Brevet FR2620875A1 — publié le 19890324

"Limiteur de surcharge monolithique pour conducteur aérien et son procédé de fabrication". Les installations électriques aériennes sont composées de conducteurs électriques suspendus ou ancrés à des supports ou armements, disposés transversalement en tête des poteaux verticaux. Traditionnellement, ces armements sont dimensionnés pour résister à la tension des conducteurs, mais aussi aux surcharges supplémentaires dues aux conditions météorologiques. Néanmoins, des surcharges anormalement élevées parviennent à entrainer la rupture des poteaux ou des armements, ce qui conduit à des interventions longues et coûteuses. Pour remédier à cela, il est connu de disposer, entre le poteau et les conducteurs, des moyens permettant de réduire la tension dans les conducteurs en augmentant la flèche des portées qu'ils forment entre poteaux. L'invention vise plus particulièrement les moyens limiteurs de surcharge qui sont interposés entre le poteau et l'organe d'accrochage de chaque conducteur. De tels moyens sont en général composés de nombreux éléments associés à un organe apte à se déformer par extension ou torsion, d'abord de manière élastique, puis, à partir d'une valeur de surcharge déterminée, de manière plastique pour permettre l'allongement de la portée et la réduction de la flèche. De part leur structuré, de tels limiteurs sont onéreux à réaliser et lors du remplacement de l'organe déformable permettent des erreurs sur les caractéristiques de l'organe de remplacement donc des erreurs sur la valeur du seuil de déclenchement du limiteur. La présente invention a pour but de fournir un limiteur de surcharge, à grand débattement, peu coûteux, sans possibilité d'erreur lors de son replacement après fonctionnement. A cet effet, ce limiteur de surcharge est constitué par une seule pièce monolithique, réalisée dans un matériau dont la courbe d'allongement possède une phase élastique suivie, avec un point de transition marqué, d'une phase plastique, et est composée d'au moins deux bras dont les extrémités libres sont munies de moyens d'accrochage, respectivement au conducteur et à l-'armement, et dont les autres extrémités sont liées par une zone de section réduite, aptes, au delà d'une valeur de surcharge, à se plastifier en flexion, suivant le principe de la rotule plastique. Ainsi, lorsque le limiteur est soumis à des surcharges inférieures à son seuil de fonctionnement ses bras se déforment élastiquement, d'une très faible valeur, sans intervenir de manière sensible sur la longueur de la portée et sur sa flèche. Par contre,dès que la surcharge atteint le seuil de fonctionnement du limiteur,le matériau composant la zone de section réduite entre en phase de plastification et permet l'écartement des bras, de manière franche et régulière, en provoquant l'allongement de la portée et la réduction de la flèche du conducteur. Sous l'effet de la surcharge éloignant les moyens d'accrochage des deux bras, ces bras ont tendance à s' aligner sans pour autant y parvenir parfaitement. En fin de mouvement, la déformation du limiteur est très visible du sol et indique qu'il faut pourvoir à son remplacement.Bien entendu, même lorsqu'il est en position déformée, le l-imiteur est apte à résister à l'effort maximal de tension dans le conducteur correspondant. Dans une forme d'exécution de l'invention, les deux bras sont solidaires d'un corps intermédiaire rectiligne auquel ils sont chacun liés par une zone de plastification, délimitée, vers l'extérieur, par le dos arrondi de la transition entre le bras et le corps et, vers l'intérieur, par la face circulaire d'un alésage communiquant radialement avec une fente, séparant le corps du bras correspondant. Dans cet agencement, le limiteur peut être réalisé par découpage dans une tôle épaisse est calibré en effort par ajustement du diamètre des alésages réalisés dans la zone de transition entre le corps et chaque bras. Dans une forme d'exécution préférée, les deux bras sont disposés d'un même côté du corps, sont inclinés d'une même valeur angulaire par rapport à l'axe longitudinal de ce corps, avec lequel ils forment un triangle, et les axes de leurs moyens d'accrochage sont disposés dans un plan parallèle au plan médian longitudinal du corps. Dans un tel limiteur, lorsque les bras s'écartent l'un de l'autre sous l'effet de la surcharge, leur pivotement par rapport au corps conduit, jusqu'à ce qu'ils soient perpendiculaires à ce corps,et pour chacun d'eux, à une augmentation du bras de levier entre leurs moyens d'accrochage et la zone de section réduite, c'est à dire à une augmentation de la valeur du moment fléchissant agissant sur cette section. I1 en résulte que, dans cette phase de début de plastification de la section et de fonctionnement du limiteur, ce dernier cède plus rapidement que dans sa phase terminale et permet un allongement rapide de la