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APPORTES AUX ISOLATEURS EZ.1CTRIQ,UIiS à SU6P:ENSION."
La présente addition a pour objet des perfectionnements apportés aux isolateurs électriques à suspension, notanment à ceux décrits dans le brevets principal; elle concerne en particulier les isolateurs comportant un corps Isolant, par exemple en porcelaine, muni d'un logement dans lequel est cimentée une tige métallique, ou son équivalent.
Dans des isolateurs de nombreux types, notamment les isolateurs à colonne ou pilier, les isolateurs pour barres omnibus, les isolateurs à sus- pension, etc..., du type envisagé, il est généralement nécessaire de prévoir un coussinet ou dispositif élastique interposé entre le métal et le ciment, @
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de façon à éviter l'application d'efforts destructeurs, au aiment, sous l'effet de changements thermiques, et à assurer un contact ou m engagement conforme contre le ciment, en remplissant les inégalités qui peuvent exister dans les surfaces.
En général, un revêtement en asphalte, ou analogue, appliqué à l'état fondu, donne des résultats convenables; mais dans certains cas, on a trouvé que l'épaisseur de ce revêtement est insuffisante à l'extrémité de la tige.
Ceci posé, la présente addition porte essentiellement sur un coussi- net destiné à être disposé ou fixé sur l'extrémité de la tige, ou son équiva- lent; elle porte aussi sur un procédé et des moyens perfectionnés pour maintenir en place ce coussinet, de façon qu'il ne puisse pas être disloqué ni déplacé de sa position propre, pendant l'assemblage de l'isolateur.
Plus particulièrement, l'addition'porte sur un coussinet en forme de disque ou de tampon, en matière élastique, disposé à l'extrémité de la tige, ou son équivalent, et qui est maintenu en place par un adhésif.
L'addition porte aussi sur un coussinet de ce type qui, lorsqu'il est utilisé en combinaison avec une tige creuse, à l'extrémité ouverte d'une colonne ou analogue, agit comme protecteur pour empêcher la ciment disposé à l'intérieur du logement recevant la tige, de pénétrer dans la tige creuse elle- même*
Elle porte aussi sur un coussinet et sur un procédé pour appliquer ce coussinet, d'une construction simple et économique au point de vue des ma- tériaux et de la main-d'oeuvre, et qui présente une bonne durée en service.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'addition.
La Fig.l représente, moitié en élévation et moitié en coupe, un iso- lateur à capot et tige conforme à l'addition.
La Fig.2 est une vue analogue, relative à un isolateur du type à co- lonne ou pilier, comportant une tige creuse, à extrémité ouverte.
Les Fig.3 à 10 se rapportent à des variantes.
Sur la Fig.l, 1 désigne le corps de porcelaine d'un isolateur à suspension comprenant un col 2 portant un capot 3; le col 2 ou tête limite un logement 4 dans lequel est fixée, par du ciment 5, une tige métallique de sus- pension 6. Le système de capot et de tige peut, bien entendu, varier suivant les cas, mais ces détails ne tonnant pas partie de 1'invention, qui porte essentiel-
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lement sur la disposition d'un coussinet interposé entre l'extrémité de la tige et le fond du logement dans lequel la tige est reçue et fixée.
Conformément à 1'invention, on dispose un coussinet ou un tampon 7, par exemple un disque de papier, rubéroid, ou autre matière analogue élastique, qui est de préférence imperméable à l'humidité, et qui n'est pas sujette à être désagrégée sous l'influence des agents chimiques qui sont naturellement présen- ts dans le ciment utilisé pour maintenir en place la tige.
De préférence, le tampon 7 doit recouvrir l'extrémité de la tige d'une manière complète ou approximative, et dans l'exemple représenté, il est établi avec un diamètre qui est approximativement égal à celui de la tête de la tige. L'épaisseur de ce tampon 7 peut varier et dépend, dans une certaine mesure, des dimensions de l'isolateur, de son type exact, et des particularités de l'installation dont ill fait partie.
