Brevet FR2613529A1 — publié le 19881007

Isolateur résistant à la corrosion La présente invention concerne un isolateur résistant à la corrosion, comme par exemple un isolateur suspendu résis- tant à la corrosion et destiné à être utilisé dans des chai- nes d'isolateurs destinées à être supportées par des bras de pylônes de lignes de transmission d'énergie. En référence à la figure 6, annexée à la présente demande, on y voit représenté un isolateur suspendu typique qui comporte un corps I possédant une coque la s'étendant ra- dialement à partir d'un noyau central lc. Un capot métallique 3 est fixé fermement au sommet du noyau lc à l'aide d'un ci- ment 2. Une tige métallique 4 est insérée à l'intérieur du noyau lc et y est fixée au moyen d'un ciment 2a. Dans l'isola- teur suspendu classique, l'espacement ou l'intervalle g (figu- re 7 annexée à la présente demande) entre l'extrémité infé- rieure du capot métallique 3 et la surface supérieure de la coque la est inférieur à 2 mm. Comme représenté sur la figure 7, la surface inférieure du ciment 2 entre le capot métallique 3 et le noyau lc se termine en général en étant de niveau avec l'extrémité inférieure du capot métallique 3. Si on utilise l'isolateur suspendu dans une ligne de transmission d'énergie à courant continu (CC) de manié- re que la polarité dans le capot métallique 3 soit positive et que la polarité dans la tige métallique 4 soit négative, un courant de fuite superficiel circule depuis le capot métal- lique 3 en direction de la tige métallique 4 le long de la surface de la coque la et un tel courant de fuite provoque l'apparition d'une corrosion électrochimique (désignée ci- après sous le terme de corrosion électrique) au niveau de l'ex- trémité inférieure du capot métallique 3. Etant donné que l'es- pacement entre l'extrémité inférieure du capot métallique 3 et la surface supérieure de la coque la est-inférieur à 2 mm dans des isolateurs suspendus classiques et que la surface inférieure du ciment 2 est de niveau avec l'extrémité infé- rieure du capot métallique 3, les produits de corrosion dûs à la corrosion électrique indiquée plus haut s'accumulent dans l'espace très faible entouré par le capot métallique 3, la surface inférieure du ciment 2 et la coque la. Lorsque la quantité des produits de corrosion dépo- sés sur le capot métallique massif 3 augmente, les produits de corrosion comparativement durs tendent à faire apparaître une pression locale sur la surface de la coque la. Lorsque la concentration de contraintes dans la coque la, due à une telle pression locale, dépasse une certaine limite, des fis- sures C apparaissent dans la coque la du corps 1 de l'isola- teur, comme cela est représenté sur la figure 8 annexée à la présente demande. La sensibilité à de telles fissures C dues à la corrosion électrique est un point de faiblesse des iso- lateurs classiques étant donné que la présence des fissures C affaiblit l'isolateur et tend à provoquer une rupture de l'isolateur lorsque ce dernier est exposé à une contrainte électrique et à une contrainte mécanique. C'est pourquoi un Dut de la présente invention est d'éliminer le point de faiblesse mentionné précédemment de l'art antérieur en réalisant un isolateur résistant à la cor- rosion. L'isolateur résistant à la corrosion convient particu- lièrement pour des chaînes d'isolateurs de lignes de transmis- sion d'énergie à courant continu. Un isolateur résistant à la corrosion, conforme à une première forme de réalisation de l'invention, comprend un corps muni d'un noyau et d'une coque s'étendant radiale- ment à partir du noyau, et un capot métallique qui est fixé par un ciment sur le noyau de manière à le recouvrir. Dans l'isolateur conforme à l'invention, un intervalle de 2,-,10 mm est ménagé entre l'extrémité inférieure du capot métallique et la surface supérieure de la coque du corps isolant. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, la largeur de l'intervalle mentionné précédemment présent entre l'extrémité inférieure du capot métallique et la surface supérieure de la coque se situe dans une gamme de 3%,6 mm. L'extrémité inférieure du capot métallique peut être réalisée sous la forme d'un rebord. L'isolateur résistant à la corrosion conforme à une seconde forme de réalisation, possède une structure semblable à celle de la première forme de réalisation de l'invention, hormis qu'un renfoncement qui s'étend vers le haut est ménagé dans l'extrémité inférieure d'une couche d'un agent de scelle- ment entre le capot métallique et le noyau du corps de l'isola- teur, la largeur de l'intervalle mentionné ci-dessus présent entre l'extrémité inférieure du capot métallique et la surface supérieure de la coque pouvant être choisied'une manière quelco-- que. Le