, ce qui a pour effet de donner à ce poteau une forme légèrement tronconique. La répartition de la densité des fibres est telle que le poteau présente une résistance à la flexion et au flambage maximale à sa base, cette résistance à la flexion diminuant progressivement vers le haut, comme dans le cas des poteaux tronconiques classiques. Comme on le voit sur la figure 2, l'angle ao ' a de l'enroulement de fibres 2 par rapport à l'axe X-X' du poteau 1 augmente progressivement du bas vers le haut du poteau. De préférence, le poteau cylindrique 1 est recouvert par au moins deux couches superposées d'enrou- lement de fibres 2, l'angle de l'enroulement de fibres de la seconde couche étant inverse de l'angle ( ao, a) de l'enroulement de fibres de la première couche. Dans la réalisation de la figure 1, on voit également que la partie supérieure du poteau 1 est recouverte par un capuchon 3 en matière électriquement isolante, telle qu'une résine silicone, présentant une surface latérale ondulée qui comprend des supports 4, 5, 6 de fixation des lignes électriques. La partie du poteau 1 qui est recouverte par ce capuchon 3 présente au niveau des supports de lignes 4, 5, 6 des zones 4a, 5a, 6a dans lesquelles la densité de l'enroulement de fibres est plus importante que dans les zones com- prises entre ces supports 4, 5, 6. De plus, la zone 6a la plus proche du sommet du poteau 1 est plus dense en fibres que les zones 5a et 4a qui sont plus éloignées de ce sommet. On va maintenant décrire en référence aux figures 2 à 7, le dispositif conforme à l'invention pour réaliser un enroulement de fibres 2 sur le poteau cylindrique 1. Ce dispositif comprend de façon en elle-même connue, des moyens pour amener une nappe constituée par des mèches de fibres 8, 9, 10,... imprégnées de résine à l'état non polymérisé, sur l'une des extrémités du poteau 1, suivant un certain angle qui est au départ égal à aO. Le dispositif comporte en outre des moyens pour faire tourner le poteau 1 autour de son axe X-X', ainsi que des moyens 11 pour déplacer les mèches 8, 9, 10,... de fibres parallèlement à l'axe X-X' du poteau 1, lors de la rotation de celui- ci, depuis le bas du poteau jusque vers le haut de ce dernier. Conformément à l'invention, le dispositif comprend des moyens pour amener plusieurs mèches 8, 9, 10,... parallèles de fibres simultanément sur le poteau 1 et des moyens pour augmenter progressivement l'espacement entre ces mèches lors du déplacement de celles-ci entre le bas et le haut du poteau 1. Comme on le voit sur les figures 3 à 7, les- dits moyens comprennent une tige filetée 12 montée en rotation suivant son axe et coopérant avec une série de parallélogrammes déformables 13, 14, 15,... 20 (voir figures 4 et 5) reliés les uns aux autres et comportant sur deux de leurs sommets opposés un corps tel que 14a, 14b commun aux parallélogrammes voisins, monté coulissant sur la tige filetée 12. Chaque corps 14a, 14b comporte une fourche 21a, 21b pour guider le déplacement d'une mèche de fibres telle que 7 et 9 (voir figures 6 et 7). Le sommet du parallélogramme déformable 13 situé à l'une des extrémités de la tige filetée 12 qui est elle-même située près de la base du poteau 1 est solidaire d'un point fixe 22, tandis que le sommet du parallélogramme déformable 20, adja- cent à l'autre extrémité de la tige filetée 12 est solidaire d'un corps 23 qui est engagé de manière vissante sur la tige filetée 12. Par ailleurs, les deux autres sommets tels que 14c, 14d de chaque parallélogramme déformable tel que 14 sont reliés par une tige diagonale 24 qui est solidaire d'un corps 25 situé entre les deux corps 14a, 14b engagés sur l'axe de la tige filetée 12. Le corps 25 est monté coulissant sur la tige filetée 12 et comporte une fourche de guidage 26 pour une autre mèche 8 de fibres (voir figure 7), située entre les mèches 7 et 9. D'autre part, on voit sur les figures 3, 6 et 