Pour éviter tout déplacement du tampon ou disque par rapport à la tige, pendant l'assemblage des parties de l'isolateur, il est nécessaire de prévoir des moyens convenables pour maintenir le disque sur la tige, et l'on- pêcher de glisser latéralement* Des expériences ont montré que la matière la plus convenable, pour être utilisée à cet effet, comme adhésif, est l'asphalte chaud, qui est capable de résister aux agents chimiques contenus dais le ciment
Pour l'appliquer, il suffit de recouvrir l'extrémité ou une portion convenable de la tige, suivant les cas, d'asphalte chaud, par projection ou par trempage, et ensuite, de mettre en place le disque, tanpon, ou coussinet.
Dès que l'asphalte ou son équivalent fait prise, le tanpon est maintenu fermement, de sorte qu'il ne peut pas être déplacé pendant la manipulation de lige, ni pendant la préparation ou l'exécution de l'assemblage de l'isolateur, ni pen- dent que les diverses parties de l'isolateur sont assemblées entre elles.
La Fig.2 représente un isolateur du type à colonne ou piller compor- tant plusieurs coquilles ou jupes de porcelaine 8,9 et 10. La dernière comprend un logement 11 pour recevoir la tige 12 qui s'élève depuis une base, ou qui est fixée sur un support approprié. Dans certains cas, les tiges de ce type sont creuses, et elles sont alors généralement ouvertes à l'extrémité supérieure* S'il en est ainsi, l'invention est exécutée d'me manière analogue à ce qui a été décrit plus haut, et le tanpon 13 est mis en place et fixé par de l'asphalte chaud, désigné par 14.
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L'utilisation d'un tanpon ou coussinet de ce type, en combinaison avec un isolateur de cette catégorie, comportant une tige creuse, est particu- lièranent avantageuse en ce sens que, d'une part, cela fournit la substance élastique entre le métal de la tige et le fond du logement, et que d'autre part cela constitue un protecteur, joint, ou fermeture, pour l'extrémité ouverte de la tige, de sorte que, lorsque l'isolateur est ultérieurement assemblé, et que le ciment est appliqué pour fixer la tige dans le logement, le ciment est em- pêcné de pénétrer dans l'intérieur de la tige.
On conçoit que le dispositif de coussinet qui vient d'être décrit; ainsi que le procédé pour l'appliquer sur les tiges d'isolateurs de ce type, sont extrêmement simples ; les frais des matérieux nécessaires et les frais re- latifs à la main d'oeuvre, sont très réduits. On obtient ainsi un montage très durable, dont les autres avantages seront facilement compris des techniciens.
L'invention a aussi pour but d'améliorer la construction des isola- teurs du type envisagé, en vue d'augmenter leur résistance mécanique et leur résistance électrique, et d'éditer, en conséquence, les ruptures qui peuvent être entraînées par les efforts et les fatigues.
On sait que, dans les isolateurs du type envisagé, l'extrémité supé- rieure de la tige est fréquenment évasée extérieurement, suivant un angle nota- ble; l'extrémité de la tige reçoit cette forme, aussi bien dans le cas où. elle est à épaulanent unique, que dans le cas où elle est à épaulementsmultiples.
La tige est,bien entendu, cimentée à l'intérieur du logement ménagé à la partie inférieure du corps de porcelaine, et les parois du logement sont généralement sablées, ou rendues rugueuses d'une autre manière, pour assurer une action de maintien efficace du ciment.
Par conséquent, lorsque la tige est noyée à l'intérieur de la masse de cimant, ot que le ciment est fermement bloqué contre le corps de porcelaine, par son engagement avec les surfaces sablées ou rugueuses, l'ensemble possède une grande solidité. Cela présente des inconvénients, car, lorsque la tempéra- ture varie, des efforts sont engendrés, par suite des différences entre les coefficients de dilatation de la porcelaine, du ciment, et du métal de la. tige.
