EP0280614A2 - Procédé et machine permettant l'assemblage inviolable de calottes métalliques sur des pièces fragiles et en particulier des tubes de céramique pour des isolateurs électriques - Google Patents

Procédé et machine permettant l'assemblage inviolable de calottes métalliques sur des pièces fragiles et en particulier des tubes de céramique pour des isolateurs électriques Download PDF

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EP0280614A2
EP0280614A2 EP88400344A EP88400344A EP0280614A2 EP 0280614 A2 EP0280614 A2 EP 0280614A2 EP 88400344 A EP88400344 A EP 88400344A EP 88400344 A EP88400344 A EP 88400344A EP 0280614 A2 EP0280614 A2 EP 0280614A2
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rivet
electrode
cap
hole
metal
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Georges Boellmann
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Soule SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/265—Fastening of insulators to support

Definitions

  • Electrical insulators are already being produced with a central body having substantially the shape of a ceramic tube which carries at its two ends a metal cap allowing the connection of this insulator on one or more supports.
  • the ceramic part which is insulating therefore allows the support of metal contactors intended for the transport of electrical energy without risk of leakage or creation of an arc.
  • the subject of the present invention is a machine and a method allowing the fixing either at one end or at both ends of the ceramic tube of a metal cap with rivets which cannot be removed without permanently damaging the insulator and , therefore, avoid the drawbacks mentioned above.
  • the machine employs rivets with an adequately shaped head, each comprising a body. frustoconical extended by a cylindrical part whose diameter is less than the hole drilled in the crown allowing the fixing of the cap then with the help of a counter-electrode and a forging electrode an electric current of an intensity is applied and of a predetermined voltage for a time sufficient for the terminal cylindrical part of the rivet to deform, thus occupying the total volume of the hole drilled in the crown and forming a retaining head, the heating of the cylindrical terminal part of the rivet being limited to its zone and the central body of the rivet remaining cold so as to avoid a deformation of the metal risking damaging the cap and the end part of the ceramic tube but being sufficient so that, by the pressure exerted by forging electrode, the foot head rivet is perfectly formed.
  • the tube rests by its lower part on a flexible circular joint 3 with rectangular section placed in the hollowed-out central part 4 of a metal cap 5 which has a large upper recess 6.
  • the circular rim 7 of the metal cap 5 maintains a crown or stirrup 8 whose central part 8a is machined to rest on the upper periphery 2a of the bead 2 of the ceramic tube 1.
  • the crown 8 is pierced with cylindrical holes 9 while the metal cap 5 is pierced with frustoconical holes 10 intended to receive a rivet 11 with a head 12.
  • the central body 11a of the rivet 11 is frustoconical, then its final end ends in a cylindrical part 11b with a diameter less than the cylindrical hole 9.
  • each rivet 11 is placed between a counter electrode 14 and an electrode 15 of a machine allowing either by hydraulic means or by pneumatic means or by magnetic means to lower the electrode 15 towards the counter-electrode 14 but by making the central axis of the counter-electrode 14 coincide with the central axis of the rivet 11 and the central axis of the electrode 15.
  • a perfect fixing of the cap 5 is thus obtained on one of the ends of the ceramic tube 1, the pressure deformations being absorbed by the circular joint 3 and the metal constituting each rivet 11 does not suffer damage because only the cylindrical part 11b is heated for a very short space of time to cause the diameter to increase and the head of the rivet base 18 to form.
  • the insulator thus formed is finished but, in the case where it is necessary to lay four or six rivets at 90 ° or 60 ° from each other, the work is carried out by rotation of the insulator according to 90 ° or 60 ° each time.
  • the machine comprises a thermoforming assembly constituted by a low voltage transformer of the type of the welding transformers associated with a control box comprising the time and time settings.
  • the power supply by acting on the voltage and the intensity of a current.
  • a central imprint 15a is normally provided on the end of the electrode 15 in order to obtain the forging of the end of the rivet during the operation.
  • a spherical imprint 14a on the upper end of the counter-electrode 1 ⁇ ensures maximum electrical contact.
  • the temperature rise in these parts is practically zero and only the temperature rise is maintained at the level of the crown or stirrup 8 to allow the formation of the rivet foot head 18.
  • the section elevation of the part 11b of the rivet 11 causes a desaturation in current which thereby stops forging. Indeed, the maximum power has been set beforehand.
  • This characteristic allows repetitive deformation of the foot head of the rivet 18 and, therefore, ensures correct work without harming the quality of the metal constituting the rivet.
  • this forging technique of the foot head 18 has the advantage of not subjecting any stress or shock to the ceramic tube 1 unlike other riveting techniques.

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Abstract

Machine permettant l'assemblage inviolable des calottes métalliques (5) sur des tubes de céramique (1) en particulier pour des isolateurs électriques, caractérisée en ce qu'elle emploie des rivets (11) à tête (12) de forme adéquate qui comportent chacun un corps tronconique prolongé par une partie cylindrique (11b) dont le diamètre est inférieur au trou (9) percé dans la couronne (8) permettant la fixation de la calotte (5) puis à l'aide d'une contre-électrode (14) et d'une électrode (15) de forgeage on applique un courant électrique d'une intensité et d'un voltage prédéterminés pendant un temps suffisant pour que la partie cylindrique terminale (11b) du rivet (11) se déforme occupant ainsi le volume total du trou (9) percé dans la couronne (8) et forme une tête (18) de maintien.