7 que les mèches de fibres telles que 7, 8, 9, avant d'être amenées sur le poteau 1, passent sur un cylindre 27 qui a pour effet d'aplatir les mèches de fibres sous forme de bandes d'épaisseur réduite. Le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire est le suivant: Au départ, le dispositif 11 est dans la posi- tion représentée sur la figure 4, dans laquelle les corps tels que 14a, 25, 14b portant les fourches 21a, 26, 21b pour guider les mèches de fibres 7, 8, 9,... sont accolés les uns aux autres, de sorte que les mèches de fibres 7, 8, 9,... sont pratiquement jointives. Ces mèches de fibres 7, 8, 9 guidées par les fourches 21a, 26, 21b et préimprégnées de résine à l'état non polymérisé, sont amenées sur l'extrémité du poteau 1 correspondant à sa base. L'ensemble des mèches 7, 8, 9,... forme un angle a o avec l'axe X-X' du poteau 1 et recouvre une longueur égale à L0 de celui-ci. En faisant tourner le poteau 1 suivant son axe X-X', les mèches de fibres 7, 8, 9,... s'enroulent autour du poteau 1 en même temps que le dispositif 11 de guidage des mèches de fibres est. déplacé parallè- lement à l'axe X-X' du poteau avec une vitesse Vc- Pendant ce déplacement, on fait tourner la tige filetée 12 du dispositif 11 de façon à déformer progressivement les parallélogrammes déformables 13, 14, 15,... 20, ce qui a pour effet d'écarter progressivement les fourches 21a, 26, 21b de guidage des mèches de fibres telles que 7, 8, 9,. On écarte ainsi progressivement les mèches de fibres les unes des autres et en même temps on augmente progressivement l'angle compris entre ces mèches de fibres et l'axe du poteau 1. Ainsi, lorsque les mèches de fibres telles que 7, 8, 9 arrivent près du haut du poteau, l'ensemble des mèches de fibres guidées par le dispositif 11 forme avec l'axe X-X' du poteau 1, un angle égal à qui est supérieur à l'angle aO initial et cet ensemble de fibres recouvre le poteau 1 suivant une longueur L qui est également..DTD: supérieure à la longueur de recouvrement initiale Lo. Apres cette opération, on continue l'enrou- lement des fibres mais en sens inverse, c'est-à-dire du haut vers le bas du poteau 1. A cet effet, il est préférable de décaler le dispositif 11 suivant une longueur mesurée suivant l'axe X-X' correspondant appro- ximativement à la largeur d'une mèche de fibres et on inverse l'angle a de façon que lors du retour du dispositif 11 vers la base du poteau, les mèches de fibres recouvrent les espaces vides subsistant entre les mèches enroulées lors du premier trajet et que ces mèches se croisent avec les précédentes. On peut ainsi procéder à plusieurs trajets aller-retour successifs, avec au minimum un aller et un retour. Par exemple, dans le cas d'un poteau à section intérieure circulaire et constante: soit: Lo la longueur initiale du dispositif 11 de guidage des nappes de fibres, aO l'angle initial de l'enroulement de fibres, X0 0, la position initiale du dispositif 11 par rapport à l'axe X-X' du poteau, et eo l'épaisseur moyenne initiale de la nappe de fibres. Soit: L la longueur du dispositif 11 lorsque celui-ci occupe une certaine position x par rapport à l'axe X-X' du poteau, a l'angle de l'enroulement de fibres en cette position, et e 1 'épaisseur moyenne de la nappe de fibres dans cette dernière position. Si l'on désire une juxtaposition des nappes de fibres sans chevauchement à chaque tour, on doit satisfaire les relations suivantes: tg 0 e = e0 tg a *L = D tg D étant le diamètre du poteau. Soit Q la vitesse de rotation du poteau en rd/s, Vc la vitesse d'avancement du dispositif 11; si l'on veut enrouler les nappes de fibres suivant un angle (, on doit satisfaire la relation: D Vc = Q D tga Dans la pratique, la différence entre l'angle initial ao et l'angle final sera inférieure à 10 . Bien entendu, le moteur entrainant en rotation la tige filetée 12 peut être piloté par un ordinateur de façon à commander la dilatation des parallélogrammes deformables 13, 14, 15,... 