[0001] La présente invention concerne un diélectrique en verre pour isolateur électrique
et en particulier pour un isola-teur de distribution haute ou moyenne tension, où
l'on utilise généralement des diélectriques en verre sodocalcique soit recuit soit
fortement trempé thermiquement.
[0002] Dans certains isolateurs de type "rigides à tige" ou "rigides à socle", un câble
électrique est fixé directement sur la tête du diélectrique ; ceci implique des exigences
particulières pour les caractéristiques mécaniques du verre, afin d'éviter une rupture
accidentelle de la tête du diélectrique susceptible d'entraîner une chute du câble.
[0003] Ainsi, dans certains cas d'utilisation, on exige des conditions sévères parmi lesquelles
: une bonne tenue à des écarts brutaux de température de l'ordre de 70°C au moins,
et une résistance suffisante à des impacts accidentels.
[0004] Les diélectriques en verre recuit ne répondent pas à la condition de température
précitée et leur résistance à l'impact est insuffisante. Par contre les diélectriques
en verre fortement trempé thermiquement résistent à des écarts brutaux de température
très supérieurs à 100°C et présentent une très bonne résistance à l'impact car ils
possèdent de très fortes contraintes superficielles. En effet, un verre de ce genre,
dont l'épaisseur est de l'ordre de 10 à 15 mm, présente transversalement à son épaisseur
un profil sensiblement parabolique de contraintes : les contraintes superficielles
de compression peuvent atteindre plusieurs centaines de Megapascals, les contraintes
internes d'extension étant très voisines de la moitié des contraintes de compression.
Toutefois, lorsqu'un tel diélectrique est atteint par un impact dont l'énergie est
telle qu'elle dépasse la précontrainte existant dans le verre, on observe une fragmentation
totale du diélectrique.
[0005] La présente invention a pour but de réaliser un diélectrique n'ayant pas cet inconvénient,
tout en répondant aux autres exigences rappelées plus haut.
[0006] La présente invention a pour objet un diélectrique en verre sodocalcique pour isolateur
électrique, d'épaisseur moyenne de dix à quinze millimètres, présentant un profil
sensiblement parabolique de maximale des contraintes, caractérisé par le fait qu'en
tout point de la pièce la valeur contraintes superficielles de compression est comprise
entre 30 et 80 MPa, tandis que la valeur maximale des contraintes internes d'extension
est comprise entre 15 et 40 MPa.
[0007] La présente invention a également pour objet une utilisation particulièrement intéressante
de tels diélectriques dans les isolateurs de type rigide, c'est-à-dire destinés à
supporter de façon rigide un
5conducteur d'une ligne aérienne.
[0008] Il peut s'agir d'un isolateur "rigide à tige" comprenant un diélectrique selon l'invention
ou plusieurs diélectriques selon l'invention solidarisés les uns aux autres ; cet
isolateur est monté de façon rigide sur un support au moyen d'une tige pénétrant à
l'intérieur du diélectrique 10 extrême.
[0009] Il peut s'agir également d'un isolateur "rigide à socle" comprenant également plusieurs
diélectriques selon l'invention, assemblés de façon permanente sur un socle métallique
monté sur un support.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 15apparaîtront au
cours de la description suivante faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif
mais nullement limitatif et dans lequel :
- la figure 1 montre schématiquement en demi-coupe partielle un diélectrique selon
l'invention, 20- la figure 2 est une courbe montrant la répartition des contraintes
dans l'épaisseur du verre du diélectrique de la figure 1,
- la figure 3 montre très schématiquement en coupe partielle un isolateur électrique
du type "rigide à tige" selon l'invention,
- la figure 4 montre très schématiquement un isolateur électrique du 25 type "rigide
à socle" selon l'invention.
[0011] On voit sur la figure 1 un diélectrique 1 selon l'invention dont la tête 2 présente
des gorges 3 et 4 susceptibles de supporter un conducteur d'une ligne aérienne. Ce
diélectrique est en verre sodocalcique et son épaisseur moyenne est de l'ordre de
10 à 15 mm. On voit dans la 30figure 2 la répartition transversale des contraintes
existant dans ce verre. On a représenté en ordonnées les valeurs des contraintes C
en Megapascals et en abscisses l'épaisseur e en millimètres.
