Brevet FR2854001A1 — publié le 20041022

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des appareillages de coupure pour lignes électriques à moyenne tension, appartenant à des réseaux de distribution, habituellement triphasés. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse aux traversées isolantes pour 5 interrupteurs de lignes électriques à moyenne tension, et encore plus particulièrement à la fixation de telles traversées isolantes. Un interrupteur, notamment aérien, par exemple porté par un poteau, comporte une enceinte délimitée par une enveloppe fermée, étanche, remplie en général d'un gaz de coupure, en particulier d'hexafluorure de soufre 10 SF6. A l'intérieur de l'enceinte sont disposés des contacts fixes, qui coopèrent avec des contacts mobiles actionnés par des moyens de commande, manuels ou motorisés. Les contacts fixes sont montés sur des supports, associés à des traversées d'entrée et de sortie qui s'étendent au travers de l'enveloppe de délimitation de l'enceinte. Les traversées d'entrée et de sortie sont terminées 15 extérieurement par des plages de raccordement, sur lesquelles sont raccordés les conducteurs des différentes phases de la ligne électrique concernée. Ainsi, un interrupteur pour réseau triphasé comporte trois traversées d'entrée, situées sur un côté de l'interrupteur, et trois traversées de sortie, situées sur un autre côté de cet interrupteur, les plages de raccordement de ces traversées servant 20 à raccorder les trois phases de la ligne concernée, du côté "entrée" et du côté "sortie" de l'interrupteur. L'enveloppe de l'enceinte de l'interrupteur étant habituellement réalisée en tôle, chaque traversée d'entrée ou de sortie doit être introduite au travers d'une ouverture circulaire correspondante de cette enveloppe en tôle, et 25 être fixée de manière rigide et étanche sur le bord de l'ouverture correspondante. Dans le détail, chaque traversée comprend, de manière connue en soi, une âme centrale métallique, conductrice, entourée par une partie isolante. L'âme centrale se termine, à une extrémité, par le support du contact fixe 30 correspondant et, à son extrémité opposée, par la plage de raccordement à un conducteur de la ligne électrique concernée. La partie isolante, de section circulaire, qui entoure l'âme conductrice, comporte habituellement une série d'ailettes annulaires. Cette partie isolante est réalisable en résine moulée, telle que résine époxy. Actuellement, la fixation d'une telle traversée est le plus souvent réalisée par serrage direct, au moyen de vis et d'inserts surmoulés dans la partie en résine de la traversée. Il en résulte des serrages très ponctuels, avec un risque de fragilisation de certains points de la partie en résine, en raison des contraintes résiduelles autour des vis, d'o une étanchéité imparfaite et une fixation insuffisamment fiable. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une traversée isolante avec fixation supprimant les serrages ponctuels sur cette traversée, et permettant une répartition de l'effort d'étanchéité et de bridage sur toute la surface d'appui de la traversée contre la tôle d'enveloppe de l'interrupteur, tout en supprimant les inserts surmontés 10 dans la résine, et en procurant une fixation plus fiable. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une traversée isolante pour interrupteur de ligne électrique à moyenne tension, ou autre appareillage électrique analogue, la traversée comprenant une âme centrale métallique, électriquement conductrice, entourée par une partie isolante 15 comportant des ailettes annulaires, cette traversée étant prévue pour être introduite au travers d'une ouverture de la paroi d'enveloppe de l'interrupteur ou autre appareillage, et pour être fixée par serrage sur cette paroi, la traversée étant essentiellement caractérisée par le fait que sa partie isolante comporte, d'une part, une butée d'appui annulaire prévue pour s'appliquer 20 contre une face de la paroi d'enveloppe, par une face plane de cette butée d'appui, et d'autre part, en regard de cette face plane de la butée d'appui, une zone avec surface au moins partiellement tronconique, tandis que sont prévus des moyens de serrage de conformation générale annulaire, coopérant avec la surface tronconique précitée, le serrage desdits moyens assurant leur 25 application sur l'autre face de la paroi d'enveloppe, tout autour de l'ouverture de celle-ci. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de serrage sont constitués par deux brides de forme arquée, sensiblement semi-circulaire, qui se complètent pour former une configuration annulaire, les 30 extrémités rapprochées des deux brides étant liées par des moyens à vis. Avantageusement, l'ensemble constitué par les deux brides réunies possède intérieurement une forme crénelée, résultant de becs saillant intérieurement et séparés par des échancrures, chaque bec possédant une face inclinée qui coopère avec une surface tronconique d'une zone élargie de 35 la partie isolante de la traversée, ladite surface tronconique étant tournée vers la face plane de la butée d'appui. Les moyens à vis, qui lient les extrémités rapprochées des deux brides, sont par exemple constitués par des vis de serrage, de direction tangentielle, introduites au travers de trous de direction tangentielle percés aux extrémités de ces brides. L'un des deux trous de chaque bride peut être pourvu 5 d'une empreinte de profil polygonal, en particulier hexagonal, apte à loger et à immobiliser en rotation un écrou associé à la vis de serrage correspondante. Ainsi, la paroi d'enveloppe en tôle, délimitant l'enceinte de l'interrupteur ou autre appareillage, se trouve "prise en sandwich" entre la butée d'appui, d'une part, et l'assemblage des deux brides serrées par leurs vis 10 de liaison, d'autre part. La face plane de la butée d'appui, et l'ensemble des deux brides, forment ici des portées annulaires continues et rigides, venant de part et d'autre de la paroi d'enveloppe en tôle, autour de l'ouverture de celle-ci dans laquelle est introduite la traversée. On obtient donc, grâce à l'invention, une répartition homogène de l'effort d'étanchéité et de bridage, sur toute la 15 surface d'appui de la traversée contre ladite paroi d'enveloppe, avec suppression de tous serrages ponctuels sur cette paroi et aussi sur la traversée elle- même. Ceci entraîne un certain nombre de conséquences particulièrement avantageuses: L'invention permet de supprimer les inserts habituellement 20 surmoulés dans la résine de la partie isolante de la traversée, et d'augmenter la fiabilité et la durée de vie de la traversée. Ainsi, on supprime déjà une cause de rebut lors du moulage de cette partie isolante, liée aux inserts. On élimine aussi les contraintes de traction et de cisaillement ou arrachement des inserts. L'invention permet aussi d'éviter la déformation de la tôle de la 25 paroi d'enveloppe, entre deux points de fixation, et elle permet de diminuer l'épaisseur de cette tôle, ou d'éviter le recours à des dispositifs additionnels destinés à raidir ladite tôle, tout en réalisant une fixation très solide de la traversée. L'invention procure, lors du serrage des brides, une compression 30 homogène, sur toute la circonférence du joint d'étanchéité annulaire reçu dans une gorge annulaire creusée dans la face plane de la butée d'appui. L'invention permet aussi de limiter les contraintes, subies par la partie isolante en résine époxy de la traversée, à des contraintes de compression, ce qui est favorable pour ce type de matériau. En outre, l'invention permet de diminuer l'incidence d'efforts externes sur la traversée, par exemple lors de sa mise en service, du fait que la "réserve" de serrage au niveau du joint est plus grande, car elle est homogène et répartie (comme déjà indiqué ci-dessus). De plus, l'invention permet de limiter les contraintes thermiques et climatiques, et leurs conséquences néfastes sur la durée de vie de la 5 traversée, le comportement de celle-ci dans le temps se trouvant grandement amélioré. Plus particulièrement, les "créneaux" de contact entre la traversée et les deux brides de serrage permettent d'absorber les "décalages" géométriques des deux surfaces coniques, respectivement celle de la 10 traversée et celle des brides, lors du déplacement axial lié aux tolérances dimensionnelles et à la compression du joint, tout en répartissant l'effort ou les contraintes sur une surface d'appui aussi grande