Brevet FR2648959A1 — publié le 19901228

La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des électrodes de mise à la terre. On sait que de telles électrodes doivent assumer simultanément plusieurs fonctions notamment: - écouler dans le sol les courants de défaut et de foudre; - assurer à tout moment le maintien de la sécurite des personnes et des biens et, - maintenir un potentiel de référence. Il est connu de réaliser des électrodes de aise à la terre par enfoncement de piquets de prise de terre dans le sol. Cette forme d'électrode de mise à la terre est simple, efficace et rapide à mettre en oeuvre par fonçage manuel à l'aide d'une masse ou par fonçage mécanique au marteau pneumatique, électrique ou à essence. Une telle méthode de mise à la terre nécessite une connaissance de la résistivite et de la dureté des terrains en profondeur. En fonction de ces données et *de la résistance de terre recherchée, on peut déterminer approximativement la longueur du ou des piquets de prise de terre à mettre en place. Pour des raisons. pratiques évidentes, lorsque la longueur d'un piquet dépasse une valeur de l'ordre de 1 à 2 m, le piquet est constitué au fur et à mesure de son enfoncement dans le sol en aboutant des segments de piquet par vissage, encliquetage, manchonnnage ou emboîtage, seul le premier segment de piquet étant pourvu de moyens pour assurer la pénétration dans le sol. La qualite d'un piquet de terre dépend en grande partie de la qualité des Jonctions de ses éléments constitutifs avec, en plus des qualités de tenue mécanique et de contact électrique indispensables: une bonne résistance à la corrosion. Les ommes exigences de qualité s'appliquent au raccordement d'un piquet de terre à un conducteur électrique qui relie entre eux plusieurs piquets de terre pour former une prise de terre étendue, ou qui relie, par l'intermédiaire d'un piquet de terre, la prise de terre à la borne principale de mesure de l'installation à protéger. Un tel raccordement garantit une meilleure sécurité s'il est indémontable: en effet, la prise de terre et le conducteur électrique qui la relie à la borne principale de mesure forment un tout et Il ne faut pas qu'à un moment quelconque, occasionnellement, par simple démontage d'une cosse de raccordement, on puisse en modifier la configuration. anal suçp xna aJlua selsnrv uo:uaAuT,t uoles aaae op lanb!d np 9;uauelg sel sno;luvJ luoc I aJn2i; I V aJ;ITup;s anA aun;sa z aJn2t; vl - : IVTXV %uamoaOo;uao ap uoqouv un,p wa uo.;vjaquqd ap auIod eun,p nAJnod lse; anbld ao lanbail suvp uotiwsIVag op apon un uolas uo;IuaAuT,t uolas anbld un,p ealIeIJvd almoIeA '.lvuxv adnoo ue e1;lo9 ana sun se I aJnIT; uil - : uTssep el nS;'tiTvl l eJg;%vjv 0O hnol ap nAjnodap ea.nao uo as;i ap la uo;vs;tlvz ap aldmeaxe un aasnli; ua Tnb gxauuv uTssep nu aoueJ;g une sgJdv-; ea;;u; uo;ld;dsop uI op uojIlJzossai uo;luaAuA *f0%10 Op 9as2UVAV 0 s9enbslJlo.o wvDo sa1nv,a( av.4a;vq ap a0ie aun;uvnjllsuoo nualeouo;ua, p adt:[D/allojaenoq alquasua oeD 'allojelnoq ae4Tpvl ap axv,Il V!uaoIvIno!puadid aveold SZ anbIsuI aletidnoî aun,p advlpzelul, lavd aqstJvpTlos ai lnad alla eallanbvI V luaaouo;ua,p allo.aenoq aun,p aJaehnooaJ ls9e aouaag;iad ap Tnb siae 'lanbTd np nuaKaono;ua,l jainssv mnod aiAnao nea sT ageuuo; ap laq; m ael nolaes ainas eIsIl;n a.;l lned Inb %uacaououa,p advqo aun,p ap;u,t V aldexa Jud aould neua sT aJew Ined uo;%uaAu; aueseid ul uolas aJa op asTid ap %anbld al oz xna ailua aeST; ap sauewaas sap aoJo; V a9eSloqua,î -uvAJase.Id ua %no1 4lanbId l4pnp e2aj ap sluaiaes xnap aJua zuamal;;oodsaJ a9uuuaqouuw Jud aould as; uauualA Tnb Tsxv - uaaoio;uea. ap suoqouum sinaTsnld no un alJoduoo aijJa% ap -anbid al uoIlueAuT e;leo ap anb; saIjgWouvo aJnv eaun uolas uoZu.Jw