Brevet FR2812754A1 — publié le 20020208

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un isolateur électrique rigide à tige destiné à supporter un conducteur électrique et comprenant un noyau rigide électriquement isolant venu de moulage et ayant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure avec un alésage destiné à recevoir ladite tige et qui s'étend suivant une direction axiale entre lesdites extrémités supérieure et inférieure, et une surface extérieure recouverte par une enveloppe diélectrique venue de moulage et ayant une surface extérieure profilée définissant au moins une gorge pour supporter ledit conducteur électrique et des ailettes annulaires coaxiales à l'alésage. Un tel isolateur est généralement destiné à être installé sur un pylône de ligne haute ou moyenne tension pour soutenir par exemple un conducteur électrique tel qu'un câble d'une ligne de transport électrique isolé ou non, tout en le maintenant électriquement isolé du pylône. Ainsi, un tel isolateur est généralement amené à subir des contraintes mécaniques élevées dues notamment au poids du câble qu'il soutient, tout en assurant une isolation électrique importante. Classiquement, un tel isolateur était réalisé en verre ou porcelaine, et le développement récent des matériaux conduit à réaliser ce type d'isolateur par exemple en matériau composite, ce qui permet un gain en poids important par rapport au verre ainsi qu'un gain en coût de fabrication, mais présente des difficultés liées au moulage de ces matériaux composites. Un tel isolateur en matériau composite est connu du brevet n US- 5945636. Dans cet isolateur connu, le noyau qui est recouvert d'une peau de faible épaisseur destinée à protéger le noyau des agressions de I'environnement, est massif et présente des épaisseurs variables ce qui rend difficile son obtention par moulage sans défauts internes. D'une façon générale, I'obtention d'une pièce massive par moulage donne lieu à des retassures ou encore à des contraintes résiduelles qui sont notamment dues au retrait du matériau pendant son refroidissement. Ainsi, lorsqu'il s'agit de mouler une pièce massive, I'une des difficultés est de mettre en oeuvre une technique de moulage adaptée pour éviter de telles irrégularités. Pour mouler une pièce massive, on peut par exemple ajouter des évents et des masselottes destinés à faciliter l'écoulement du matériau dans le moule et à faire en sorte que la pression soit homogène dans la pièce moulée pour éviter l'apparition d'irrégularités mécaniques comme des trous ou des retassures. Le défaut de ces solutions est de compliquer la forme du moule, d'augmenter les temps de cycle de fabrication et de nécessiter une mise au point empirique qui représentent un surcoût de fabrication. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un isolateur électrique rigide à tige destiné à supporter un conducteur électrique et comprenant un noyau rigide électriquement isolant venu de moulage et ayant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure avec un alésage destiné à recevoir ladite tige et qui s'étend suivant une direction axiale entre lesdites extrémités supérieure et inférieure, et une surface extérieure recouverte par une enveloppe diélectrique venue de moulage et ayant une surface extérieure profilée définissant au moins une gorge pour supporter ledit conducteur électrique et des ailettes annulaires coaxiales à l'alésage, caractérisé en ce que ledit noyau est moulé de telle façon que sa surface extérieure définit des nervures radiales qui s'étendent suivant la direction axiale depuis l'extrémité supérieure du noyau, ces nervures étant espacées entre elles d'une distance sensiblement constante et sensiblement égale à l'épaisseur du noyau. Un tel procédé simplifie la fabrication par moulage d'un isolateur à tige en matériau composite en s'affranchissant des problèmes liés aux surépaisseurs de moulage sans altérer les propriétés mécaniques et électriques de l'isolateur et sans augmenter le coût de fabrication de l'isolateur. Selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé selon l'invention dans lequel le noyau et l'enveloppe diélectrique sont moulés avec le même matériau, l'enveloppe étant surmoulée sur ledit noyau, on obtient une cohésion optimale entre le noyau et l'enveloppe. Selon un autre mode de mise en oeuvre particulier du procédé selon l'invention dans lequel le noyau et ladite enveloppe diélectrique sont moulés avec des matériaux différents, I'enveloppe étant emboîtée sur ledit noyau, on peut choisir au mieux les matériaux pour optimiser le coût de fabrication de l'isolateur en fonction de performances mécaniques et électriques souhaitées. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre particulier du procédé selon l'invention dans lequel le noyau est réalisé en époxy, et/ou en silicone, et/ou en matériau thermoplastique, et/ou en polyester, et/ou en matériau composite, on obtient un isolateur bon marché. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre particulier du procédé selon l'invention, dans lequel le noyau est formé de plusieurs pièces venues de moulage et ayant chacune une épaisseur sensiblement constante, il est possible d'obtenir un isolateur massif de grande dimension. Le procédé selon l'invention sera maintenant décrit plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en coupe représentant le noyau d'un isolateur réalisé avec le procédé selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du noyau d'un isolateur réalisé avec le procédé selon l'invention. La figure 3 est une vue en perspective du noyau d'un isolateur réalisé avec le procédé selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe d'un second isolateur réalisé avec le procédé selon l'invention. Dans la figure 1 apparaît un isolateur électrique à tige I réalisé avec le procédé selon l'invention qui est vu selon un plan de coupe comprenant l'axe longitudinal A. Dans cette figure, on peut voir que cet isolateur est constitué principalement de deux pièces qui sont une enveloppe E représentée en traits pointillés et dont la surface extérieure profilée définit des ailettes annulaires A1, A2 qui s'étendent coaxialement en grande partie le long de l'axe A, et un noyau N dont la surface extérieure est recouverte par I'enveloppe E. La surface extérieure de l'enveloppe E définit également à la partie supérieure de l'isolateur et du noyau N une gorge C en forme de demi- cylindre qui est destinée à supporter un câble électrique disposé selon un axe normal au plan de la figure. Dans la partie inférieure de l'isolateur et du noyau N, un alésage T ayant un filetage F réalisé dans le noyau N, coaxial à I'axe principal A est destiné à recevoir la tige support de l'isolateur qui peut être fixée ici par vissage. Le corps du noyau N est représenté par une zone hachurée et comprend des nervures radiales R, s'étendant selon des plans comprenant l'axe longitudinal A depuis l'extrémité supérieure du noyau. Dans cette figure, on peut voir que l'isolateur a une épaisseur relativement importante, notamment si celle-ci est mesurée selon un axe contenu dans le plan de la figure et perpendiculaire à l'axe A, traversant le noyau. D'autre part, I'épaisseur de l'isolateur est très faible au niveau par exemple des ailettes annulaires. La figure 1 permet de voir également que l'épaisseur de l'enveloppe E seule, ainsi que celle du noyau N seul, sont plus faibles, et surtout relativement constantes. Le procédé selon l'invention consiste à réaliser le noyau N avec une épaisseur relativement constante au cours d'une première opération de moulage, puis, après refroidissement et stabilisation du noyau N, à couler l'enveloppe E par surmoulage sur ce noyau N qui aura été placé dans un autre moule, de manière à ce que cette seconde opération de moulage permette à la fois de réaliser la deuxième pièce E avec une épaisseur relativement constante et égale à celle du noyau N. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réaliser un isolateur ayant des épaisseurs a la fois importantes et très variables, sans avoir à être confronté à des problèmes de surépaisseurs de moulage. La figure 2 qui est une vue de dessus du noyau N seul, fait apparaître seize nervures radiales R régulièrement espacées entre elles sur la périphérie du noyau N. Plus particulièrement, chaque ailette est disposée selon un plan normal au plan de la figure, et comprenant l'axe A qui est ici normal au plan de la figure. La distance entre deux nervures consécutives est constante et sensiblement égale à l'épaisseur du noyau et à l'épaisseur d'une nervure. La figure 3 montre en perspective le noyau avec ses nervures radiales R uniformément réparties autour de l'axe A. Ces nervures radiales R contribuent en plus à l'obtention d'une interface mécanique entre le noyau N et l'enveloppe E de bonne qualité par augmentation de la surface de contact. Dans la figure 4 apparaît un isolateur I réalisé avec le procédé selon l'invention qui est vu selon un plan de coupe comprenant l'axe longitudinal