que possible. Par ailleurs, la structure de la traversée et de son dispositif de fixation reste simple et économique: tous inserts sont supprimés, comme 15 expliqué plus haut, tandis que les deux brides sont des pièces moulées identiques, réunies au moyen de simples vis de serrage. Enfin, il est possible de faire jouer aux brides un rôle supplémentaire de mise à la terre d'un répartiteur de champ électrique, noyé dans la partie isolante de la traversée et pourvu de languettes de contact 20 radiales, les extrémités de ces languettes étant pincées entre les brides et la paroi d'enveloppe de l'interrupteur ou autre appareillage. Dans l'ensemble, l'invention fournit donc une traversée isolante pourvue d'un dispositif réalisant une fixation rigide, étanche et fiable, même sur une paroi en tôle de faible épaisseur, cette traversée donnant toute satisfaction 25 aussi bien mécaniquement qu'électriquement. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette traversée isolante pour interrupteur de ligne électrique à moyenne tension: Figure 1 est une vue de côté d'une traversée conforme à la présente invention, fixée sur une tôle d'enveloppe d'un interrupteur; Figure 2 représente, en perspective, une bride du dispositif de fixation de cette traversée; Figure 3 est une vue en coupe de la traversée, illustrant plus 35 particulièrement son dispositif de fixation; Figure 4 est une autre vue en coupe passant dans la zone de fixation de cette traversée, suivant IV- IV de figure 3. La figure 1 représente, dans son ensemble, une traversée désignée globalement par le repère 1, qui passe au travers d'une paroi 2 en 5 tôle, délimitant l'enceinte d'un interrupteur de ligne électrique à moyenne tension. Dans la représentation de la figure 1, la partie située audessous de la paroi 2 est l'intérieur de l'interrupteur, rempli d'un gaz de coupure tel qu'hexafluorure de soufre SF6; la partie située au-dessous de la paroi 2 est l'extérieur de l'interrupteur. La traversée 21 comprend une âme centrale 3 en métal électriquement conducteur, par exemple en aluminium, et une partie isolante 4 entourant l'âme centrale métallique 3. L'âme centrale 3 se présente comme une tige cylindrique, dont les deux extrémités dépassent de la partie isolante 4. L'extrémité intérieure de 15 l'âme centrale 3 est aplatie, et forme un support 5 pour un contact interne fixe (non représenté) de l'interrupteur. L'extrémité extérieure de l'âme centrale 3, elle aussi aplatie, forme une plage de raccordement 6 pour un conducteur (non représenté) de la ligne électrique concernée. La partie isolante 4, en résine époxy, s'étend principalement sur le 20 côté extérieur, o elle possède une forme tronconique très effilée, et est pourvue de multiples ailettes annulaires 6. Cette partie isolante 4 possède aussi une portion intérieure, plus courte, munie de quelques ailettes annulaires 7. En se référant aussi aux figures suivantes 2 à 4, on s'intéresse ici, 25 plus particulièrement, à la fixation de la traversée 1 sur la paroi 2, pourvue d'une ouverture circulaire 8 au travers de laquelle est introduite la traversée 1. Sur la partie isolante 4 de la traversée 1 est prévue une butée d'appui annulaire 9, qui possède une face plane 10 prévue pour s'appliquer contre la face extérieure de la paroi 2. Une gorge annulaire Il est creusée 30 dans la face plane 10, et reçoit un joint d'étanchéité annulaire. En regard de la face plane 10 de la butée d'appui 9, la partie isolante 4 de la traversée 1 comporte une zone élargie 12, qui présente une surface tronconique 13 tournée vers ladite face plane 10 - voir en particulier la figure 4. Le dispositif de fixation de la traversée 1 comprend aussi deux brides métalliques 14, par exemple en aluminium, dont l'une est représentée seule sur la figure 2. Chaque bride 14 se présente comme une pièce arquée, 5 sensiblement semicirculaire, qui possède intérieurement une forme crénelée. Dans l'exemple illustré, la bride 14 présente ainsi deux becs 15 faisant saillie intérieurement, en direction de son centre, et séparés par une large échancrure 16. Chaque bec 15 possède une face inclinée 17. Les deux extrémités de chaque bride 14 présentent des trous, 10 respectivement 18 et 19, de direction