Même si les tiges sont recouvertes ou enrobées d'une manière élas- tique, par exemple de lhasphalte dissous dans le benzol, les organes ne peuvent
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pas "jouer" ou se déplacer suffisamment pour permettre leurs dilatations et leurs contractions inégales, sans entrainer d'efforts graves ou intenses sur les diverses parties de l'isolateur.
Il semble aussi qu'il n'y ait pas de différence, dans le cas où la ciment peut faire prise à la température ambiante ou à une température éle- vée, par exemple la température maximum à laquelle l'isolateur peut être sou- mis en service, et des efforts graves sont invariablement produite à une épo- que ultérieure, lorsque la température varie.
Des expériences sérieuses et précises ont permis de constater que, lorsqu'un isolateur du type envisagé est sérieusement refroidi, la contraction de la tige, qui est beaucoup plus grande que oelle du ciment, en raison des différences entre les coefficients de dilatations, antraine la création ou la formation des efforts maximun au bord de la tête, dans le cas d'un épaulement unique, ou au bord de l'épaulement le plus élevé, dans le cas où il y en a plusieurs.
Lorsqu'un isolateur construit de cette façon, est soumis à une certaine traction ou charge mécanique, qui peut être éventuellement supérieu- re à celle à laquelle l'appareil est soumis en service, les efforts engendrés aux bords des épaulements supérieurs peuvent entraîner la rupture de la parce- laine en un ou plusieurs points, vis-à-vis da l'extrémité de la tige, tandis que le point normal de rupture, en cas d'efforts excessifs, devrait être au bord du capot.
Ceci posé, l'invention porte essentiellement sur une tige qui est construite de façon à éviter la formation ou l'application des efforts exces- sifs à son bord, en car de contraction des organes de l'isolateur, par suite des variations de température.
La tige est conformée de manière @ distribuer les efforts internes, à l'intérieur de l'isolateur, sur la masseentière du ciment dans laquelle la tige est enrobée, et cette distribution de force est réalisée de façon à em- pêcher la concentration d'efforts et, en conséquence, la rupture de la porce- laine.
De plus, la tige est de préférence revêtue, sur sa surface de con- tact avec le ciment, soit entièrement, soit à peu près entièrement... de manière à permettre un glissement, pour que les organes puissent se déplacer et se régler d'eux-mêmes, en vue d'assurer une distribution uniforme des efforts
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qui peuvent être produits lors du mouvement relatif des organes sous l'effet de la dilatation ou de la contraction résultant des wariations des conditions thermiques.
Les Fig.3 à 6 se rapportent à cette réalisation de l'invention.
La Fig. est me vue schématique montrant la relation de la surface d'appui de la tige et de la surface d'appui du ciment, sous -11 effet de la con- dition de température existant pendant la prise du aiment.
La Fig.4 est me vue analogue montrant les conditions relatives des surfaces revêtues de la tige et du cimenta à une température très réduite.
La Fig.5 est une vue, partie en élévation et partie en coupe, d'un isolateur muni d'une tige conforme à la réalisation de l'inveention, mentionnée en dernier lieu*
La Fig.6 est une vue analogue, relative à une variante comportant une tige à plusieurs épaulements ou cannelures.
Sur les Fig. 3 et 4, 21 et 22 désignant respectivement la tête de la tige et la partie adjacente du ciment qui enrobe ou noie la tige, à l'inté- rieur du corps de porcelaine 23. Les lignes A-B et B-C reposent le long des surfaces de contact. Dans la pratique usuelle, le ciment utilisé pour noyer la tige, à l'intérieur du logement, dans le corps de porcelaine, fait prise à une température d'environ 52 C. Lorsque le ciment fait prise, les surfaces du ci- ment et de la tige s'engagent de manière conforme, et les lignes A-B et B-C coïncident ,.comme représenté sur la Fig.3.
Lorsqu'un isolateur construit de la manière envisagée, est soumis à une température inférieure de 14 à 70' C à celle à laquelle le ciment a fait prise, le ciment qui, dans les conditions ordinaires, se contracterait, est empêché de se contracter, parce qu'il est relié fermement à la porcelaine, et que la porcelaine possède un coefficient de dilatation très inférieure à celui du ciment. La contraction normale du ciment est empêchée, tandis que la tige se contracte sous l'effet d'une variation de température, et que la surface de la tige se contracte en s'éloignant de la surface du ciment. Cela se produit, aussi bien lorsque le ciment a fait prise à me température élevée, que s'il a fait prise à une température normale ou ambiante.
