Brevet FR2589642A1 — publié le 19870507

"Limiteur de surcharge interposable entre un conducteur électrique aérien et un armement de poteau". Pour réduire la surcharge s'exerçant sur les conducteurs électriques aériens, surcharge due à la neige, au givre ou au vent, il est connu d'interposer entre chaque conducteur et le poteau, des moyens de limitation qui, au-delà d'une valeur de la surcharge, inférieure à l'effort théorique de rupture du poteau, permettent un déplacement du point d'ancrage du conducteur, et entrainent par augmentation de la flèche de ce conducteur, une réduction de la contrainte de traction dans ce conducteur et de la contrainte agissant en flexion sur le poteau. Dans des formes de réalisation, les moyens de limitation sont constituées par l'armement interposé entre le poteau et les conducteurs. Cette disposition nécessite de remplacer la totalité de l'armement lorsque celui-ci a fonctionné pour réduire une surcharge. En outre, elle ne protège pas le conducteur central. Elle est progressivement remplacée par des dispositifs qui sont interposés directement entre chaque conducteur et l'armement et assurent aussi la fixation du conducteur sur cet armement. De tels moyens empêchant que les poteaux cèdent sous des surcharges exceptionnelles, facilitent les conditions de travail des équipes d'entretien qui, au lieu d'effectuer des remplacements de poteaux ou d'armement dans des conditions climatiques défavorables (neige), n'ont à réarmer ou à remplacer que des dispositifs peu encombrants nécessitant beaucoup moins d'équipements lourds d'intervention. L'invention vise plus particulièrement ces derniers dispositifs qui, réagissant indépendamment les uns des autres, ne nécessitent de remplacer que ceux qui ont fonctionné et permettent de protéger les trois conducteurs de la ligne. De tels dispositifs doivent être peu encombrants, permettre une intervention rapide sans possibilité d'erreur sur leur tarage en cas de réarmement tout en ne fonctionnant de manière franche qu'â partir d'une surcharge de valeur déterminée. Les dispositifs existants sont composés de compas dont les branches, attelées par leurs extrémités respectivement à l'armement et au conducteur, sont reliées par une tige susceptible de s'allonger sous la surcharge. En raison de leurs conformation et structures, de tels dispositifs ont une courbe de déformation arrondie ne satisfaisant au besoin que par des artifices complémentaires. De plus, ils présentent l'inconvénient de fournir une course de fonctionnement trop courte procurant un relachement insuffisant du conducteur et, surtout, peuvent être équipés de tiges de tarage non conformes aux caractéristiques de la ligne et modifiant les conditions de leur fonctionnement. L'objet de l'invention est de fournir un limiteur de surcharge qui soit peu volumineux, peu lourd, facile à mettre en place, fiable, offrant une grande capacité de déplacement du conducteur et garantissant le tarage retenu. A A cet effet, ce limiteur de surcharge est constitué par un support accrochable à l'armement, par un tambour qui, monté libre en rotation autour d'un axe transversal à la direction du conducteur, est associé à des moyens limitant sa rotation et comporte des moyens pour l'ancrage du conducteur, et par une barre de torsion qui, coaxiale à l'axe de rotation du tambour et dont l'une des extrémités est solidaire du support tandis que l'autre extrémité est solidaire du tambour, est apte, à partir d'une valeur de la surcharge, à se vriller pour tolérer la rotation du tambour dans le sens d'une réduction de la surcharge. De par sa structure, ce limiteur forme un ensemble compact, procurant un relachement du conducteur égal à la rotation du tambour. Dans une forme d'exécution de l'invention, les moyens d'ancrage du conducteur au tambour sont constitués par au moins un lien souple enroulable autour d'un tambour auquel il est lié en rotation par l'une de ses extrémités alors que son autre extrémité est munie de moyens d'accrochage pour la chaine d'isolateurs liée au conducteur, tandis que les moyens limitant la rotation du tambour et le vrillage de la barre de torsion sont constitués par le lien souple dont la longueur d'enroulement sur le tambour correspond à la longueur circonférentielle de pivotement maximal de ce tambour. Avec cet agencement, le déplacement du conducteur peut être très grand puisqu'il dépend du diamètre du tambour, et de son angle de