Brevet FR2811143A1 — publié le 20020104

DISPOSITIF D'ANCRAGE D'UNE TIGE METALLIQUE A L'INTERIEUR D'UN CORPS ISOLANT TUBULAIRE. La présente invention concerne un dispositif d'ancrage d'une tige métallique en rotation et en mouvement axial à l'intérieur d'un corps isolant tubulaire. Elle concerne plus particulièrement des perfectionnements apportés aux bornes électriques étanches, également appelées traversées de cloison. Les traversées de cloison de la technique antérieure comprennent généralement une tige centrale cylindrique en métal, tel que cuivre, pourvue à ses extrémités de portions filetées sur lesquelles peuvent être fixées respectivement, l'extrémité d'un câble venant d'une source d'alimentation et l'extrémité du bobinage du moteur qui est situé à l'intérieur de la carcasse métallique du moteur, au moins un corps tubulaire isolant par exemple en céramique, emmanché autour de la tige centrale et un culot tubulaire métallique enfilé autour du ou des corps isolants et qui est serti sur ce ou ces derniers, au moins un joint étant prévu pour assurer l'étanchéité entre le ou les corps isolants et le culot. Le culot présente sur sa paroi extérieure une portion filetée et une portion en forme d'écrou, grâce auxquelles la traversée peut être vissée dans un passage taraudé percé dans une cloison. La fixation d'une traversée étanche sur la carcasse métallique du moteur, se fait en vissant le culot dans un orifice taraudé de la carcasse, et en connectant ensuite les extrémités du câble d'alimentation et du bobinage aux extrémités filetées de la tige centrale. Le câble et le bobinage sont munis à cet effet, à leur extrémité libre, de cosses que l'on serre énergiquement entre deux écrous vissés sur les portions filetées de la tige centrale. C'est en exerçant un couple de serrage sur les écrous, à l'extérieur comme à l'intérieur de la carcasse, qu'apparaît le risque que la tige métallique centrale se mette à tourner par rapport au culot, en entraînant avec elle le ou les corps tubulaires isolants et le ou les joints d'étanchéité dont elle est solidaire. La demande de brevet n 99 14713 déposée par la même Demanderesse décrit un certain nombre de perfectionnements apportés à la traversée étanche de la technique antérieure, grâce auxquels on améliore l'ancrage du ou des corps tubulaires isolants sur la tige métallique centrale, ainsi que l'ancrage du culot sur le ou les corps isolants tubulaires. Ainsi, selon ledit document, pour assurer l'ancrage de la tige 2 2811143 métallique sur le corps isolant, celle-ci comporte d'une part, un mole- tage formé sur la surface de sa portion qui se trouve à l'intérieur de l'un des corps tubulaires isolants et d'autre part, deux saillies ou oreilles diamétralement opposées formées par emboutissage sur la tige métalli- que à une extrémité du moletage. De plus, ledit corps tubulaire isolant comporte sur sa paroi intérieure, du côté de son bord, deux encoches diamétralement opposées susceptibles de recevoir les saillies de la tige. L'assemblage de la traversée se fait en enfilant le corps isolant tubulaire sur la tige métallique jusqu'à ce que les saillies de celles-ci s'emboîtent dans les encoches, puis en coulant une colle dans le faible jeu tubulaire compris entre le corps isolant et la tige métallique. Le corps tubulaire est alors bloqué aussi bien en rotation qu'en mouvement axial par rapport à la tige métallique. Toutefois un tel ancrage du corps isolant tubulaire sur la tige métallique présente un certain nombre d'inconvénients. Ainsi, si la traversée de cloison est soumise à une température relativement élevée, la tige métallique se dilate fortement. Mais, comme l'intervalle entre la tige et le corps isolant tubulaire est entièrement rempli de colle, il ne reste plus d'espace disponible pour absorber cette dilatation. Le corps isolant tubulaire encaisse alors intégralement les efforts radiaux d'expansion de la tige et finit par se fendre. De plus, la transmission du couple de torsion de la tige métallique au corps isolant tubulaire est assez mal assurée par les saillies et par la colle. Lesdites saillies n'ont en effet pour rôle que de servir de butée assurant que le collage se fera jusqu'à la hauteur souhaitée. En outre, la colle peut se détériorer dans le temps de façon naturelle ou sous l'action d'agents chimiques. La présente invention vise à remédier aux inconvénients susmentionnés de l'ancrage par saillies et collage du corps isolant tubulaire sur la tige métallique, et propose pour cela de nouveaux moyens d'ancrage qui ne nécessitent ni l'opération d'emboutissage pour former les saillies, ni la formation du moletage, ni l'utilisation de colle. A cet effet, la présente invention propose une traversée de cloison étanche du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que l'ancrage en rotation et en mouvement axial de la tige métallique sur l'un des corps isolants est assuré par au moins un élément de liaison amovible ayant une portion qui s'insère dans un logement percé dans la tige métallique