Lorsqu'une contraction se produit dans un isolateur, quand sa t enpé-
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roture est par exemple comprise entre -18 C. et + 30 c, les surfaces d'appui de l'épaulement supérieur de la tige et du ciment, prennent d'abord la posi- tion approximative représentée par les lignes A-B et B-C sur la Fig.4, et la tige prend appui en B-D. Le point D est approximatif, et sa position varie avec l'amplitude ou l'étendue de la variation de tenpérature.
Lorsque la charge augmente, et avant qu'un appui unifome puisse être atteint ou obtenu le long de la surface altière de la tête ou de l'épau- lement de la tige, le ciment entre le point B et le point imaginaire D, peut être rompu ou écrasé* La force nécessaire pour rompre ou écraser ce ciment va- rie avec son degré de dureté* Si le aiment est "doux" ou tendre, la tige est arrachée ou tirée dehors sous un effort inférieur à l'effort normal;
au contrai- re, si le ciment est suffisamment dur pour que la tige ne puisse pas être tirée dehors ou arrachée, une force est exercée et transmise, comme une poussée exté- rieure, à travers le ciment, pratiquement sur une ligne horizontale à la sur- face de la porcelaine, au point E (Fig.4), et cette force est suffisante pour entraîner ainsi unepetite rupture ou me fissure de la porcelaine.
Finalement, le ciment, sous la charge de service, est rompu et écrasé dans l'aire BD, et après que cela s'est produit, la surface d'appui en- tière de la tige vient en contact avec le ciment. Toutefois, à cet instant, le dommage a été causé, et bien que la petite rupture de la porcelaine en ce point pourrait ne pas affecter gravement la résistance mécanique et la réais- tance électrique de l'isolateur, à certains points de vue, cela a néanmoins pour effet de réduire grandement la valeur de rup@ure.
Les Fig.5 et 6 se rapportent à deux réalisations du dispositif per- fectionné ayant pour but d'assurer une bonne distribution des efforts.
Sur la Fig.5, 24 désigne une partie du corps de porcelaine d'un isolateur comportant le col usuel 25, à l'intérieur duquel est ménagé un loge- ment 26. Le col 25 porte le capot suel 27, et dans le logement est cimentée la tige 28 munie d'une tète 29, à bord incliné, ou évasé, ou tronconique. Pour éviter la concentration des efforts, ainsi qu'il a été décrit en regard des Fig.3 et 4, il est simplement nécessaire de biseauter les bords de 1'extrémité supérieure de la tâte de lé tige ou de l'épaulement 29, comme représenté en 30, et la surface approximativement cylindrique définie de cette manière est
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coaxiale avec la tige.
Bien entendu, les angles sont arrcndis au lieu d'être laissés à l'état vif, Comme représenté sur le dessin, pour des motifs de simpli- ci té.
Il est préférable que la tête de la tige soit trempée, ou autrement traitée, pour constituer un revêtement en matière élastique, par exemple de l' asphalte, et pour faciliter le glissement de la tige par rapport au logement dans lequel elle est enrobée ou noyée.
En cours d'usage ou d'exploitation, les efforts se produisant sous l'effet du mouvement relatif de la tige, de la porcelaine et du ciment, dans les diverses conditions thermiques, sont grandement évités; en d'autres termes, il ne se produit pas d'efforts destructifs excessifs appliqués à une aire quelcon- que correspondant à l'aire entre les points B et D, sur la Fig.4. En conséquence, le ciment n'est pas brisé, car une surface d'appui uniforme est ainsi produite, môme au début de la traction. Toutes les fatigues et tous les efforts sont dis- tribués, au lieu d'être localisés en un point vis-à-vis du bord de la tige, et tous les dargers de rupture de la porcelaine sont ainsi supprimés.