[0012] Le profil A des contraintes est parabolique. Ce profil correspond au cas idéal où
la portion de lame de verre étudiée a ses deux faces 35parallèles.
[0013] Les valeurs des contraintes de compression superficielles peuvent être mesurées par
la méthode de D. 3. MARSHALL et 3. R. LAWN décrite dans "the Journal of the Ceramic
Society Feb. 77. Vol 60 n° 1-2".
[0014] Les valeurs des contraintes d'extension internes sont déduites des précédentes par
le calcul.
[0015] Dans l'exemple choisi, la valeur maximale des contraintes de compression externes
est de 60 Megapascals, tandis que la valeur maximale des contraintes d'extension internes
est de 30 Megapascals.
[0016] Un tel diélectrique résiste à des écarts brutaux de température d'au moins 90°C.
Il présente une tenue à l'impact au moins égale à trois fois celle du verre recuit.
Même en cas d'impact entraînant une rupture, on n'observe pas de fragmentation du
diélectrique.
[0017] Ces trois résultats sont obtenus également pour des diélectriques dont les valeurs
maximales des contraintes de compression sont comprises entre 30 et 80 Megapascals,
les valeurs maximales des contraintes d'extension étant alors comprises entre 15 et
40 Megapascals.
[0018] Pour des valeurs supérieures des contraintes, on risque de voir apparaître une fragmentation,
tandis que, pour des valeurs inférieures, les résistances aux chocs thermiques et
à l'impact deviennent insuffisantes.
[0019] On a illustré dans les figures 3 et 4 deux utilisations très avantageuses des diélectriques
selon l'invention.
[0020] La figure 3 illustre un isolateur rigide à tige fixé dans un support 15. Il comporte
un premier diélectrique 11, analogue à celui de la figure 1, et muni de deux gorges
13 et 14 ; un second diélectrique 12 présentant les mêmes caractéristiques de contraintes
est solidarisé au diélectrique 11. Une tige métallique 16 fixée dans la tête du diélectrique
12 permet l'immobilisation de l'isolateur 10 dans le support 15.
[0021] On conçoit l'intérêt que peuvent présenter les diélectriques selon l'invention lorsqu'ils
subissent un impact dont l'énergie est supérieure à leur précontrainte : au lieu d'une
fragmentation totale des diélectriques il apparaît une cassure franche d'un ou deux
morceaux de leurs jupes, et le câble continue d'être fixé correctement sur la tête
de l'isolateur 10.
[0022] On voit dans la figure 4, un isolateur rigide 20 monté sur un socle métallique 21
fixé sur un support 22. Cet isolateur 20 est formé d'une pluralité de diélectriques
30 selon l'invention empilés, scellés les uns dans les autres de manière à former
une colonne. La tête du diélectrique supérieur 31 présente deux gorges 33 et 34 pour
un conducteur de ligne aérienne. Dans ce type d'application, une fragmentation de
deux diélectriques successifs risquerait d'entraîner la chute du conducteur. La présente
invention résoud ce problème.
[0023] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux exemples d'utilisation qui ont
été décrits.
1/ Diélectrique en verre sodocalcique pour isolateur électrique, d'épaisseur moyenne
de dix à quinze millimètres, présentant un profil sensiblement parabolique de contraintes,
caractérisé par le fait qu'en tout point de la pièce la /valeur maximale des contraintes
superficielles de compression est comprise entre 30 et 80MPa, tandis que la valeur
maximale des contraintes internes d'extension est comprise entre 15-et 40 MPa.
2/ Isolateur rigide, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un diélectrique
selon la revendication 1.
3/ Isolateur rigide selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte
une pluralité de diélectriques solidarisés entre eux, l'isolateur inférieur étant
fixé à une tige métallique.
4/ Isolateur rigide selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte
une pluralité de diélectriques empilés les uns sur les autres de manière à former
une colonne, et immobilisés entre eux et sur un socle.