ueKd ap auTod aun,p Si Ips al suvp uamaouo;ua uos WuvuA Tunm %sa aJae ep %onbld np sail ap ouaeas Jazem d al.uol;uaAu;,i ep j;gaJd uo;s; vstueJ ap apcm un uoles jnalDnpuoo l;paI janbolq as uaA lanbael suup aol;; iO un a;;ea eao V a%-odmoo allea a 'TanbTd nu anb;idalje -nanonpuoo un;p uaeapJooouD el jiaJnssu V uo5v; ap anbuoo %uvla a;, a;llao '%uam29s jalu. ap 01 ael jns luamalvu;pnXlluot aoJo; V Ja!eoque,s;uvuaa al;, aun,p %a enlnoA wanbid ap annuol çl ap uo;luneqo,l ,nbsn los ael suvp uaeaouo;ua, l ap aJns$c V %a in; nu 'lvu;pn TBuol aSev;uao un notas 'saelnu saet suvp sun set eoio; V ale;3oquea,S ap slueamas slpxne;uv4amJad amao; aun ualuasesJd sasJexa sal;uop aieI ap sauianas s9naesnld ap no un,p: n; llsuoo %se l,nb ao une çs;u uwo S aai; ap as;id ep 4anbld un -aoqo anod ç uo.iluaAuT,l e;;ea aeo v snssap-ID saguuol;uau eJnns ap %a Qllvînb ap saDouaTxa xnç uoTvsTlin,p svo sael sno suçp lg;slus Tnb iuuoToe;iad ajial ap %anbid un asljugi ap;;IDarqo inod apxl; %sa,s uol;uaAul a;uasead vl - z - 698'9 - 3 - position définitive, ce piquet étant en outre raccordé à un conducteur électrique et; - la figure 3 est une vue partielle en coupe axiale, verticale représentant la tète de battage utilisée selon l'invention pour l'enfoncement du piquet de prise de terre illustrée par les figures 1 et 2. En se référant en premier lieu à la figure 1, on voit qu'un piquet de mise à la terre selon la présente invention est réalisé par l'emboitement les uns dans les autres selon un centrage longitudinal d'un ou de plusieurs segments de piquet 1, 1', cet emboîtement étant réalisé au fur et à mesure de l'enfoncement dans le sol Jusqu'à l'obtention de la longueur de piquet voulue. Chacun des segments de piquet 1, 1' est de préférence monométallique, il présente une forme cylindrique et il comporte à l'une de ses extrémités un épaulement raccordé par un arrondi 2 à un doigt composé d'un corps cylindrique 3 qui se prolonge par un corps tronconique 4 se terminant par une pointe 5. L'autre extrémité de chaque segment de piquet est pourvue d'une cavité de forme cylindrique 6 présentant un chanfrein intérieur 7 et un fond conique 8. Ainsi qu'on l'a vu ci-dessus, le piquet selon l'invention comporte en outre une tète dite tète wautoconnectriceu qui est conçue de façon à permettre le raccordement d'un conducteur électrique audit piquet. Dans l'exemple de réalisation illustré par le dessin (figure 1), cette tète autoconnectrice 9 présente une cavité troconique 10 débouchant sur une cavité cylindrique 11 présentant une saillie en couronne 12 qui permet de coincer mécaniquement une pastille cylindrique 15 munie d'un chanfrein 16 dont la surface supérieure est située dans un plan tangent à un orifice 13 dont est munie la tète autoconnectrice 9 et qui permet le passage du conducteur électrique devant être coincé mécaniquement dans cette tète perpendiculairement au piquet. La tête autoconnectrice comporte par ailleurs un chanfrein extérieur 14. Selon l'invention on peut prévoir un ou plusieurs manchons de renforcement axial du piquet de terre. Un tel manchon désigné cil-après manchon de renfort axial' se place par manchonnage entre deux segments de tige 1, 1' tout en préservant l'emboitage à force des segments de tige dudit piquet entre eux. Comme on le voit sur la figure 1, un tel manchon de renfort axial 18 est symétrique par rapport à une couronne 21 faisant saillie à l'intérieur d'une cavité cylindrique 20 prolongée par une cavité tronconique 19 à chaque extrémité -4 - du manchon de renfort axial 18. La partie cylindrique extérieur du manchon est prolongée à chaque extrémité par une partie tronconique 22. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, le segment de piquet 1' est pourvu d'une pointe de pénétration 23 permettant son enfoncement dans le sol. Cette pointe de pénétration 23 est pourvue d'une cavité 6 qui est identique & la cavité désignée par la même référence et dont sont pourvus les segments de piquet. Cette pointe de pénétration 23 se termine par une partie conique 24 assurant la pénétration dans le sol. De préférence le piquet de terre décrit ci-dessus peut être mi6 en place par enfoncement dans le sol en utilisant une tête de battage dont un exemple de réalisation a été représenté sur la figure 3. Dans cet exemple de réalisation la tête de battage comprend deux éléments essentiels: une chape d'enfoncement 31 et une bouterolle d'enfoncement 25. La chape d'enfoncement 31 est constituée d'un corps cylindrique 33 muni d'un chanfrein 35 et d'un épaulement raccordé par un arrondi 34 à un doigt 15. cylindrique 32 terminé par une extrémité légèrement pointue 36. La bouterolle d'enfoncement 25 comporte une cavité cylindrique 28 raccordée par un chanfrein 29 à Une deuxième cavité cylindrique 27 de diamètre plus petit. Cette bouterolle comporte en outre une encoche longitudinale 30 sur chacun de ses côtes, un chanfrein extérieur 26 et un orifice 37 destine à recevoir une goupille élastique (non représentée sur le dessin). Cette goupille élastique, placée perpendiculairement à l'axe de la bouterolle 25 a pour fonction de solidariser ladite bouterolle et la chape d'enfoncement 31 de manière à constituer la tête de battage selon l'invention. On décrira maintenant comment s'effectue la mise en place d'un piquet de prise de terre tel que décrit ci-dessus. Comme indiqué en A sur la figure 2, on commence par mettre en place la pointe de pénétration 23 en ajustement serré, sur le premier segment de piquet 1U avant son enfoncement dans le sol. Dans le cas o le terrain est peu dur, la pénétration dans le sol est assurée par l'extrémité mâle 4 du premier segment de piquet 1l, grâce à la pointe 5 de cetélément 1' sans qu'il soit nécessaire de mettre en place une pointe de pénétration telle que 23. Ensuite, le pretmier segment de piquet 1, muni ou non d'une pointe de pénétration telle que 23 est enfoncée dans le sol à l'aide d'un outil de fonçage qui transmet les chocs par l'intermédiaire de la tête de battage selon l'invention, décrite ci-dessus en référence à la figure 3. Cette tête constituée 4 - du manchon de renfort axial 18. La partie cylindrique extérieur du manchon est prolongée à chaque extrémite par une partie tronconique 22. Dans l'exemple de réalisation illustre par la figure 1, le segment de piquet 1' est pourvu d'une pointe de pénétration 23 permettant son enfoncement dans le sol. Cette pointe de pénétration 23 est pourvue d'une cavité 6 qui est identique & la cavité désignée par la mme référence et dont sont pourvus les segments de piquet. Cette pointe de pénétration 23 se termine par une partie conique 24 assurant la pénétration dans le sol, De préférence le piquet de terre décrit ci-dessus peut être mis en place par enfoncement dans le sol en utilisant une tête de battage dont un exemple de réalisation a été représenté sur la figure 3. Dans cet exemple de réalisation la tête de battage comprend deux éléments essentiels: une chape d'enfoncement 31 et une bouterolle d'enfoncement 25. La chape d'enfoncement 31 est constituée d'un corps cylindrique 33 muni d'un chanfrein 35 et d'un épaulement raccordé par un arrondi 34 à un doigt cylindrique 32 terminé par une extrémité légèrement pointue 36. La bouterolle d'enfoncement 25 comporte une cavité cylindrique 28 raccordée par un chanfrein 29 à une deuxième cavité cylindrique 27 de diamèntre plus petit, Cette bouterolle comporte en outre une encoche longitudinale 30 sur chacun de ses côtes, un chanfrein extérieur 2b et un orifice 