portée, favorable à la réduction rapide de la surcharge dans le conducteur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce limiteur de surcharge. Figure 1 est une vue de côté en élévation d'une première forme d'exécution de ce limiteur, Figure 2 est une vue de côté en élévation d'une autre forme d'exécution du limiteur, Figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de figure 2, montrant la section transversale de la zone de section réduite et de plastification, Figure 4 est une vue de côté en élévation similaire à la figure 2 montrant le fonctionnement du limiteur, Figure 5 est un graphique représetant la courbe d'allongement obtenue en fonction de la valeur F de l'effort de surcharge. Le limiteur de surcharge représenté à la figure 1 est constitué par une seule pièce monolithique de largeur constante réalisée dans un matériau dont la courbe d'allongement possède un point de transition marqué entre la phase élastique et la phase plastique, et par exemple en acier. Cette pièce est composée de deux bras 2a-2b reliés à un corps 3 par des zones Z, de plus faible section, dites zones de plastification. Le limiteur est découpé à sa forme extérieure dans une tôle métallique. Par ce découpage, la zone de transition Z, entrechacun de ces bras 2a-2b et le corps rectiligne 3, a une forme arrondie 4. Chaque zone de section réduite et de plastification Z est délimitée en largeur par l'épaisseur de la tôle initiale et en hauteur, entre, d'une part,le dos arrondi 4 de la zone de transition et, d'autre part, la face circulaire d'un alésage 5 coaxial à ce dos arrondi. L'alésage 5 communique avec une fente 6 séparant chaque bras du corps rectiligne 3.Le diamètre de l'alésage 5, qui détermine les caractéristiques du limiteur, a une valeur minimale qui est déterminée de manière que l'allongement de sg face circulaire interne soit compatible avec le matériau constitutif du limiteur sans créer de fissures lorsque celui-ci a fonctionné. Pour l'acier, l'alésage 5 peut avoir un diamètre supérieur ou égal à 30 mm. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, les deux bras sont disposés parallèlement et de part et d'autre du corps rectligne 3, et en sens inverse, en donnant au limiteur la forme générale d'un "S" écrasé. Chaque bras 2a-2b est muni à son extrémité de moyens d'accrochage, respectivement, au conducteur et à l'armement. Dans cette forme d'exécution, ces moyens d'accrochage sont constitués par des alésages 7, avantageusement associés à des bagues 8 en matériau à faible coefficient de frottement, tel qu'en bronze. Les axes des alésages 7 et des bagues 8 des bras 2a-2b sont disposés dans un plan P qui est perpendiculaire au plan médian longitudinal P1 du corps rectiligne 3. Lorsque ce limiteur de surcharge est interposé entre un armement et un poteau il est soumis naturellement à des efforts F1-F2 tendant à écarter ses bras. Tant que ces efforts ne dépassent pas un seuil prédéterminé, les bras 2a-2b s'écartent élastiquement mais très légèrement par rapport au corps 3. Par contre dès que ces efforts atteignent une valeur déterminée, c'est à dire atteignent la valeur de surcharge pour laquelle le limiteur doit entrer en fonctionnement, les mouvements fléchissants, transmis par les bras 2a-2b aux sections Z, provoquent la plastification de ces sections suivant le principe de la rotule plastique et permettent donc l'écartement des bras 2a-2b de part et d'autre du corps 3. I1 en résulte que la portée du conducteur accroché au limiteur est soumis à un allongement conduisant à une augmentation de sa flèche. La forme d'exécution représentée à la figure 2 se différencie de la précédente par le fait que les deux bras 2a et 2b sont disposés d'un même côté du corps rectiligne 3 et sont inclinés d'une même valeur angulaire a par rapport à l'axe longitudinal x'-x de ce corps. Le limiteur forme ainsi une sorte de triangle, et plus précisément, à l'allure générale d'un oméga minuscule. Comme dans la forme d'exécution précédente, les zones Z de section réduite et de plastification sont délimités entre le dos arrondi 4, de la zone de transition entre chaque bras et le corps 3, et la face interne d'un alésage 5 communiquant avec une fente 6 séparant chaque bras du corps 3. La figure 3 montre que chaque zone Z a en section transversale, uneforme rectangulaire de hauteur h mesurée entre le dos 4 et l'alésage 5, de valeur inférieure à la largeur 1. Ce rapport qui, se retrouve également dans la forme d'exécution de la figure 1, evite, lors du fonctionnement du limiteur, tout phénomène de déversement des bras par rapport au corps 3. Dans cette forme d'exécution, les axes longitudinaux des alésages 7 et des bagues 8, de chacun des moyens d'accrochage des bras, sont disposés dans un plan P2 qui est parallèle au plan médian longitudinal contenant l'axe x'-x du corps 3. Lorsque ce limiteur est interposé entre un armement et un conducteur