20 à une vitesse constante ou variable, avec éventuellement des arrêts, en fonction de la répartition de la densité de fibres désirée en un point précis de la longueur du poteau 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifica- tions sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le poteau peut avoir n'importe quelle section cylindrique. Par ailleurs, l'invention peut s'appliquer à des poteaux autres que des poteaux électriques. REVENDICATIONS 1. Poteau (1) en matière plastique pour supporter notamment des lignes électriques, renforcé par un enroulement de fibres (2), caractérisé en ce que la densité de fibres de l'enroulement (2) diminue progressivement du bas vers le haut du poteau. 2. Poteau conforme à la revendication 1, la matière plastique du poteau étant chargée de fibres s'étendant suivant la direction longitudinale du poteau, caractérisé en ce que ce poteau est réalisé par extrusion sous traction. 3. Poteau conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle (C) de l'enroulement de fibres (2) par rapport à l'axe X-X' du poteau (1) augmente progressivement du bas vers le haut du poteau. 4. Poteau conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches superposées d'enroulement de fibres (2), l'angle de l'enroulement de fibres de la seconde couche étant inverse de l'angle (0q) de l'enroulement de fibres (2) de la première couche. 5. Poteau copforme à l'une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que sa partie supérieure est recouverte par un capuchon (3) en matière électrique- ment isolante qui comprend des supports (4, 5, 6) pour la fixation des lignes électriques et en ce que la partie du poteau qui est recouverte par ce capuchon (3) présente au niveau des supports de lignes (4, 5, 6) une densité d'enroulement de fibres qui est plus importante que dans les zones comprises entre ces supports. 6. Dispositif pour réaliser un enroulement de fibres sur un poteau cylindrique (1) conforme à l'une des revendications 1 à 5, comprenant des moyens pour amener une nappe de fibres imprégnée de résine à l'état non polymérisé sur le poteau (1), suivant un certain angle (a) par rapport à celui-ci, des moyens pour faire tourner le poteau (1) autour de son axe (X-X') et des moyens pour déplacer la mèche de fibres parallèlément à l'axe du poteau, lors de la rotation de celui-ci depuis le bas du poteau jusque vers le haut de ce dernier, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (11) pour amener simultanément sur le poteau (1) plusieurs mèches (7, 8, 9) parallèles de fibres et des moyens (13, 14, 15,... 20) pour augmenter pro- gressivement l'espacement entre ces mèches lors du déplacement de cellesci entre le bas et le haut du poteau. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une tige filetée (12) montée en rotation et coopérant avec une série de parallélogrammes déformables (13, 14, 15,... 20) comportant sur deux de leurs sommets opposés un corps (14a, 14b) monté coulissant sur la tige filetée, chaque corps comportant une fourche (21a, 21b) pour guider le déplacement d'une mèche de fibres (7, 9), le sommet du parallélogramme déformable (13) situé à l'une des extrémités de la tige filetée (12) étant solidaire d'un point fixe (22), tandis que le sommet du parallélogramme déformable (20) adjacent à l'autre extrémité de la tige filetée (12) est solidaire d'un corps (23) qui est engagé de manière vissante sur la tige filetée (12). 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que les deux autres sommets (14c, 14d) de chaque parallélogramme déformable sont reliés par une tige diagonale (24) qui est solidaire d'un corps (25) situé entre les deux corps (14a, 14b) engagés sur la tige filetée (12), ce corps (25) étant monté coulissant sur cette tige filetée et comportant une fourche (26) de guidage pour une autre mèche (8) de fibres.