rotation maximal déterminé par les caractéristiques de la barre de torsion. Avantageusement, la barre de torsion est soumise, avant son montage entre le support et le tambour, à un couple de torsion lui faisant dépasser la limite élastique du matériau la constituant et lui communiquant une pré-contrainte de valeur égale à la contrainte de surcharge au-delà de laquelle le limiteur doit entrer en action. Ainsi, tant que la surcharge sur le conducteur n'a pas atteint sa valeur de déclenchement du limiteur, le déplacement angulaire du tambour reste faible. Par contre, dès que cette limite est atteinte, le déplacement angulaire du tambour devient important et conduit à une diminution rapide de la surcharge. De ce fait, la courbe de fonctionnement du dispositif présente une angulation très marquée et est très voisine de la courbe idéale. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins schématiques annexés représentant à titre d'exemples non limitatifs, des formes d'exécution de ce limiteur de surcharge. Figure I est une vue schématique en perspective montrant le principe du limiteur de surcharge, Figure 2 est une vue en coupe transversale d'une forme d'exécution de ce limiteur, Figure 3 est une vue en coupe transversale suivant III-III de figure 2, Figures 4 et 5 sont en coupe, respectivement de côté et en plan par dessus montrant une autre forme de réalisation de ce limiteur, Figure 6 est un diagramme montrant la courbe de fonctionnement du limiteur, c'est à dire l'angle de rotation du tambour et de la barre de torsion en fonction de l'effort de traction dans le conducteur. A la figure 1, 2 désigne un support lié à un armement de poteau, 3 un tambour sur lequel est enroulé un lien souple et notamment un cable 4, muni à son extrémité libre de moyens 5 pour l'accrochage du premier élément d'une chaine d'isolateurs 6 liés au conducteur, et 7 une barre de torsion dont l'une des extrémités est liée au support 2 et dont l'autre extrémité est liée au tambour 3. On conçoit aisérnent que l'effort F correspondant à l'effort de tension dans le conducteur accroché au lien souple 4 créé un couple C égal au produit de cet effort F par le rayon R du tambour 3, couple pouvant entrainer, d'une part5 un pivotement angulaire du tarnbour 3 et de la barre de torsion 7, de valeur a, et un déplacement d du conducteur. Il est évident que la barre de torsion 7 est déterminée, dans la nature de son matériau et dans ses dimensions, de manière à ne pouvoir se vriller qu'à partir d'une valeur de F, dite valeur de déclenche ment Vl4, et correspondant à la somme de la tension normale dans le cable et d'une surcharge consécutive à la neige, au givre, ou au vent. Dans la forme d'exécution représentée en référence aux figures 2 et 3, le support 2 est composé par une plaque 10 dont l'une des extrémités est traversée par un alésage 12, permettant son accrochage à un anneau 13 solidaire de l'armement 14 du poteau, et dont l'autre extrémité est traversée par un alésage 15 constituant logement pour un fourreau 16 dépassant de part et d'autre de cet alésage et dont l'axe longitudinal x'-x est perpendiculaire à la direction Z'-Z du conducteur. Ce fourreau tubulaire 16 est solidaire de la plaque 10 et a une section transversale polygonale et notamment hexagonale, au moins à son extrémité 16a assurant le calage en rotation de la barre de torsion 7. Comme montré à la figure 2, la barre de torsion 7 comporte à ses extrémités deux excroissances de section transversale hexagonale 7a-7b.L'excroissance 7a est logée dans la partie hexagonale 16a du fourreau 16. La liaison en translation de la barre 7 avec le fourreau 16 est assurée par une goupille transversale 17 traversant le fourreau et l'excroissance 7a. L'excroissance 7b est disposée dans un logement hexagonal 18 ménagé axialement dans le tambour 3. Celui-ci est monte libre en rotation sur une douille 19 entourant l'autre extrémité du fourreau 16 et coaxiale à celui-ci. Une goupille 20 assure la liaison en translation entre le tambour 3 et la barre de torsion 7. La liaison entre le tambour 3 et la chaine d'isolateurs 6 accrochée au conducteur, non représenté, est assurée dans cette forme d'exécution par une cablette métallique double 22. Comme montré à la figure 3, chacune des extrémités 22a de la cablette, traverse un alésage 21 du tambour 3 et est munie d'un embout se logeant dans un alésage 23 du tambour et assurant sa liaison en rotation avec