tangentielle, l'un de ces trous étant pourvu d'une empreinte de profil hexagonal, apte à loger et à immobiliser en rotation un écrou. Comme le montre en particulier la figure 3, les deux brides 14 se complètent l'une l'autre, pour former une configuration annulaire crénelée 15 intérieurement, avec quatre becs 15 régulièrement espacés angulaires, les extrémités rapprochées des deux brides 14 étant réunies au moyen de deux vis de serrage 20, prenant place dans des zones diamétralement opposées. En se référant aussi à la figure 4, les deux brides 14 sont réunies, du côté intérieur de la paroi 2, autour de la zone élargie 12 de la partie isolante 20 4 de la traversée 21, de telle sorte que leurs becs 15 s'engagent dans la gorge annulaire délimitée par la surface tronconique 13, les faces inclinées 17 des becs 15 coopérant avec cette surface tronconique 13. Les deux vis de serrage 20 et leurs écrous sont mis en place, dans les trous 18 et 19, et ces vis 20 sont serrées, de manière à faire "monter' les becs 15 sur la surface tronconique 13, 25 et à appliquer fortement les deux brides 14 contre la face intérieure de la paroi 2. Comme le montre la figure 3, un joint torique 21, ou une rondelle élastique, notamment en élastomère, est monté autour de chaque vis de serrage 20, dans le plan de joint des deux brides 14, pour faciliter le montage 30 en équilibrant les brides 14 avant serrage, et aussi pour maintenir chaque vis avant qu'elle ne soit engagée dans l'écrou correspondant. Par ailleurs, en se référant aux figures 3 et 4, la traversée 1 comporte, dans la zone de son dispositif de fixation, un répartiteur de champ électrique 22 en métal déployé, de forme générale cylindrique, noyé dans la 35 partie isolante 4 de cette traversée 1. Le répartiteur de champ électrique 22 est pourvu de deux languettes de contact 23, diamétralement opposées, dirigées radialement vers l'extérieur. Les extrémités respectives des languettes de contact 23 sont pincées entre les brides 14 et la paroi 2, l'extrémité de chaque languette de contact 23 pouvant être serrée par un ergot, de hauteur calibrée, formé dans la région médiane de l'une des brides 14. Ainsi, il est réalisé une 5 mise à la terre du répartiteur de champ électrique 22, sans nécessité de fils conducteurs. En ce qui concerne la mise en place et le serrage de la traversée isolante 1, précédemment décrite, sur la paroi 2 en tôle de l'interrupteur, on notera que l'ensemble résultant: - de la position des trous 18 et 19 de passage des vis de serrage réunissant les deux brides 14, par rapport à la paroi 2 en tôle, d'une part, et - de la position du cône de contact entre la surface tronconique 13 de la traversée 1 et les deux brides 14, par rapport à cette même 15 paroi 2, d'autre part, est établi de façon à provoquer, par le résultat de l'équilibre mécanique, le basculement des deux brides 14 sur la paroi 2, lors du serrage des vis 20. Cette situation assure la répartition de l'effort de bridage, et permet d'écraser les languettes 23 de mise à la terre du répartiteur de champ 22, tout en 20 favorisant l'étanchéité. De plus, l'orientation angulaire des "créneaux" formés par les becs permet l'approche, par exemple manuelle, des deux brides 14 avant serrage, alors que les faces inclinées 17 de ces brides 14 avant serrage et la surface tronconique 13 ne sont pas encore conjuguées (elles ne le seront 25 qu'en fin de serrage). S'il n'y avait pas ce "dégagement" pour la mise en place des deux brides 14, la course radiale qui permet la compression de joint et le serrage des brides 14 serait très grande, et le contact serait seulement réalisé en deux points. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme 30 d'exécution de cette traversée isolante qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en modifiant les détails de forme de la traversée, par exemple ses 35 ailettes, ou ses matériaux constitutifs; - en réalisant le dispositif de fixation de cette traversée avec des "créneaux" en nombre différent de l'exemple illustré; - en concevant ce dispositif de fixation d'une manière inverse mais équivalente, c'est-à-dire en formant les "créneaux" sur la partie isolante de la traversée, tandis que les brides resteraient "lisses"; - en complétant le dispositif de fixation de la traversée par tous moyens d'étanchéité et/ou de protection, par exemple par un cordon en silicone qui, lors du montage, protège le joint et l'assemblage de toutes agressions extérieures; - en destinant la même traversée isolante non seulement à des interrupteurs, mais aussi à d'autres appareillages électriques analogues, soit aériens, soit souterrains. REVENDICATIONS 1. Traversée isolante pour interrupteur de ligne électrique aérienne 5 à moyenne tension, ou autre appareillage électrique analogue, la traversée (1) comprenant une âme centrale (3) métallique, électriquement conductrice, entourée par une partie isolante (4) comportant des ailettes annulaires (6, 7), cette traversée (1) étant prévue pour être introduite au travers d'une ouverture (B) de la paroi d'enveloppe (2) de l'interrupteur ou autre appareillage, et pour 10 être fixée par serrage sur cette paroi (2), caractérisée en ce que la partie isolante (4) de la traversée (1) comporte, d'une part, une butée d'appui annulaire (9) prévue pour s'appliquer contre une face de la paroi d'enveloppe (2), par une face plane (10) de cette butée d'appui (9), et d'autre part, en regard de cette face plane (10) de la butée d'appui (9), une zone (12) avec 15 surface au moins partiellement tronconique (13), tandis que sont prévus des moyens de serrage (14) de conformation générale annulaire, coopérant avec la surface tronconique (13) précitée, le serrage desdits moyens (14) assurant leur application sur l'autre face de la paroi d'enveloppe (2), tout autour de l'ouverture (8) de celle-ci. 2. Traversée isolante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de serrage sont constitués par deux brides (14) de forme arquée, sensiblement semi-circulaire, qui se complètent pour former une configuration annulaire, les extrémités rapprochées des deux brides étant liées 25 par des moyens à vis (20). 3. Traversée isolante selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ensemble constitué par les deux brides (14) réunies possède intérieurement une forme crénelée, résultant de becs (15) saillant 30 intérieurement et séparés par des échancrures (16), chaque bec (15) possédant une face inclinée (17) qui coopère avec une surface tronconique (13) d'une zone élargie (12) de la partie isolante (4) de la traversée (1) , ladite surface tronconique (13) étant tournée vers la face plane (10) de la butée d'appui (9). 4. Traversée isolante selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens à vis, qui lient les extrémités rapprochées des deux brides (14), sont constitués par des vis de serrage (20) de direction tangentielle, introduites au travers de trous (18, 19) de direction tangentielle percés aux extrémités de ces brides (14). 5. Traversée isolante selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un des deux trous (18, 19) de chaque bride (14) est pourvu d'une empreinte de profil polygonal, en particulier hexagonal, apte à loger et à 10 immobiliser en rotation un écrou associé à la vis de serrage (20) correspondante. 6. Traversée isolante selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'un joint torique (21), ou une rondelle élastique, est monté autour de 15 chaque vis de serrage (20), dans le plan de joint des deux brides (14). 7. Traversée isolante selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un répartiteur de champ électrique (22) en métal déployé, de forme générale cylindrique, noyé dans la partie 20 isolante (4) de cette traversée (1), le répartiteur de champ électrique (22) étant pourvu de deux languettes de contact (23) diamétralement opposées, dirigées radialement vers l'extérieur, dont les extrémités respectives sont pincées entre les brides (14) et la paroi d'enveloppe (2). 8. Traversée isolante selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'extrémité de chaque languette de contact (23) est serrée par un ergot, de hauteur calibrée, formé dans la région médiane de l'une des brides (14) . 9. Traversée isolante selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 8, caractérisée en ce que dans la face plane (10) de la butée d'appui (9), est creusée une gorge annulaire (11) qui reçoit un joint d'étanchéité annulaire.