37 destiné à recevoir une goupille élastique (non représentée sur le dessin). . Cette goupille élastique, placée perpendiculairement à l'axe de la bouterolle 25 a pour fonction de solidariser ladite bouterolle et la chape d'enfoncement 31 de manière à constituer la tète de battage selon l'invention. On décrira maintenant comment s'effectue la mise en place d'un piquet de prise de terre tel que décrit ci-dessus. Comme indique en A sur la figure 2, on commence par mettre en place la pointe de pénétration 23 en ajustement serré, sur le premier segment de piquet 1* avant son enfoncement dans le sol. Dans le cas o le terrain est peu dur, la pénétration dans le sol est assurée par l'extrémité male 4 du premier segment de piquet 1, grâce & la pointe 5 de. cet.élément 1' sans qu'il soit nécessaire de mettre en place une pointe de pénétration telle que 23. Ensulte, le premier segment de piquet 1, muni ou non d'une pointe de pénétration telle que 23 est enfoncée dans le sol à l'aide d'un outil de fonçage qui transmet les chocs par l'intermédiaire de la tète de battage selon l'invention, décrite ci-dessus en référence à la figure 3. Cette tète constituée -5- par l'assemblage de la chape 31 et de la bouterolle 25 est dimensionnée de telle sorte que le doigt de la chape d'enfoncement 31 puisse pénétrer dans la cavité 6 du segment de piquet et que seule l'extrémite conique 36 de ce doigt soit en contact longitudinal avec le fond 8 de la cavité 6 lors du fonçage. Le diamétre de la cavité 27 doit être légèrement supérieur au diamètre du segment de piquet tel que 1, 1' ou 1' et du corps cylindrique 33 afin d'assurer un guidage optimal de l'ensemble. Cette disposition permet d'éviter toute déformation de l'extrémité femelle du segment de piquet lors du fonçage. Le retrait éventuel de la goupille placée dans l'orifice 37 permet de remplacer la chape d'enfoncement 31 qui s'use généralement plus vite que la bouterolle d'enfoncement 25. Une fois le premier segment de piquet 1' enfoncé dans le sol, on aboute par ajustement serré cylindre contre cylindre comme représenté sur le dessin un deuxième segment de piquet tel que 1', en utilisant coamne précédemment la tête de battage et un outil de fonçage (A figure 2). La partie tronconique 4 de l'extrémité mile du segment de piquet 1' sert de guidage longitudinal pour que l'ajustement puisse se produire dans de bonnes conditions lors du fonçage. Cette extrémité mile de segment de piquet est dimensionnée de façon que ce soit l'épaulement qui transmette intégralement les chocs de fonçage d'un segment - piquet à l'autre lors.de l'enfoncement du piquet dans le sol. Suivant l'invention on peut si on le désire effectuer un renforcemen, axial du piquet de terre ainsi réalisé par l'aboutement des segments 1, 1' et 1" notamment lors d'un fonçage en terrain dur. On prévoit dans ce cas d'utiliser un manchon de renfort axial tel que 18 (partie B de la figure 2) qui a été décrit ci-dessus en référence à la figure 1. La liaison entre les deux segments de piquet tels que 1, 1' et le manchon 18 est un ajustement glissant cornmme on le voit en B sur la figure 2. La partie en saillie de ce manchon constituée par la couronne 21 située & si- hauteur du manchon permet d'éviter à ce dernier de glisser le long du piquet tout en préservant un ajustement serré, comme décrit précedemment, entre les extrémités mile et femelle de deux segments de piquet consécutifs. Les parties tronconiques 19 prévues à chaque extrémité des cavités cylindriques du manchon 18 permettent de diminuer la résistance éventuelle & la pénétration du piquet dans le sol au niveau des manchons. Lorsque l'on atteint la longueur voulue de piquet par aboutement corme décrit ci-dessus d'un certain nombre de segments