Description

  • On réalise déjà actuellement des isolateurs électriques comportant un corps central ayant sensiblement la forme d'un tube en matière céramique qui porte à ses deux extrémités une calotte métallique permettant la liaison de cet isolateur sur un ou plusieurs supports.
  • La partie de céramique qui est isolante permet donc le support de contacteurs métalliques destinés au transport d'énergie électrique sans risque de fuite ou de création d'arc.
  • Jusqu'à présent, les calottes métalliques étaient assem­blées sur le tube céramique par pincement des extrémités évasées du tube de céramique entre deux éléments métal­liques c'est-à-dire la calotte proprement dite et une couronne ou au moyen de rivets ou d'organes analogues. Mais, ces rivets posés à la main pouvaient donc être, dans certains cas, enlevés puis remplacés par d'autres ce qui faisait que le montage et le remontage étaient réalisés à l'insu du fabricant de l'isolateur sans une garantie suffisante si bien qu'il arrivait des accidents que l'on attribuait au fabricant d'origine.
  • La présente invention a pour objet une machine et un procédé permettant la fixation soit à une extrémité soit aux deux extrémités du tube de céramique d'une calotte métallique à l'aide de rivets qui ne peuvent pas être enlevés sans détériorer définitivement l'isolateur et, de ce fait, éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
  • Conformément à l'invention, la machine emploie des rivets à tête de forme adéquate qui comportent chacun un corps tronconique prolongé par une partie cylindrique dont le diamètre est inférieur au trou percé dans la couronne permettant la fixation de la calotte puis à l'aide d'une contre-électrode et d'une électrode de forgeage on applique un courant électrique d'une intensité et d'un voltage prédéterminés pendant un temps suffisant pour que la partie cylindrique terminale du rivet se déforme occupant ainsi le volume total du trou percé dans la couronne et forme une tête de maintien, le chauffage de la partie terminale cylindrique du rivet étant limité à sa zone et le corps central du rivet restant froid de façon à éviter une déformation du métal risquant de détériorer la calotte et la partie terminale du tube de céramique mais étant suffisant pour que, par la pression exercée par électrode de forgeage, la tête de pied de rivet soit parfaitement formée.
  • Diverses autres caractéristiques de l'invention ressor­tent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
  • Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.
    • La fig. 1 est une coupe élévation partielle du tube de céramique placé sur la calotte, l'un des rivets de jonction étant placé entre les deux électrodes de for­geage.
    • La fig. 2 est une coupe identique à la fig. 1 mais alors que la machine effectue la première déformation du rivet.
    • La fig. 3 est une coupe-élévation identique aux deux figures précédentes mais montrant la formation de la tête du pied de rivet entre les deux électrodes.
  • A la fig. 1, on a représenté partiellement et schémati­quement l'une des extrémités du tube de céramique 1 qui se termine par un bourrelet circulaire 2.
  • Le tube repose par sa partie inférieure sur un joint souple circulaire 3 à section rectangulaire placé dans la partie centrale évidée 4 d'une calotte métallique 5 qui présente un grand évidement supérieur 6. Le rebord circulaire 7 de la calotte métallique 5 maintient une couronne ou étrier 8 dont la partie centrale 8a est usinée pour reposer sur la périphérie supérieure 2a du bourrelet 2 du tube de céramique 1. Comme on peut le voir à la fig. 1, la couronne 8 est percée de trous 9 cylin­driques tandis que la calotte métallique 5 est percée de trous tronconiques 10 destinés à recevoir un rivet 11 à tête 12.
  • Le corps central 11a du rivet 11 est tronconique puis son extrémité finale se termine par une partie cylindrique 11b d'un diamètre inférieur au trou cylindrique 9.
  • Lorsque l'on désire placer à l'une ou aux deux extrémités du tube de céramique 1 des calottes métalliques 5, on met cette dernière en place avec le joint circulaire 3 puis on place deux rivets 11 diamétralement opposés. La conicité du corps central 11a de chaque rivet 11 fait que ce rivet est maintenu par coincement dans le trou tronco­nique 10 considéré. Finalement on enfile sur les extrémi­tés de ces rivets les couronnes 8. Chaque rivet 11 est placé entre une contre-électrode 14 et une électrode 15 d'une machine permettant soit par un moyen hydraulique soit par un moyen pneumatique soit par un moyen magnéti­que d'abaisser l'électrode 15 vers la contre-électrode 14 mais en faisant coïncider l'axe central de la contre-­électrode 14 avec l'axe central du rivet 11 et l'axe central de l'électrode 15.
  • A ce moment et en même temps que la pression exercée par l'électrode 15, on applique un courant électrique d'une certaine puissance et pendant un temps to déterminé à l'avance de façon que la partie cylindrique 11b du rivet 11 soit suffisamment chauffée pour se déformer et que cette déformation :
    • a) provoque une augmentation du volume de cette partie cylindrique 11b qui occupe alors tout l'espace laissé libre par le trou 9 dans la couronne 8 puis,
    • b) forme une tête de pied de rivet 18 bloquant ainsi l'extrémité de la partie 8a de la céramique entre la calotte 5 et la couronne 8 (voir fig. 2 et 3).
  • On obtient ainsi une fixation parfaite de la calotte 5 sur l'une des extrémités du tube de céramique 1, les déformations par pression étant absorbées par le joint circulaire 3 et le métal constituant chaque rivet 11 ne subissant pas de dommages du fait que seule la partie cylindrique 11b est chauffée pendant un espace de temps très court pour provoquer l'augmentation du diamètre et la formation de la tête de pied de rivet 18.
  • Ce travail est, comme indiqué ci-dessus, effectué en deux points disposés à 180°.
  • Dans certains cas, l'isolateur ainsi constitué est terminé mais, dans le cas où il est nécessaire de poser quatre ou six rivets à 90° ou à 60° les uns des autres, le travail est effectué par rotation de l'isolateur suivant 90° ou 60° à chaque fois.
  • La machine comprend un ensemble de thermoformage consti­tué par un transformateur basse tension du type des transformateurs de soudure associé à un coffret de commande comportant les réglages de temps et de l'alimentation en puissance en agissant sur la tension et l'intensité d'un courant.
  • Comme cela est visible aux dessins, il est normalement prévu une empreinte centrale 15a sur l'extrémité de l'électrode 15 afin d'obtenir le forgeage de l'extrémité du rivet pendant l'opération.
  • De même, une empreinte sphérique 14a sur l'extrémité supérieure de la contre-électrode 1ʹ assure un contact électrique maximum.
  • Pendant l'opération de forgeage (fig. 2) il se produit un gonflement de la partie cylindrique 11a du rivet 11 et, de ce fait, le jeu de chaque trou 9 de la couronne ou étrier 8 disparaît et le courant circule au niveau de la contre-électrode dans l'ensemtle rivet 11 calotte 5.
  • Comme indiqué précédemment l'élévation de température dans ces pièces est pratiquement nulle et seule l'élé­vation de la température est maintenue au niveau de la couronne ou étrier 8 pour permettre la formation de la tête de pied de rivet 18. Il est à noter que l'élévation de section de la partie 11b du rivet 11 provoque une désaturation en courant qui stoppe de ce fait le for­geage. En effet, la puissance maximale a été réglée au préalable.
  • Cette caractéristique permet une déformation répétitive de la tête de pied du rivet 18 et, de ce fait, assure un travail correct sans nuire à la qualité du métal consti­tutif du rivet.
  • Finalement, on peut indiquer que cette technique de forgeage de la tête de pied 18 présente l'avantage de ne faire subir aucune contrainte ni choc au tube de cérami­que 1 contrairement à d'autres techniques de rivetage.
  • Bien que dans ce qui précède, on a exposé l'invention en l'appliquant à un tube en céramique, cette invention peut aussi être utilisée sur des pièces fragiles, pleines ou vides, devant recevoir des éléments très rigides. On peut citer, commme application de l'invention, diverses pièces destinées à l'isolation pour les courants électriques et analogues.