Dans la réalisation représentée Fig.6, la tige 28 est remplacée par une tige 31 comportant plusieurs épaulements ou cannelures 32, 33 et 34. Le bord de l'épaulement supérieur 32 est biseauté, ainsi qu'il a été décrit en regard de la Fig. 5. Il est ainsi probable que l'épaulement supérieur présente un diamètre réduit, par comparaison avec les autres, bien que les autres puissent avoir le même diamètre. Dans ce cas aussi, il est préférable que la tige soit recouverte d'asphalte, ou d'une autre matière élastique analogue.
Dans la réalisation de la Fig.6, le fonctionnement et les avantages sont les mêmes que dans l'appareil de la Fig.5. Le bord de l'épaulement supérieur étant biseauté, on conçoit qu'il y a une opposition moindre à la contraction lon- gitudinale de la tige, lorsque le refroidissement de l'isolateur se produit, et les efforts peuvent ainsi être transmis sur les autres épaulements successifs, au lieu d'être concentrés sur l'aire de contact de l'épaulement supérieur avec le ciment. Les techniciens peuvent ainsi comprendre facilement que les efforts sont distribués uniformément à travers la masse de ciment.
On sait que, pour assembler les isolateurs du type comportant une tige métallique, la tige est placée dans le logement ou manchon prévu à cet effet
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après quoi, une matière à base de ciment, généralement de ciment Portland, est versée dans le logement pour noyer la tige. L'opération suivante consiste géné- ralement à soumettre l'isolateur assemblé, à un bain de vapeur, ou analogue, ce qui a pour effet d'élever la température aux environs de 52 C., et cette tem- pérature est maintenue pendant que le ciment fait prise.
Lorsqu'un isolateur assemblé de cette manière, est soumis à des variations de température, telles que celles qui sont susceptibles de se produire en service, il peut se produire des déplacements relatifs considérables des or- gaies, en raison des différences antre les coefficients de dilatation de la por- celaine, du ciment, et du métal, ainsi qu'il a été déjà dit plus haut.
Il en résulte la formation d'efforts et de fatigues graves, qui sont développés au bord de la tête ou de l'épaulement supérieur de la tige, ainsi qu' il a été déjà exposé en détail précédemment.
Pour éviter cet inconvénient, on a déjà proposé de revêtir la tête de la tige par une matière élastique, par exemple de l'asphalte, mais cela n'a donné que des résultats partiels et insuffisants, car l'épaisseur de la masse d'asphalte est généralement uniforme et insuffisante pour permettre les glisse- ments désirables.
Ceci posé, la présente invention porte aussi sur un coussinet ou dispositif amortisseur, un matière convenable, appliqué contre le bord supérieur de la tête de la tige, au point où se produit l'effort maximum; ce coussinet peut être, soit métallique, soit non métallique, mais il est de préférence mé- tallique; de toute façon, il est établi avec une épaisseur suffisante, et il pos- sède une ductibilité permettant des déplacements de la tête de la tige, qui se produisent en cas de contraction résultant d'un abaissement de température.
Le coussinet peut être appliqué, soit sous tourne d'un revêtement métallique ou autre, soit comme un élément distinct et séparé, pouvant être en- gagé et monté sur la tige, avant son insertion dans le logement prévu pour la recevoir.
Les Fig.7 à 10 se rapportent à cette nouvelle réalisation de l'in- vention.
La Fig.7 représente, moitié en élévation et moitié en coupe, un isolateur perfectionné conforma à cette réalisation de l'invention.
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La figure 8 est une vue de détail, à échelle agrandie, montrant une partie de la tête de la tige, en élévation, et la doublure qui lui est ap- plique, en coupe.
Les Fig. 9 et 10 sont des vues analogues à la Fig.8, et concernent des variantes*
41 désigne le corps de porcelaine de l'isolateur, comprenant une jupe extérieure 42 et un col 43 sur lequel est monté et fixé un capot 45, au moyen d'une couche de ciment 44. Le col du corps de porcelaine est muni d'un lo- gement 46 pour recevoir la tige 47 qui y est fixée par une masse de ciment 48.