de piquet tels que 1, 1', 1', on peut raccorder à ce piquet un conducteur électrique 17 par coinçage mécanique. Ce résultat est rendu possible grâce à un ajustement serre cylindre- 6 ô- cylindre, comme on peut le voir dans la partie C de la figure 2, de la tête autoconnectrice 9 sur le dernier segment de piquet 1 mis en place. A cet effet, on place la tête autoconnectrice 9 sur l'extrémité du dernier segment de piquet tel que 1, ou elle vient se positionner selon un axe longitudinal centré grâce a la cavité tronconique 10. Le conducteur 17 est alors introduit dans l'orifice 13 perpendiculairement à l'axe du piquet. L'ajustement serré entre la tête autoconnectrice 9 et le segment de piquet tel que 1 réalisé ici cylindre contre cylindre peut être obtenu à l'aide de toute autre forme sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, cet ajustement serré peut être obtenu par battage direct sur la tête autoconnectrice ou, de préférence en utilisant la tête de battage selon l'invention illustrée par la figure 3. La dimension de la cavité 28 et le chanfrein 29 dont est pourvue cette dernière permettent un bon positionnement et une bonne transmission des chocs de battage sur la tête autoconnectrice 9, sans endommager le conducteur électrique placé perpendiculairement à l'axe du piquet grâce aux encoches 30. Lors du battage le segment de piquet 1, vient repousser la pastille maintenue solidaire du reste de la tête autoconnectrice 9 par la saillie en forme de couronne 12 de très faible dimension, qui est alors écrasée par le passage du segment de piquet jusqu'à coincé mécaniquement le conducteur !0 électrique 17 comme représenté en C sur la figure 2. Le chanfrein 16 de la pastille 15 permet d'éviter toute amorce éventuelle de cisaillement du conducteur 17. La présence de la pastille 15 ainsi que le choix du matériau constituant l'ensemble de la tête autoconnectrice 9 permettent d'éviter des phénoménes de corrosion ultérieurs. Cependant, dans certains cas particuliers la présence de la pastille 15 et par voie de conséquence celle de la saillie en couronne 21 ne sont pas nécessaire, le coinçage mécanlque du conducteur électrique 17 dans l'orifice 13 s'effectuant alors directement par l'intermédiaire de l'ertrémité du segment de piquet. Bien entendu une telle tète autoconnectrice dépourvue de pastille entre dans le cadre de la présente invention de mBme que toute variante ou forms de réallsatlon de cette tête autoconnectrice assurant un coinçage mécanique d'un conducteur électrique sur la partie supérieure d'un piquet de prise de terre grâce & un ajustement serré. A titre purement indicatif, on peut indiquer que l'on peut obtenir des résultats satisfaisants dans la majorité des cas en utilisant comme matériau pour réaliser des segments de piquet, la pointe de pénétration et les manchons de 7 - renforcement axial, de l'acier inoxydable traité, poli et passive et du bronze d'aluminium pour réaliser la tète autoconnectrice. Pour améliorer l'enfoncement des piquets selon la presente invention on peut utiliser de manière connue en soi des boues d'enfoncement améliorantes. Celles-ci ne faisant pas partie de la présente invention on en donnera pas la composition. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux divers modes de réalisation et de mise en oeuvre décrits ici à titre d'exemples mais qu'elle en englobe toutes les variantes. _ 8-_ REVEIDICATIOUS 1 - Piquet électrode de mise & la terre caractérise en ce qu'il est composé d'un ou de plusieurs segments de tige (1, 1', 1") dont les extrémités présentent une forme leur permettant de s'emboîter à force les uns dans les autres, selon un centrage longitudinal, au fur et & mesure de l'enfoncement dans le sol Jusqu'à l'obtention de la longueur de piquet voulue et d'une pièce formant tête autoconnectrice (9) venant s'emboiter à force, longidutinalement centrée, sur le dernier segment de piquet, cette tète autoconnectrice étant conçue de façon à assurer le raccordement d'un conducteur électrique (17) par coinçage mécanique dans un orifice 13 prévu dans ladite tète. 2 - Piquet électrode de mise à la terre selon la revendication 1, cractérisé en ce que chaque segment de piquet (1, 1', 1o), de forme cylindrique preésente à l'une de ses extrémités un épaulement raccordé par un arrondi (2) à un doigt constitué d'un corps cylindrique (3) prolongé par un corps tronconique (4) se terminant par une pointe (5), l'autre extrémité de ce segment présentant une. cavité cylindrique (6) avec un chanfrein intérieur (7) et un fond conique (8). 3 - Piquet électrode de mise à la terre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite tète autoconnectrice (9) comporte une cavité tronconique (10) débouchant sur une cavité cylindrique (11) comportant une partie en saillie en forme de couronne (12) permettant de coincer mécaniquement une pastille cylindrique (15) dont la partie supérieure est située dans un plan tangent à l'orifice (13) au travers duquel passe le conducteur électrique (17) devant être coincé dans ladite tète (9). 4 - Piquet électrode de mise à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pointe de pénétration (23) pouvant être éventuellement placée.à l'extrémité du premier segment de tige du piquet avant son enfoncement dans le sol. - Piquet électrode de mise à la terre selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pointe de pénétration (23) présente une cavité cylindrique (6) analogue à la cavité correspondante (6) prévue dans le segment de piquet, cette cavité étant réalisée de façon à recevoir l'extrémité mile (3) d'un segment de piquet. 6 - Piquet électrode de mise à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ou plusieus manchons de renforcement axial (18) positionnés entre deux segments de tige dudit piquet tout en préservant l'emboitage & force de ces segments entre eux. 7 - Piquet électrode de sise à la terre selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque manchon de renfort axial (18) est symétrique par rappaort à une couronne (21) faisant saillie à l'intérieur d'une cavité cylindrique (20) prolongée par une cavité tronconique (19) à chaque extrémité de ce manchon, la partie cylindrique extérieure du manchon se terminant à chaque extrémite par une extrémité tronconique (22). 8 - Piquet électrode de mise à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en place a l'aide d'un matériel de fonçage mettant en oeuvre une tête de battage constituée d'une chape d'enfoncement (31) et d'une boutrolle d'enfoncement (25) venant se placer sur la partie supérieure d'un segment de piquet. 9 - Piquet électrode de mise à la terre selon la revendication 8, caractérise en ce que ladite chape d'enfoncement (31) est constituée d'un corps cylindrique (33) muni d'un chanfrein (35) et d'un épaulement raccorde par un arrondi (34) à un doigt cylindrique (32) terminé par une extrémite conique (36) et en ce que la bouterolle d'enfoncement (25) présente une cavité cylindrique (28) raccordée par un chanfrein (29) à une deuxième cavité cylindrique (27) de diamètre inférieur, cette boutrole comportant en outre une encoche (30) sur chacun de ses côtes. 10 - Piquet électrode de mise à la terre selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite bouterolle d'enfoncement (25) comporte un orifice (37) destiné à recevoir une goupille élastique placée perpendiculairement à l'axe de ladite bouterolle et dont la présence permet de solidariser la bouterolle (25) et la chape d'enfoncement (31).