Brevet FR2712728A1 — publié le 19950524

Système de maintien des isolateurs haute tension pendant la cuisson. La présente invention concerne un dispositif de maintien des isolateurs porcelaine haute tension pendant la cuisson. Système de maintien des isolateurs haute tension de 72,5 KV à 245 KV pendant leur cuisson en évitant toute déformation axiale. Ledit système comprend un ensemble de pièces en matière réfractaire assurant deux fonctions essentielles : l'auto-maintien des isolateurs entre eux et le guidage axial pendant la rétractation due à la cuisson. Le concept de base de ce nouveau système de maintien des isolateurs pendant la cuisson. est le suivant : L'isolateur doit être positionné verticalement sur des rondeaux de SiC rehaussés, le rehaussement est nécessaire pour permettre la circulation des gaz à l'intérieur de l'isolateur. Le maintien des isolateurs est assuré par des entretoises et rondeaux disposés sur la partie supérieure desdits isolateurs et d'un tube reliant la base au sommet de chaque isolateur composant ainsi une grille horizontale rigide. Ladite grille relie tous les isolateurs en un ensemble solidaire et rigide interdisant leur déplacements par flexion. L'avantage principal de ce système, par rapport aux autres existants, réside dans le fait que les isolateurs se maintiennent par eux même de telle sorte que, pour empêcher leur flexion, il n'est plus nécessaire d'introduire dans le four de cuisson des corps étrangers qui occupent un espace utile important. Les autres systèmes existants utilisent une méthode de maintien vertical par un emballage de matière réfractaire encombrant et de mise en oeuvre fastidieuse alors que cette invention permet le maintien des isolateurs en cuisson par une liaison mécanique rigide qui utilise le minimum de matière réfractaire. Pendant la cuisson, les isolateurs se rétractent d'environ 10 % de leur hauteur. La grille de maintien supérieure accompagne les isolateurs pendant cette rétractation assurant ainsi leur maintien en position idéale pendant toute la durée de la cuisson. A l'issue de la cuisson, la grille se démonte aisément et est mise de côté pour la fournée suivante. Les éléments de la grille, composés de matériaux réfractaires à base de SiC, sont réutilisables de 100 à 300 fois en fonction de leur qualité et de leur entretien. L'invention a donc pour objet un système de maintien des isolateurs à haute tension pendant la cuisson, permettant d'assurer l'auto-maintien des isolateurs entre eux.. Selon l'invention, ce système se compose de capsules à épaulement insérées dans le diamètre intérieur des isolateurs de manière à prendre appui sur l'extrémité supérieure de ces isolateurs et, les lattes qui relient les isolateurs voisins les uns des autres assurent la constance de la valeur des intervalles séparant les isolateurs, chaque extrémité de latte présentant une appendice venant se loger dans le diamètre intérieur d'une capsule correspondante. Selon les variantes ou compléments: - Ledit appendice occupe environ le quart de l'espace laissé libre par le diamètre intérieur de la capsule correspondante et présente une forme cylindrique de révolution s'étendant sur environ 90 , de préférence 90". - Le ou les quartiers laissés libres dans les capsules, notamment en périphérie de l'ensemble destiné à la cuisson, sont comblés par une ou des chevilles s'étendant chacune sur environ 90 , de préférence 90". - Chaque isolateur est disposé sur des pièces de rehaussement en matière réfractaire permettant la circulation des gaz pendant la cuisson, ces pièces comportant un disque sur lequel sont disposées plusieurs briques, de préférence quatre parallélépipèdique et un rondeau sur lequel est disposée une feuille de papier SiO2 assurant le glissement de la base de l'isolateur pendant la rétractation due à la cuisson. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, certains au moins des isolateurs sont, de plus, munis d'un système de guidage axial comprenant: - Un tube de préférence creux - A la base de l'isolateur, un socle de centrage destiné à recevoir le tube et sur lequel est inséré un disque de centrage de forme extérieure carrée, lui même ajusté entre les briques, afin de centrer le tube selon l'axe vertical de l'isolateur, quatre chevilles parallélépipèdiques chanfreinées étant disposées à égale distance entre le disque de centrage et le rondeau afin de bloquer ledit disque en position. Dans ce cas, à la partie haute de l'isolateur, les capsules sont percées chacune d'un alésage central, s'ajustant sur le diamètre extérieur du tube, et de trous autour de cet alésage assurant la circulation des gaz. L'invention sera mieux comprise à la lecture des modes détaillés de réalisation en référence aux dessins, lesquels représentent: - Fig. 1 : vue d'ensemble d'un exemple de mise en oeuvre. - Fig. 2 à 7 : plans et diagrammes expliquant divers modes de mises en oeuvre et leurs conditions d'emploi. - Fig.8 : un détail de partie haute selon les types d'isolateurs. - Fig 9 : une vue en coupe sur un isolateur - Fig 10 : un disque de centrage - Fig 1 1 : un socle de centrage - Fig 12 : une cheville chanfreinée - Fig 13,14, 16, 17 : divers types de capsules - Fig 15 : une latte Les principaux éléments et leur référence apparaissant sur ces dessins sont repris dans le tableau ci-après DISQUE SiC (Carbure de Silicium). 1 DISQUE DE CENTRAGE. 2 SOCLE DE CENTRAGE. 3 CHEVILLE Chanfreinée 4 BRIQUE. 5 RONDEAU SiC (Carbure de Silicium). 6 TUBE CRISTAR. 7 CAPSULE avec guidage axial N"1. 8 CAPSULE avec guidage axial N"2. 9 LATTE. 10 CAPSULE sans guidage axial N"1. 1 1 CAPSULE sans guidage axial N"2. 12 CHEVILLE. 13 L'invention est utilisable pour des isolateurs cylindriques creux de 72,5 KV à 245 KV fabriqués par les méthodes dites de tournage humide , tournage demi-sec , tournage sec et dont le rapport Hauteur I Diamètre de fût est compris entre 3 1 et 8 1 de la manière suivante Tournage humide: H / D 3.0 4.5 6.5 H / D 8.0 Tournages demi-sec et sec: H / D 3.0 5.5 6.5 8.0 Les isolateurs dont le rapport Hauteur / Diamètre de fût est supérieur à 8 1 ne peuvent être cuits avec ce procédé mais avec un autre procédé existant ( Ex.: suspension ). Les isolateurs dont le rapport Hauteur / Diamètre de fût est inférieur à 3 1 ne nécessitent pas de recourir à un procédé particulier car ils sont suffisamment stables et conservent une bonne rectitude verticale pendant la cuisson. Les zones d'utilisation du système, selon l'invention, décrites sur les figures 4 et 7, dépendent aussi d'autres paramètres: (Ces diagrammes sont le résultat d'expériences effectuées sur des isolateurs céramique selon les normes DIN 40685, KER 110.1 et KER 110.2). - Dans le cas d'isolateurs sensibles à la flexion (ex.: lorsque la pâte contient une forte proportion de composants plastiques ou pour les isolateurs à parois très fines et à parois d'épaisseurs différentes sur une même section), les zones d'utilisation se déplacent vers le bas. n en est de même pour les isolateurs dont la tolérance de flexibilité est très faible, dans ce cas, l'utilisation du système selon l'invention, mais sans guidage axial, commence pour un rapport Hauteur / diamètre de fût de 2.5 : 1. Dans tous les cas, il existe vme zone permettant d'utiliser cette méthode de maintien des isolateurs dans le four de cuisson. Pendant la mise en oeuvre de l'invention, il est nécessaire de suivre la méthodologie suivante: 1/- Calculer la finesse de l'isolateur définie par le rapport entre sa hauteur et son diamètre de fût définis par le dessin d'exécution, soit : X = H / D. Dans le cas où X est compris entre 3 et 8, il faut se référer au diagramme figures 4 et 7 suivant le mode de tournage. Dans tous les cas, l'épaisseur E des parois de l'isolateur doit respecter la règle suivante : E > = (H /100)+10 (mm). 2/- Calculer le nombre d'isolateurs que l'on peut mettre sur le chariot du four en respectant les distances suivantes entre les isolateurs - 15 mm pour les isolateurs jusqu'à 110 KV. - 25 à 30 mm pour les isolateurs de plus de 110 KV Les éléments constituant la liaison entre les isolateurs (lattes, capsules et chevilles) sont fabriqués en matériaux à base de carbure de silicium (SiC), ils ne subissent que très peu d'efforts pendant la cuisson et leur seul particularité est de conserver une bonne résistance mécanique à une température de: T de cuisson + 2000 C ou TO de cuisson + 4730 K. Le nombre d'éléments constituant la grille dépend du nombre d'isolateurs chargés dans le four et se calcule par les formules suivantes: 1/- Sans utilisation du système de guidage axial (Tube Cristar (g) ). Nombre de lattes : N1= 2 ab -(a+b) Nombre de capsules : Nc = ab Nombre de chevilles : Nch = 2 (a+b) a = nombre d'isolateurs disposés sur la première coordonnée. b = nombre d'isolateurs disposés sur le deuxième coordonnée. 