Dans l'exemple envisagé, la tige et le capot sont du type à "clevis", mais ce:1
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est iT.3¯q. si'api amant à titre d'exemple*
Dans le cas considéré, la tige comporte une tâta à deux épaulements ou cannelures 49 et 50; bien entendu, l'invention s' applique aussi à des tiges comportant, soit un seul épaulanent,soit un nombre d'épaulements Quelconques su- périeur à deux. Dans les isolateurs de ce type, l'effort principal se produit au bora supérieur de l'épaulement 49.
Confor.nément à l'invention, on dispose un coussinet 51 qui est ap- pliqué au bord de la tige, sur l'épaulement 49, et qui est, bien entendu, inter- posé entre le métal de la tige et la masse de ciment 48. Ce coussinet peut être formé comne une couche ou un revêtement en matière élastique appropriée; ou bien, il peut être appliqué d'une manière convenable quelconque. Toutefois, il est gé- néralement préférable que ce coussinet soit établi en métal ductile pouvant se déformer élastiquement lorsqu'un effort considérable lui est appliqué. On peut utiliser à cet effet plusieurs alliages, et ceux-ci sont en nombre si élevé qu'il ne parait pas utile d'en mentionner aucun particulièrement ici.
Si le coussinet ou la doublure est constitué par un revêtement, il est naturellement maintenu en place sur la tige, simplement par adhésion, et s'il est en métal, on conçoit qu' il peut être appliqué comme un revêtement, par en- ple par voie électrolytique ou galvanique. Suivant une variante, il peut être appliqué sous forme d'un anneau qui est forcé ou refoulé en place, et qui est refoulé ou pressé de façon à se conformer à la courbure au bord de la tige, comme représenté sur la Fig.7, et à une plus grande échelle sur la Fig.8.
Ce coussinet peut être établi au moyen d'une bande en métal conve- nable, engagée autour de la tige et fixée en place par serrage, comme représenté
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en détail en 52, sur la Fig.9. Suivant une autre variante, au lieu d'être appli- qué et déformé, l'anneau peut être simplement recourbé autour de la tige, conne indiqué en 53 sur la Fig.lO.
Dans un isolateur du type envisagé, la tige est généralement munie d'un coussinet, à son extrémité; ce coussinet, qui est différent de celui qui fait l'objet de la présente réalisation, est constitué, par exemple, par un revè- tement d'asphalte ou analogue, désigné par 54 sur les Fig.7 et 8; il peut être aussi constitué par un disque en rubérold ou analogue, désigné par 55 sur la Fig. 9.
La coussinet prévu à l'extrémité de la tige est facultatif;la dou- blure 51 peut être établie, soit en métal, soit en une matière non métallique, et elle peut être disposée et maintenue en place de diverses manières; mais dans tous les cas, on conçoit que, lorsque l'effort usuel se produit au bord de la tête de la tige, ou de l'épaulement supérieur, la doublure 51 prend une déforma- tion élastique et permet au bord envisagé de se déplacer vers la jupe de l'isola- teur, ou l'embouchure du logement, ainsi qu'il se produit lorsqu'une contraction longitudinale de la tige se produit et se développe sous l'effet d'un abaissement de température auquel l'appareil est soumis en service, ou tout au moins d'un re- froidissement, par comparaison à la température de prise du ciment.
Cette élasticité ou flexibilité permet évidemment d'étiter le dé- veloppanent d'efforts dangereux de cisaillement ou autres, sur le ciment, au point envisagé, et cela supprime de manière complète ou approximativement complè- te, toute possibilité de rupture en ce point. Par conséquent, un isolateur ainsi établi et muni d'une doublure du type envisagé, est beaucoup plus efficace, *on fonctionnement est plus sûr, et sa durée de service est plus longue que celle des isolateurs de type ordinaire.
Il' est bien Entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter,sans pour cela sortir du cadre de l'addition.