et une portion qui s'insère dans au moins un logement 3 2811143 axial formé sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. Plusieurs éléments de liaison peuvent être utilisés pour assurer cet ancrage, par exemple deux éléments de liaison diamétralement opposés sur la tige métallique, ou trois éléments de liaison disposés à 120 l'un de l'autre, ou encore quatre éléments de liaison disposés à 90 l'un de l'autre, etc... Chaque élément de liaison peut être constitué par une bille, et dans ce cas, le logement correspondant sur la tige métallique est de forme hémisphérique et le logement formé sur le corps isolant tubulaire est en forme de demi-cylindre. Chaque élément de liaison peut également être constitué par une goupille de longueur inférieure au diamètre de la tige métallique. Dans ce cas, le logement correspondant sur la tige métallique sera un trou borgne de profondeur inférieure à la longueur de la goupille de manière qu'une portion de la longueur de celle-ci fasse saillie hors du trou borgne. La goupille peut également avoir une longueur supérieure au diamètre de la tige métallique et être reçue dans un trou traversant percé diamétralement à travers la tige métallique. Les deux extrémités de la goupille font saillie de part et d'autre de la tige métallique et pénètrent dans deux logements axiaux diamétralement opposés formés sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. Les éléments de liaison peuvent également être constitués par des clavettes ayant toute forme appropriée, par exemple cylindrique ou en forme de plaque rectangulaire. Chaque clavette est partiellement insérée dans une fente longitudinale formée sur la surface de la tige métallique et est partiellement insérée dans une fente axiale formée sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. Grâce à l'utilisation des éléments de liaison, l'ancrage en rotation et en mouvement longitudinal de la tige métallique est parfaitement assuré, sans que l'on ait besoin de former des oreilles ou un moletage sur la tige métallique ou d'introduire une colle entre la tige et le corps isolant tubulaire. Il est même possible de laisser un jeu non nul libre entre la tige métallique et le corps isolant tubulaire pour permettre à la tige de se dilater librement lorsque la traversée est soumise à une température élevée. Dans ce cas, la tige métallique n'exercera une poussée radiale vers l'extérieur sur le corps isolant qu'au niveau des points de contact des éléments de liaison avec le corps isolant. Ces points de contact sont en nombre restreint (un, deux, trois ou quatre) et 4 2811143 se trouvent précisément dans des zones o la paroi du corps isolant est la plus épaisse, et non sur toute la longueur du corps isolant comme c'était le cas lorsque la tige était collée au corps isolant. On évite ainsi la destruction du corps isolant. Un autre avantage réside dans le fait que le couple de torsion que l'on obtient en utilisant quelques éléments de liaison est bien supérieur à celui que l'on obtenait avec le moletage et le collage (1,5 à 2,5 fois plus grand). Plusieurs modes de réalisation de l'invention seront décrits à présent en détail, et seulement à titre d'exemples illustratifs, en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une traversée de cloison selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe de la tige métallique et d'un corps isolant représentés sur la figure 1, et montrant deux logements hémisphériques formés sur la tige pour recevoir deux billes de liaison; la figure 3 montre les billes partiellement insérées dans les logements hémisphériques de la tige métallique et partiellement dans des logements axiaux de l'un des corps isolants tubulaires; la figure 4 est une vue en coupe de la tige métallique montrant sur celle-ci un trou qui la traverse diamétralement et une goupille destinée à être insérée dans ledit trou; la figure 5 montre la goupille en place dans le trou diamétral et ses extrémités recues dans des logements axiaux formés sur l'un des corps isolants; la figure 6 est une vue en coupe d'une tige métallique selon une variante de réalisation o l'on utilise quatre goupilles courtes disposées dans quatre logements borgnes disposées à 90 l'une par rapport à l'autre; la figure 7 montre les goupilles en place dans les trous borgnes et leurs extrémités engagées dans des logements axiaux formés sur l'un des corps isolants, et la figure 8 est une vue en coupe d'une tige métallique selon un autre mode de réalisation dans lequel on utilise une clavette disposée dans une fente longitudinale formée sur la surface de la tige métallique. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui montre une traversée de cloison selon un premier mode de réalisation de l'invention. Cette traversée de courant est du type à deux corps isolants mais l'invention 2811143 s'applique également aux traversées de cloison à un seul corps isolant. La description qui va suivre ne concerne strictement que les moyens utilisés pour assurer l'ancrage en rotation et en mouvement axial de la tige métallique par rapport aux corps isolants. En ce qui concerne l'ancrage de ces derniers par rapport au culot métallique, on se reportera à la demande de brevet susmentionnée. La traversée de courant représentée sur la figure 1 comprend une tige cylindrique 10 en métal ayant une portion centrale 12 à surface lisse et deux portions d'extrémité filetées 14, 16. Autour de la tige est enfilé à partir d'une de ses extrémités un premier corps tubulaire isolant 20 en matière électriquement isolante, par exemple en céramique, qui comporte une portion cylindrique de tête 24 (figure 2) de diamètre évasé et une portion cylindrique de queue 25 de plus faible diamètre, ces deux portions se raccordant par un épaulement annulaire 26. Le corps tubulaire isolant 20 présente sur le bord intérieur de son extrémité de tête au moins une encoche 22. Selon l'invention, un jeu tubulaire non nul 27 peut subsister entre la tige et le corps tubulaire isolant. A partir de l'autre extrémité de la tige 10, est emmanché un joint d'étanchéité intercalaire 28 constitué par une rondelle cylindrique en matière isolante, rigide mais déformable, par exemple en téflon. Le joint intercalaire 28 est initialement cylindrique et possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de la tige, un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la portion de tête 24 et deux faces d'extrémité plates, sensiblement perpendiculaires à l'axe de la tige. A la suite du joint intercalaire 28 est enfilé sur la tige un deuxième corps tubulaire isolant 30 sensiblement identique au corps 20. Le corps isolant 30 est disposé de manière que sa portion de tête soit tournée vers celle du premier corps isolant 20. Toujours à partir de ladite autre extrémité de la tige 10, on enfile un culot tubulaire en métal 32 en forme de bague, à alésage étagé. Le culot comporte une première portion tubulaire de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre des portions de tête 24 des corps isolants et une seconde portion tubulaire de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre des portions de queue 25 des corps isolants, ces deux alésages se raccordant par un épaulement annulaire. La première portion a une longueur sensiblement égale à la longueur totale des deux portions de tête et du joint intercalaire lorsqu'ils sont 6 2811143 accolés les uns aux autres. Cette portion se prolonge par une lèvre de sertissage 40 et présente sur sa paroi extérieure une forme d'écrou à six pans 42 venant de fabrication avec le culot 32. La seconde portion présente sur sa paroi extérieure un filetage 44 servant à fixer la traversée à travers le bâti 54 d'un appareil électrique. Le culot 32 comporte sur sa paroi intérieure, dans la section qui est destinée à être en contact avec la paroi cylindrique du joint intercalaire 28, au moins une encoche en arc de cercle 60. Une fois la traversée de cloison assemblée on la fixe à travers le bâti métallique 54 de l'appareil électrique en vissant la portion filetée 44 du culot 32 dans un orifice taraudé percé dans le bâti. On connecte ensuite à la tige 10 un conducteur d'amenée de courant 55 et un enroulement 59 de l'appareil électrique, les connexions étant effectuées en serrant des cosses 57, 59 fixées respectivement aux extrémités du conducteur et de l'enroulement entre des écrous 56, 56 et 58, 58 vissés sur les portions filetées 14, 16 de la tige. La tige métallique 12 est ancrée en rotation et en mouvement axial par rapport au corps isolant 20 au moyen d'éléments de liaison qui peuvent être réalisés de plusieurs façons. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, les éléments de liaison sont constituées par deux billes 150, 152, qui sont logées partiellement dans deux trous borgnes hémisphériques 154, 156 percés sur la surface de la tige en des positions diamétralement opposées. Comme le montre la figure 3, le diamètre et la profondeur des trous sont choisis pour que les billes comportent une portion qui fait saillie hors des trous. Ces portions sont reçues dans des logements axiaux 22 diamétralement opposés formés sur la paroi intérieure du corps isolant 20 à partir de son extrémité intérieure. Bien entendu, le même effet d'ancrage peut être obtenu en utilisant un nombre de billes différent de un. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, l'ancrage est obtenu au moyen d'une goupille 158 de longueur supérieure au diamètre de la tige métallique 10. Cette goupille est insérée dans un trou traversant percé diamétralement à travers la tige métallique de façon que ses deux extrémités fassent saillie de part et d'autre de la tige. Ces extrémités sont reçues dans les logements axiaux 22 du corps isolant 20. Les figures 6 et 7 représentent un autre mode de réalisation dans lequel l'ancrage est réalisé au moyen de quatre goupilles 162, 164, 166, 7 2811143 168 de longueur inférieure au diamètre de la tige métallique 10. Ces goupilles sont insérées partiellement dans quatre trous borgnes percés sur la tige, à 90 l'un de l'autre (dont trois seulement 170, 172, 174 sont visibles sur la figure 6). Ces trous ont une profondeur inférieure à la longueur des goupilles, de sorte que lorsque celles-ci sont insérées dans les trous (figure 7), elles comportent des portions qui font saillie hors des trous et qui sont reçues dans quatre logements 22 formés sur la paroi intérieure du corps isolant 20. Ici également, on peut naturellement utiliser une seule goupille ou encore plus de deux goupilles. Dans le mode de réalisation de la figure 8, l'ancrage est réalisé au moyen d'une ou plusieurs clavettes 176 ayant toute forme appropriée, par exemple une plaquette plate de forme rectangulaire ou hexagonale. La clavette peut également être constituée par un tronçon de tige cylindrique. La clavette est insérée partiellement dans une fente longitudinale 178 percée sur la surface de la tige dans le sens longitudinal. Les billes, goupilles et clavettes peuvent être réalisées en tout matériau résistant, par exemple en acier, inox, matière plastique, céramique, etc... Il va de soi que l'on peut utiliser à la fois des billes, des goupilles et des clavettes, en nombre et formes choisis pour obtenir le degré d'ancrage voulu. Il va de soi également que d'autres modes de réalisation d'éléments de liaison peuvent être imaginés, entrant tous dans le cadre du concept de l'invention. 8 2811143 REVENDICATIONS 1. Borne électrique du type comprenant une tige centrale cylindrique (10) en métal, tel qu'en cuivre, pourvue à ses extrémités de portions filetées (14, 16) sur lesquelles peuvent être fixées respectivement, l'extrémité d'un câble (55) venant d'une source d'alimentation et l'extrémité du bobinage d'un moteur (59) qui est situé à l'intérieur de la carcasse métallique du moteur, au moins un corps tubulaire isolant (20, 30), par exemple en céramique, emmanché autour de la tige centrale et un culot tubulaire métallique (32) enfilé autour du ou des corps isolants et qui est serti sur ce ou ces derniers, au moins un joint (28) étant prévu pour assurer l'étanchéité entre le ou les corps isolants et le culot, caractérisé en ce l'ancrage en rotation et en mouvement axial de la tige métallique (10) sur l'un des corps isolants (20) est assuré par au moins un élément de liaison amovible (150, 152; 158; 162, 164, 166, 168; 176) ayant une portion qui s'insère dans un logement (154, 156; 160; 170, 172, 174; 178) percé dans la tige métallique et une portion qui s'insère dans au moins un logement axial (22) formé sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. 2. Borne électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige métallique (10) est adaptée dans le ou les corps isolants avec un jeu (27) non nul. 3. Borne électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un seul élément de liaison. 4. Borne électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs éléments de liaison, par exemple deux éléments de liaison diamétralement opposés sur la tige métallique, ou trois éléments de liaison disposée à 120 l'un de l'autre, ou encore quatre éléments de liaison disposés à 90 l'un de l'autre, etc... 5. Borne électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque élément de liaison peut être constitué par une bille (150, 152), le logement correspondant (154, 156) sur la tige métallique étant de forme hémisphérique et le logement (22) formé sur le corps isolant tubulaire étant en forme de demi-cylindre 6. Borne électrique selon la revendication 5, caractérisée en ce chaque élément de liaison est constitué par une goupille (158; 162, 164, 166, 168). 7. Borne électrique selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque goupille (162, 164, 166, 168) a une longueur inférieure au 9 2811143 diamètre de la tige métallique et le logement correspondant sur la tige métallique est un trou borgne de profondeur inférieure à la longueur de la goupille de manière qu'une portion de la longueur de celle-ci fasse saillie hors du trou borgne. 8. Borne électrique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la goupille (158) a une longueur supérieure au diamètre de la tige métallique et être reçue dans un trou traversant (160) percé diamétralement à travers la tige métallique, les deux extrémités de la goupille faisant saillie de part et d'autre de la tige métallique et pénétrant dans deux logements axiaux diamétralement opposés formés sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. 9. Borne électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ancrage est réalisé au moyen d'au moins une clavette (176) qui est partiellement insérée dans une fente longitudinale (178) formée sur la surface de la tige métallique et partiellement insérée dans une fente axiale formée sur la paroi intérieure du corps isolant tubulaire. 10. Borne électrique selon la revendication 9, caractérisée en ce que la clavette est constituée par une plaquette plate rectangulaire. 1. Borne électrique selon la revendication 9, caractérisée en ce que la clavette est constituée par un tronçon de tige cylindrique.