renfoncement tourné vers le haut s'étend dans une direc- tion s'écartant de la surface supérieure de la coque. Etant donné que l'intervalle de 2e,10 mm est ménagé entre l'extrémité inférieure du capot métallique et la surface supérieure de la coque du corps de l'isolateur, même si des produits de corrosion sont formés sous l'effet de la corrosion électrique à partir de l'extrémité inférieure du capot métal- lique, ces produits de corrosion sortent aisément de l'espace étroit présent entre la base du capot métallique et le sommet de la coque, à travers l'intervalle mentionné ci-dessus. Par conséquent une accumulation des produits de corrosion dans l'espace étroit est évitée et la production d'une pression locale quelconque, dirigée vers la surface supérieure de la coque à partir de la base du capot métallique est empêchée, et la coque est protégée vis-à-vis d'une fissuration due à une concentration locale de contraintes et qui, sinon, appa- raît sous l'effet de la pression locale produite par les pro- duits de corrosion accumulés. De façon similaire, étant donné que le renfoncement qui s'étend vers le haut est ménagé dans l'extrémité inférieure de la couche de l'agent de scellement entre le capot métallique et le noyau du corps de l'isolateur, le produit de corrosion mentionné précédemment se dégage aisément en pénétrant dans le renfoncement qui s'étend vers le haut. Donc la production d'une pression locale intense par les produits de corrosion accumulés, en direction de la surface supérieure de la coque, est empêchée. D'autres caractéristiques et avantages de la présen- te invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure i représente une vue en coupe partielle d'une partie essentielle d'un isolateur suspendu résistant à la corrosion, conforme à la présente invention; - la figure 2 représente une vue en coupe partielle montrant le lieu de déplacement des produits de corrosion lors- que l'extrémité inférieure d'un capot métallique de l'isola- teur résistant à la corrosion subit une corrosion électro- chimique - la figure 3 représente une vue en coupe verticale partiellement arrachée d'un isolateur suspendu résistant à la corrosion, conforme à l'invention - la figure 4 représente un graphique montrant la relation entre la capacité de résistance à la corrosion d'un isolateur et la taille d'un intervalle situé entre la base d'un capot métallique et le sommet d'une coque de l'isolateur; - la figure 5 représente un graphique montrant la relation entre la résistance mécanique d'un isolateur et la taille d'un intervalle s'étendant entre la base d'un capot métallique et le sommet d'une coque de l'isolateur; - la figure 6, dont il a déjà été fait mention, re- présente une vue en coupe transversale partiellement arrachée d'un isolateur suspendu classique; - la figure 7, dont il a déjà été fait mention, re- présente une vue en coupe partielle de la partie inférieure d'un capot métallique d'un isolateur suspendu classique; et - la figure 8, dont il a déjà été fait mention, re- présente une vue en coupe transversale partielle semblable, représentant des produits de corrosion s'étendant à partir du capot métallique. 261352 9 Sur les différentes vues des dessins, on utilise les références ou symboles indiqués ci-après: 1: corps isolant la: coque lb: nervure inférieure lc: noyau 2,2a: ciment 3: capot métallique 4: tige métallique g: intervalle C: fissure H: renfoncement On va décrire ci-après une forme de réalisation de l'isolateur résistant à la corrosion, conforme à la présente invention, sous la forme d'un isolateur suspendu, en référence aux figures 1 à 5. En se référant à la figure 3, on voit qu'un corps 1 de 1 solateur suspendu résistant à la corrosion possède un noyau central lc possédant une forme cylindrique creuse munie d'un sommet fermé, une coque la s'étendant radialement à partir du noyau lc, une pluralité de nervures inférieures annulaires lb s'étendant vers le bas à partir de la surface inférieure de la coque la, et ce selon une disposition concen- trique. Un capot métallique 3 est fixé fermement à la surface extérieure du noyau lc par un ciment 2, de manière à recouvrir le noyau lc. Un logement 3a est ménagé dans la partie supérieu- re du capot métallique 3 de telle sorte que l'extrémité infé- rieure d'une tige métallique 4 d'un autre isolateur suspendu situé directement au-dessus du précédent, s'engage dans le logement 3a. La partie supérieure de chaque tige métallique 4 est fixée fermement à l'intérieur du noyau ic par un ciment 2a. L'extrémité inférieure de la tige métallique 4 de chaque isolateur suspendu peut s'engager dans le logement 3a, que comporte le capot métallique 3 d'un autre isolateur suspen- du situé immédiatement au-dessous du