Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02354654 2001-07-31
1
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 condûcteur
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
l'environnement, est massif et présente des épaisseurs variables ce qui rend
difficile son obtention par moulage sans défauts internes.
D'une façon générale, l'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, l'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
CA 02354654 2001-07-31
Z
f.
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, l'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, l'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,
CA 02354654 2001-07-31
3
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
t'axe A, et un noyau N dont la surface extérieure est recouverte par
l'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
l'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
CA 02354654 2001-07-31
4
i
plan de la figure et perpendiculaire à l'axe A, traversant le noyau. D'autre
part, l'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 à 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
CA 02354654 2001-07-31
l_
inférieure, un alésage T ayant un filetage F réalisé dans le noyau N, coaxial
à l'axe principal A est destiné à 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.
5 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, l'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, l'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 1 mais
également à une enveloppe E avec des ailettes annulaires A1, A2 qui
s'étendent complètement radialement par rapport à l'axe A.