2/- Avec utilisation du système de guidage axial (Tube Cristar t) ). Nombre de capsules : Nc= (ab) - c c = nombre de chevilles (fig. 18) Les différents éléments doivent être fabriqués avec une grande précision. Les capsules doivent avoir un diamètre de pénétration dans l'isolateur inférieur de 1 à 3 mm au diamètre intérieur de l'isolateur cuit. Les lattes et chevilles doivent pouvoir s'insérer facilement avec un faible jeu mais permettant un démontage aisé du système. Les lattes et chevilles peuvent servir indifféremment pour des capsules de plusieurs diamètres qui ont toutes un diamètre intérieur identique. Les capsules peuvent être utilisées pour des isolateurs ayant des formes intérieures différentes. (Fig. 8). Le positionnement des isolateurs sur le chariot du four doit être strictement vertical, vérifié avec un niveau et les intervalles de séparation strictement identiques, vérifiés avec un gabarit en bois ou en plastique. Lorsque la première rangée d'isolateurs est correctement positionnée, poser les capsules sur les isolateurs en contrôlant leur bon centrage, relier les isolateurs, où sont positionnées les capsules, avec les lattes. Poser ensuite les rangées de la même façon en reliant chaque nouvelle rangée avec la précédente. En cas d'utilisation du système avec guidage axial, répartir les systèmes en fonction des figures 2, 3, 5 et 6. En final, la partie extérieure de la grille est consolidée par les chevilles (13). L'installation est alors terminée. Si les règles précédentes ont été respectées, le risque de flexion des isolateurs pendant la cuisson est éliminé. - REVENDICATIONS 1- Système de maintien des isolateurs à haute tension pendant la cuisson, permettant l'auto-maintien des isolateurs entre eux, caractérisé en ce que ce système se compose de système à épaulement (8,9,11,12) insérés dans le diamètre intérieur des l'isolateurs (21) de manière à prendre appui sur l'extrémité supérieure de ces isolateurs (21) et de lattes (10) qui relient les isolateurs voisins les uns des autres et assurent la constance de la valeur des intervalles séparant les isolateurs, chaque extrémité présentant une appendice venant se loger dans le diamètre intérieur d'une capsule correspondante. 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite appendice occupe environ le quart de l'espace laissé libre dans le diamètre intérieur de la capsule correspondante et présente une forme de révolution s'étendant sur environ 90". 3- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou les quartiers laissés libres dans les capsules, notamment en périphérie de l'ensemble destiné à la cuisson, sont comblés par une ou des chevilles (13) s'étendant chacune sur environ 90". 4- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque isolateur est disposé sur des pièces de rehaussement en matière réfractaire permettant la circulation des gaz pendant la cuisson, ces pièces comportant un disque (1) sur lequel sont disposées plusieurs briques, de préférence quatre briques parallélépipèdiques (5) et un rondeau (6) sur lequel est disposé une feuille de papier Si02 assurant le glissement de la base de l'isolateur pendant la rétractation due à la cuisson. 5- Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que certains au moins des isolateurs, sont de plus munis d'un système de guidage axial comprenant: - un tube de préférence creux (7); - à la base de l'isolateur, un socle de centrage (3) destiné à recevoir le tube et sur lequel est inséré un disque de centrage (2) de forme extérieure carrée, lui même ajusté entre les briques (5), afin de centrer le tube selon l'axe vertical de l'isolateur, quatre chevilles parallélépipédiques chanfreinées (4) étant disposées à égale distance entre le disque de centrage (2) et le rondeau (6) afin de bloquer le disque en position; et caractérisé, en ce que à la partie haute de l'isolateur, les capsules (8,9) sont percées chacune d'un alésage central s'ajustant sur le diamètre extérieur du tube (7) et de trous autour de cet alésage assurant la circulation des gaz.