précédent. Par conséquent on peut raccorder un certain nombre d'isolateurs suspendus au moyen du système d'emboîtement tige-logement, de manière à former une chaîne d'isolateurs. Comme représenté sur la figure 1, un intervalle g de 2AJ10 mm est prévu entre l'extrémité inférieure du capot métallique 3 et la surface supérieure de la coque la. La lar- geur de l'intervalle g est choisie sur la base du fait que, du point de vue delacapacité à la résistance à la corrosion, plus cette largeur est importante, meilleures sont les condi- tions, mais que, du point de vue de la résistance mécanique, un intervalle g excessivement large aboutit à une relation de position incorrecte entre le capot métallique 3 et la tige métallique 4 et conduit à une réduction assez conséquente de la résistance mécanique. En réalité les inventeurs ont effec- tué des essais pour déterminer la capacité de résistance à la corrosion et la résistance mécanique des échantillons d'iso- lateurs suspendus résistant à la corrosion, conformes à l'in- vention. Les figures 4 et 5 représentent respectivement les valeurs comparatives typiques de la capacité de résistance à la corrosion et de la résistance mécanique des échantillons testés. Plus particulièrement, comme on peut le voir sur la figure 4, lorsque l'intervalle g possède une largeur supérieu- re à environ 2 mm, l'intervalle de temps jusqu'à ce qu'il ap- paraisse une rupture de la coque est très long. D'autre part, comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque la largeur de l'intervalle g dépasse 2 mm, la charge conduisant à une dé- faillance mécanique du corps de l'isolateur, qui était réalisé en porcelaine, est fortement réduite. Par conséquent on a fixé une valeur de 2e%-10 mm pour la largeur de l'intervalle g en tenant compte de ses effets à la fois sur la capacité de résistance à la corrosion et la résistance mécanique de l'isolateur. Dans la forme de réalisation de la figure 1, l'extré- mité inférieure du ciment 2 présent entre le noyau lc et le capot métallique 3, est en renfoncement par rapport à l'extré- mité inférieure du capot métallique 3, c'est-à-dire que l'ex- trémité inférieure du ciment 2 est en renfoncement dans une direction s'écartant de la surface supérieure de la coque la. Par conséquent un renfoncement annulaire H possédant une ouver- ture dirigée vers le bas, est défini par une partie de la sur- face extérieure du noyau lc, par la surface inférieure d'ex- trémité du ciment 2 et par une partie de la surface intérieure du capot métallique 3. Un tel renfoncement H peut être obtenu en utilisant, lors de la fixation du capot métallique 3 sur le noyau lc, un moule (non représenté) qui sert à relever la surface d'extrémité inférieure du ciment 2. La forme du ren- foncement H est déterminée de manière à maintenir une distri- bution raisonnable de la charge mécanique à cet endroit. Par exemple la surface d'extrémité inférieure du ciment 2 peut être inclinée de manière que sa distance par rapport à la sur- face supérieure de la coque la augmente lorsqu'on se rapproche du noyau 1E, comme représenté par la ligne en trait mixte sur la figure 1. On va expliquer ci-après le fonctionnement de l'iso- lateur suspendu résistant à la corrosion, possédant la struc- ture indiquée précédemment. Un certain nombre d'isolateurs suspendus résistant à la corrosion sont assemblés pour former une chaîne d'isola- teurs au moyen de la liaison à tige-logement mentionnée ci- dessus, et les chaînes d'isolateurs ainsi assemblées sont sus- pendues à des structures de support, comme par exemple des pylônes pour lignes de transmission d'énergie. Lorsqu'on uti- lise l'isolateur avec une ligne de transmission d'énergie à courant continu, tout en conservant une polarité positive pour le capot métallique 3 et une polarité négative pour la tige métallique 4, l'extrémité inférieure du capot métallique 3 est soumise à une corrosion électrique due à un courant de fuite superficiel s'étendant du capot métallique 3 jusqu'à la tige métallique 4, sur la surface de la coque la. Les pro- duits de corrosion provoqués par la corrosion électrique se déposent sur l'extrémité inférieure de la surface du capot métallique 3, et un tel dépôt des produits de corrosion gon- fle en s'étendant vers le bas. En se référant aux lignes for- mées de tirets sur la figure 2, lorsque le dépôt atteint la surface supérieure de la coque la, les produits de corrosion s'écartent du noyau lc et/ou pénètrent dans le renfoncement H à l'intérieur de l'intervalle g de 2vl0 mm. Par conséquent, grâce à la structure conforme à la présente invention, il ne s'établit jamais une pression sous l'effet de l'accumulation des produits de corrosion dans l'es- pace étroit présent entre la base du capot métallique 