Claims (3)

1 - Machine permettant l'assemblage inviolable des calottes métalliques (5) sur des tubes de céramique (1) en particulier pour des isolateurs électriques, caracté­risée en ce qu'elle emploie des rivets (11) à tête (12) de forme adéquate qui comportent chacun un corps tron­conique prolongé par une partie cylindrique (11b) dont le diamètre est inférieur au trou (9) percé dans la couronne (8) permettant la fixation de la calotte (5) puis à l'aide d'une contre-électrode (14) et d'une électrode (15) de forgeage on applique un courant électrique d'une intensité et d'un voltage prédéterminés pendant un temps suffisant pour que la partie cylindrique terminale (11b) du rivet (11) se déforme occupant ainsi le volume total du trou (9) percé dans la couronne (8) et forme une tête (18) de maintien, le chauffage de la partie terminale (11b) cylindrique du rivet (11) étant limité à sa zone et le corps central du rivet (11) restant froid de façon à éviter une déformation du métal risquant de détériorer la calotte (5) et la partie terminale du tube (1) de cérami­que mais étant suffisant pour que par la pression exercée par l'électrode de forgeage la tête (18) de pied de rivet soit parfaitement formée.
2 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la partie tronconique du rivet (11) permet de bloquer celui-ci dans le trou tronconique (10) percé dans la calotte métallique (5).
3 - Procédé pour la mise en oeuvre de la machine décrite aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'inten­sité, le voltage du courant de chauffage ainsi que le temps de passage de ce courant sont prédéterminés suivant le métal employé pour la réalisation des rivets (11).
EP88400344A 1987-02-24 1988-02-16 Procédé et machine permettant l'assemblage inviolable de calottes métalliques sur des pièces fragiles et en particulier des tubes de céramique pour des isolateurs électriques Withdrawn EP0280614A3 (fr)

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