ce tambour. L'extrémité libre en forme de boucle de la cablette 22 est munie d'une ferrure en forme de cavalier 24 permettant l'accrochage du premier isolateur de la chaine d'isolateurs 6. La longueur d'enroulement de chacun des brins de la cablette 22 sur le tambour 3 est égale à la longueur circonférentielle du pivotement maximal du tambour. Ainsi, lorsque toute la cablette est déroulée, le tambour ne peut plus pivoter et la torsion communiquée à la barre 7 ne peut pas dépasser une valeur angulaire au-delà de laquelle ladite barre de torsion pourrait se rompre par striction et entrainer la désolidarisation du tambour 3 et du support 2. Avantageusement, la barre de torsion 7 est montée dans le limiteur de surcharge à l'état pré-contrainte c'est à dire après avoir été soumise en usine à une contrainte de torsion de valeur sensiblement égale à celle de la contrainte correspondant à la valeur de déclenchement au-delà de laquelle le limiteur doit entrer en action. Avec cet agencement, et comme représenté sur le graphique de figure 6, jusqu'à la valeur de déclenchement VD, indiqué ici avec une valeur égale à 1,6 fois l'effort de tension normale dans le cable, le tambour 3 pivote d'un angle très faible, de l'ordre d'une dizaine de degrés. Dès que cette valeur VD est atteinte le tambour pivote de manière franche de façon plus importante, pour réduire rapidement la surcharge s'exerçant sur le conducteur et agissant en flexion sur le poteau. A titre d'exemple, un tambour ayant un diamètre d'enroulement de 180 mm calé sur une barre de torsion en acier, ayant, entre excroissances, un diamètre de 15 mm et une longueur de 150 mm, et une cablette ayant une longueur d'enroulement de 800 mm, le tambour pivote d'environ 5000, sans rupture de la barre de torsion, en libérant une longueur de cable de 800 mm.Pour obtenir la même longueur de libération de cable avec un dispositif à compas, les branches des compas devraient avoir une longueur de 40 cm en formant un dispositif plus encombrant que celui de l'invention et ayant une courbe de fonctionnement beaucoup plus éloignée de la courbe idéale. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4 et 5, le support désigné de façon générale par la référence 2 est constitué par un carter 30 en forme de cloche coiffant le tambour 3. L'alésage hexagonal 18 recevant l'excroissance 7b de la barre de torsion 7 est ménagé dans un moyeu 32 du carter. De même, l'alésage polygonal 33 recevant l'excroissance 7a de la barre 7 est réalisé dans un moyeu 34 solidaire du flasque conique du tambour 3. Le carter 30 comporte localement un anneau 35 permettant sa fixation à l'anneau 13 de l'armement et, à l'opposé de cet anneau 35, un canal tangentiel 36 pour le passage d'un cable 37 enroulé sur le tambour 3. L'extrémité libre du cable 37 est solidaire d'une chape 38 ou tout autre moyen d'accrochage de la chaine d'isolateurs 6. Ce limiteur forme un ensemble compact, protégeant tous les organes nécessaires au fonctionnement qui bien entendu, est identique à celui de la forme d'exécution précédente. Lorsque le limiteur a fonctionné, son réarmement s'effectue en rempla çant la barre de torsion 7 par une nouvelle barre et en réenroulant la cablette sur le tambour 3. Il est à noter que pour adapter le limiteur aux diverses valeurs de déclenchement consécutives aux variations des efforts de traction s'excer çant dans les conducteurs, soit en raison de leur dimensions et poids soit en raison de leur mode de pose sur poteau, il suffit de choisir une barre de torsion ayant des caractéristiques appropriées, dépendant soit de son matériau constitutif, soit de son diamètre utile, soit de sa longueur. A cette fin, dans la forme d'exécution de figures 2 et 3, la partie hexagonale 16a du fourreau 16 est plus longue que l'excroissance 7a de la barre de torsion 7 de manière à assurer la liaison avec des barres de diverses longueurs. Il en est de même dans la forme d'exécution des figures 4 et 5 où les moyeux 32 et 34 ont des portées hexagonales plus longues que la longueur des excroissances 7a-7b.La figure 5 montre également en traits mixtes que, pour augmenter les possibilités du limiteur en utilisant des barres de torsion 7 beaucoup plus longues, il est possible de rapporter et fixer sur chacun des moyeux 32-34 des douilles d'allongement 39-40. Chacune de ces douilles comporte une partie hexagonale 42-43. Ainsi, les portées hexagonales 42-43 de ces douilles sont