éléctrique et qu'il entre en fonctionnement, chacun des bras 2a ou 2b pivote autour d'un axe Y contenu dans la section de plastification Z. I1 en résulte, comme le montre la figure 4, que le bras de levier entre cet axe Y et l'axe longitudinal des moyens d'accrochage 7-8 est soumis, dans une première phase, à une variation de sa longueur passant de la valeur b à la valeur B, cette dernière valeur correspondant à la position dans laquelle le bras est sensiblement perpendiculaire au corps 3. Cet accroissement de bras de levier est très favorable puisqu'il conduit à une augmentation du moment fléchissant s'exerçant dans la section Z et favorise, au moins dans la phase de démarrage, un allongement franc et rapide du limiteur.Comme cela ressort de la figure 5, montrant la courbe d'allongement de la portée du conducteur, en fonction de la valeur de l'effort F, jusqu'à une valeur de surcharge fl, le limiteur est soumis à une déformation élastique al de faible valeur, mais au delà de cette valeur fl, correspondant au seuil de déclenchement, l'allongement du dispositif est très important et prend par exemple une valeur a2 lorsque la surcharge atteint une valeur f2 égale à 1,3 fois fl. I1 est évident que l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce limiteur qui ont été décrites ci-dessus mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi que le limiteur peut ne comporter que deux bras formant une sorte de "U" c'est à dire sans corps intermédiaire, ou au contraire, être relié par plus d'un corps, pourvu que la liaison à chacun des éléments, corps ou bras, soit assurée par des zones de section réduite et de plastification Z. Dans toutes les formes d'exécution, l'ébauche du corps est obtenue par découpage à la presse et sa finition est assurée par usinage des alésages 5 et 7, avec usinage éventuel des fentes 6 débouchant dans les premiers. Cela permet, à partir d'une même ébauche, et par la seule adaptation du diamètre des alésages 5, de réaliser des limiteurs tarés à des valeurs différentes. La différenciation des limiteurs est mise en évidence par un marquage sur le corps pour supprimer tous risques d'erreurs lors du remplacement d'un limiteur. En cas de besoin, il est possible, par agrandissement du diamètre des alésages 5 d'un limiteur en stock, d'adapter à la demande ses caractéristiques de résistances, c'est à dire son tarage. REVENDICATIONS 1. Limiteur de surcharge du type s'interposant entre un poteau et l'organe d'accrochage de chaque portée, caractérisé en ce qu'il est constitué par une seule pièce monolithique, réalisée dans un matériau dont la courbe d'allongement possède un point de transition marqué entre la phase élastique et la phase plastique, et composée d'au moins deux bras (2a-2b) dont les extrémités libres sont munies de moyens d'accrochage (7) et dont les autres extrémités sont liées par une zone de section réduite (z) apte, au delà d'une valeur de surcharge, à se plastifier en flexion, suivant le principe de la rotule plastique. 2. Limiteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux bras (2a-2b) sont solidaires d'un corps intermédiaire rectiligne (3), auquel ils sont chacun liés par une zone de plastification (z), délimitée, vers l'extérieur, par le dos arrondi (4) de la transition entre le bras et le corps et, vers l'intérieur, par la face circulaire d'un alésage (5), communiquant radialement avec une fente (6) séparant le corps du bras. 3. Limiteur selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux bras (2a-2b) sont disposés parallèlement, de part et d'autre du corps (3) et en sens inverse, tandis que les axes de leurs moyens d'accrochage (7) sont disposés dans un plan commun (P;, perpendiculaire au plan médian longitudinal (P1) du corps. 4. Limiteur selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux bras (2a-2b) sont disposés d'un même côté du corps (3), sont inclinés d'une même valeur angulaire (a) par rapport à l'axe longitudinal de ce corps, avec lequel ils forment un triangle, tandis que les axes de leurs moyens d'accrochage (7) sont disposés dans un plan (P2) parallèle au plan médian longitudinal de ce corps. 5. Limiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens d'accrochage sont constitués par des bagues (8), en matériau à faible coefficient de frottement, disposées dans des alésages (7) ménagés aux extrémités libres des bras. 6. Limiteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que chacune des sections de plastification (z) a une largeur (1) supérieure à la hauteur (h), mesurée entre le dos arrondi (4) et la face circulaire de l'alésage interne (5). 7. Procédé de fabrication du limiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que, il est réalisé, à partir d'une ébauche découpée de largeur (1) constante, au moins par usinage des alésages (5 et 7), le diamètre de ceux-ci étant déterminé en fonction du tarage recherché.