A. Dans cette figure, on peut voir que cet isolateur comprend encore une enveloppe E représentée en trait plein avec des ailettes annulaires A3, A4, A5, A6 qui s'étendent coaxialement essentiellement perpendiculairement à l'axe A, et un noyau N représenté en trait pointillé, qui est noyé à l'intérieur de l'enveloppe E. Cet isolateur comprend dans sa partie supérieure une gorge C en forme de demi- cylindre qui est destinée à supporter un câble électrique disposé selon un axe normal au plan de la figure et dans sa partie inférieure, un alésage T ayant un filetage F réalisé dans le noyau N, coaxial à l'axe principal A est destiné a recevoir une tige, fixée par vissage. Le profilé extérieur de cet isolateur est différent de celui de la figure 1 mais son noyau N est identique à celui de la figure 1. Le noyau et l'enveloppe de l'isolateur selon l'invention peuvent être réalisés par moulage d'une résine époxyde, d'un silicone, d'un polyester, ou de tout autre matériau thermoplastique et/ou composite. Le noyau N et l'enveloppe E peuvent être réalisés avec le même matériau ou avec des matériaux différents de manière à pouvoir adapter les performances mécaniques, électriques, et le coût de fabrication de l'isolateur en choisissant le ou les matériaux disponibles les plus adaptés existant sur le marché. Si on utilise le même matériau électriquement isolant pour réaliser le noyau et l'enveloppe, I'enveloppe pourra être directement surmoulée sur le noyau de sorte qu'il n'y aura pas d'interface entre ces deux pièces. Si on utilise des matériaux différents pour réaliser l'enveloppe et le noyau, l'enveloppe pourra être emboîtée sur le noyau et fixée à celui-ci par collage ou par tout autre procédé d'assemblage avec ou sans traitement préalable (traitement corona, plasma à froid....) pour améliorer l'interface enveloppe/noyau. Pour réaliser un isolateur de grande dimension et de forte épaisseur, on pourra mouler le noyau N en plusieurs étapes pour constituer à chaque étape de moulage une pièce ayant une épaisseur sensiblement constante comme indiqué plus haut. Enfin, I'enveloppe, le noyau ou les pièces constituant le noyau pourront être moulés selon un procédé de moulage par injection, et/ou par compression, et/ou par transfert pour réduire encore le coût de fabrication ou pour utiliser une technique de moulage propre à un type de matériau particulier. Bien entendu, le procédé de fabrication selon l'invention s'applique à une enveloppe E d'isolateur en forme de jupe comme celle de la figure I mais également à une enveloppe E avec des ailettes annulaires A1, A2 qui s'étendent complètement radialement par rapport à l'axe A. REVENDICATIONS 1/ Un procédé de fabrication d'un isolateur électrique (I) rigide à tige destiné à supporter un conducteur électrique et comprenant un noyau rigide (N) électriquement isolant venu de moulage et ayant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure avec un alésage (T) destiné à recevoir ladite tige et qui s'étend suivant une direction axiale (A) entre lesdites extrémités supérieure et inférieure, et une surface extérieure recouverte par une enveloppe diélectrique (E) venue de moulage et ayant une surface extérieure profilée définissant au moins une gorge (C) pour supporter ledit conducteur électrique et des ailettes annulaires (A1, A2) coaxiales à l'alésage, caractérisé en ce que ledit noyau est moulé de telle façon que sa surface extérieure définit des nervures radiales (R) qui s'étendent suivant la direction axiale (A) depuis l'extrémité supérieure du noyau, ces nervures étant espacées entre elles d'une distance constante et sensiblement égale à I'épaisseur du noyau (N). 2/ Le procédé selon la revendication 1, dans lequel le noyau (N) et ladite enveloppe diélectrique (E) sont moulés avec le même matériau, I'enveloppe (E) étant surmoulée sur ledit noyau (N). 3/ Le procédé selon la revendication 1, dans lequel le noyau (N) et ladite enveloppe diélectrique (E) sont moulés avec des matériaux différents, l'enveloppe étant emboîtée sur ledit noyau. 4/ Le procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le noyau (N) est réalisé en époxy, et/ou en silicone, et/ou en matériau thermoplastique, et/ou en polyester, et/ou en matériau composite. 5/ Le procédé selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel le noyau est formé de plusieurs pièces venues de moulage et ayant chacune une épaisseur sensiblement constante. 6/ Le procédé selon la revendication 3, dans lequel l'enveloppe est collée sur ledit noyau.