3 et le sommet de la coque la, de sorte que la production d'une pression locale appliquée à la coque la lors de la formation d'une telle pression est totalement empêchée. Par conséquent, il n'y a aucun risque que la coque la se fissure sous l'effet d'une telle pression locale. La forme de réalisation de la figure 1 utilise la combinaison de l'intervalle g de 2 -J 10 mm conforme à un pre- mier aspect de l'invention, et le renfoncement H conforme à un second aspect de l'invention. Cependant on peut supprimer le renfoncement H conforme à un second aspect de l'invention, car l'intervalle g de 2- 10 mm conforme au premier aspect de l'invention garantit de lui-même l'évacuation mentionnée ci- dessus des produits de corrosion et empêche une accumulation nuisible de ces produits de corrosion dans l'espace présent entre le capot métallique 3 et la coque la. Dans une forme de réalisation selon le second aspect de la présente invention, on utilise uniquement le renfonce- ment H de la combinaison mentionnée ci-dessus, et on choisit d'une manière arbitraire la largeur de l'intervalle g. Les auteurs à la base de la présente invention ont trouvé que le renfoncement H fournit un espace, par lequel les produits de corrosion s'échappent, et que toute formation d'une pression locale est supprimée. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisa- tion décrite ci-dessus. Par exemple, n'importe laquelle des trois modifications suivantes est possible dans le cadre de la présente invention, à savoir: (1) Utiliser un capot métallique 3 possédant une partie infé- rieure en forme de rebord. Grâce à cette partie inférieure en ferme de rebord, la pression produite par les produits de corrosion peut être aisément détournée et l'intervalle de temps jusqu'à défaillance de la coque la peut être im- portant. (2) Utiliser un intervalle g de 3rv 6 mm. Un intervalle g dans cette gamme de valeurs est le plus efficace. (3) Au lieu de l'isolateur suspendu résistant à la corrosion, qui est représenté, prévoir un isolateur résistant à la corrosion, d'un autre type, comportant un noyau et une coque, comme par exemple un isolateur à longue tige, ré- sistant à la corrosion. Comme cela a été décrit de façon détaillée dans ce qui précède, un isolateur résistant à la corrosion, conforme au premier aspect de la présente invention, utilise un inter- valle g de 2rN 20 mm entre l'extrémité inférieure d'un capot métallique et la surface supérieure d'une coque de sorte que, même lorsque l'extrémité inférieure du capot métallique subit une corrosion électrochimique produisant des produits de cor- rosion qui sont destinés à pénétrer dans un espace présent entre le capot métallique et la coque, de tels produits de corrosion peuvent s'échapper vers l'extérieur d'un tel espace à travers l'intervalle mentionné précédemment. Ainsi on ob- tient un effet remarquable consistant en ce que l'établisse- ment de la pression par suite de l'accumulation des produits de corrosion dans l'espace mentionné précédemment est empêché, ce qui empêche l'apparition d'une pression locale intense du capot métallique sur la coque, et supprime complètement le risque d'une rupture de la coque sous l'effet d'une concentra- tion de contraintes due à une telle pression locale. De façon similaire, conformément au second aspect de la présente invention qui prévoit un renfoncement H à l'in- térieur du capot métallique au niveau de l'extrémité inférieu- re de ce dernier, les produits de corrosion peuvent pénétrer dans le renfoncement H. Ainsi ce second aspect de l'invention permet d'atteindre également un effet remarquable en empêchant la production d'une pression locale intense susceptible d'agir sur la surface supérieure de la coque, ce qui supprime complè- tement le risque d'une rupture de la coque due à une concen- tration de contraintes produite par une telle pression locale élevée. Bien que la présente invention ait été décrite avec un certain degré de particularisation, on comprendra que la présente description a été faite uniquement à titre d'exemple et qu'il est possible d'apporter de nombreuses modifications dans les détails de construction, dans la combinaison et dans l'agencement des éléments du dispositif selon la présente in- vention, sans pour autant sortir du cadre de cette dernière. il REVENDICATION Isolateur résistant à la corrosion, comportant un corps (1) muni d'un noyau (1c) et d'une coque (la) s'étendant radialement à partir du noyau, et un capot métallique (3) réuni audit noyau par urnecouche (2) d'un agent de scellement, de manière à recouvrir le noyau (lc), caracté- risé en ce que cette couche de l'agent de scellement possède une extre- mité inférieure en renfoncement, qui s'écarte de la surface supérieure de la coque (la).