plus éloignées et peuvent coopérer avec une barre de torsion plus longue, pouvant se vriller sur ellemême sur un plus grand nombre de tours et permettant ainsi, une plus grande rotation du tambour et un plus grand déplacement de la chape d'accrochage 38. Enfin, les extrémités de la barre de torsion et les alésages les recevant, sont aménagées de manière que pour une application du limiteur, c'est à dire pour une valeur de déclenchement déterminée, ne correspondent que les barres de torsion correspondant à cette application. Dans les deux formes d'exécution, la liaison des excroissances 7a-7b de la barre 7 avec respectivement le tambour 3 et le support 2, est assurée par des goupilles transversales 17-20. Les alésages pour le passage de ces goupilles, respectivement dans le support 2 et dans le tambour 3 sont réalisés en usine avec un positionnement, angulaire et longitudinal l'un par rapport à l'autre, qui dépend des caractéristiques désirées du limiteur donc de la barre de torsion. Ainsi, lors du réarmement après fonctionnement, seule une barre de torsion ayant les mêmes caractéristiques que celle initiale peut être mise en place et calée dans le dispositif par les goupilles. Cet agencement empêche toute faute de montage consécutive à la mise en place d'une barre de torsion inappropriée et garantit donc, après réarmement, un même fonctionnement du limiteur. Les mêmes résultats peuvent être obtenus au moyen de détrompeurs solidaires de l'excroissance ou de l'alésage la recevant et décalés angulairement d'une excroissance à l'autre de la barre de torsion. REVENDICATIONS. 1. Limiteur de surcharge interposable entre un conducteur électrique aérien et un armement de poteau caractérisé en ce qu'il est constitué par un support 2 accrochable à l'armement 14, par un tambour 3 qui, monté libre en rotation autour d'un axe transversal à la direction du conducteur, est associé à des moyens limitant sa rotation et comporte des moyens 24 pour l'ancrage du conducteur, et par une barre de torsion 7 qui coaxiale à l'axe de rotation du tambour et dont l'une des extrémités 7a est solidaire du support tandis que l'autre extrémité 7b est solidaire du tambour 3, et apte, à partir d'une valeur de la surcharge, à se vriller pour tolérer la rotation de ce tambour 3 dans le sens d'une réduction de la- surcharge. 2. Limiteur selon la revendication I caractérisé en ce que les moyens d'ancrage du conducteur au tambour 3 sont constitués par au moins un lien souple 22 enroulable autour d'un tambour 3 auquel il est lié en rotation par l'une de ses extrémités alors que son autre extrémité est munie de moyens d'accrochage 24 pour la chaine d'isolateurs 6 liée au conducteur. 3. Limiteur selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les moyens limitant la rotation du tambour 3 et le vrillage de la barre de torsion 7 sont constitués par le lien souple 22 dont la longueur d'enroulement sur le tambour 3 correspond à la longueur circonférentielle de pivotement maximal de ce tambour 3. 4. Limiteur selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'avant son montage entre le support 16 et le tambour 3, la barre de torsion 7 est soumise à un couple de torsion lui faisant dépasser la limite élastique du matériau la constituant et lui communiquant une précontrainte de valeur égale à la contrainte de surcharge VD au-delà de laquelle le limiteur doit entrer en action. 5. Limiteur selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la barre de torsion 7 est munie à ses extrémités d'excroissances polygonales 7a-7b s'emboitant, I'une 7b, dans un logement axial 18 du tambour 3 et l'autre 7a dans un fourreau polygonal indéformable 16 du support 2. 6. Limiteur selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que les extrémités de la barre de torsion et les alésages les recevant sont aménagés de manière que pour une application déterminée, un seul type de barre de torsion puisse être intercalée entre le tambour 3 et le support 2. 7. Limiteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que les alésages pour les goupilles de liaison 17-20, réalisées respectivement dans l'excrois- sance 7a de la barre 7 et dans le support 2 et dans l'excroissance 7b et dans le tambour 3, ont des axes longitudinaux dont le positionnement longitudinal et/ou angulaire, sont propres à chacune des conditions de fonctionnement et sont donc différents pour des conditions de fonctionnement différentes.