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B R E V E T D' INVENTION.
PERFECTIONNEMENTS AUX BOITES DE DERIVATION POUR INSTALLATIONS DE CABLES POUR ENERGIE ELECTRIQUE
La présente invention est relative à des installations de câbles pour énergie électrique.
L'invention prévoit un système de boites de dérivation pour câbles et des accessoires destinés à être employés avec ces boites, pour relier un certain nombre de sections de câble pour en dériver des câbles secondaires et pour permettre à des machines portatives actionnées électriquement telles que des haveuses à charbon, d'être insérées dans la canalisation; le système s'adaptant plus particulièrement à l'emploi dans des mines grisouteuses à cause des connexions qui sont toutes for- tes au point de vue mécanique avec des éléments transportant le courant qui sont renfermés complètement et également par le fait que le travail souterrain -qui est nécessaire pour faire ou défaire les connexions- est simplifié et réduit au minimum,
L'invention est illustrée dans les dessins ci-joints dans lesquels:
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La fig. 1 est une vue schématique d'une installation de câbles électriques suivant l'invention qui est typique pour emploi dans une mine; la fig. II est une vue en perspective d'une boite de dérivation dérivée munie des accouplements pour câble; la fige III montre une boite de dérivation ae part en p.:rt; la fig. IV montre un bonnet pour extrémité de câble; la fig. V montre une attache pour une boite d'in- terrupteur; la fig. VI montre une connexion de boite.
En se rapportant à la fige I, 2 montre un interrup- teur principal dans la canalisation principale; cette ligne est constituée en plus de boites de dérivation 3a, 3d, 3e, 3f, et des sections normales de câble 4.
La boite pour ligne principale indiquée par 3a est montrée comme desservant un circuit de branchement comprenant une autre série de boites dont 3b possède une connexion pour une haveuse de charbon 5; la dite connexion comprend une boi- te à fiche 6, un câble court postérieur 7, un interrupteur de porte d'extrémité 8, un câble postérieur 9 relié directe- ment à la haveuse 5. La boite 3 dans cette section est mon- trée comme possédant un câble subsidiaire 10 pour une pompe ou analogue 11.
A l'extrémité de droite du système est montré une collection de boites de dérivation 3d formant un point de dis- tribution pour un nombre de dérivation adjacentes et reliées mécaniquement par des connecteurs de boites 12. L'une de ces boites est montrée munie d'une boite à fiche 6. et l'autre avec des câbles subsidiaires 10.
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La où la ligne traverse des sections de la mine dans lesquelles on ne travaille pas, les boites de dérivation sont disposées pour connexion traversant de part en part. 3e montre une boite de dérivation qui s'adapte à cet emploi, par la fer- meture de ses ouvertures latérales par des bonnets 38; mais de préférence,,une boite traversant de part en part 3f est utili- sée. qui n'a pas d'ouvertures latérales..
La boite de dérivation normale 3a est employée partout où des.dérivations sont faites ou pourraient etre nécessaires.
Cette forme de boite est montrée dans la figure II et consiste convenablement en une pièce couléeo Elle a la partie supérieure munie d'un couvercle détachable 13 qui est de préférence muni d'un rebord usiné 14 pour la boulonner au rebord intérieur si- milaire de la boite. La boite a les ouvertures latérales oppo- sées 16 pour des sections de câble qui la traverse et deux au- tres ou plusieurs ouvertures latérales 17 pour des connexions de branchement.
Toutes les ouvertures sont pourvues de moyens pour fi- xer un accouplement de câbles à la boite; de préférence, une face de rebord usinée 18 ayant des boutons 19 pour fixer un rebord semblable de l'accouplement. En vue de la standardisa- tion, les ouvertures de câble l8el7 et les moyens de fixation des attaches de câbles à ces ouvertures, de même les couvercles de boite 13 et leurs attaches sont identiques dans toutes les boites de dérivation du système.
Un trait caractéristique de l'invention est un accou- plement de câble qui est fixé mécaniquement, de manière complè- te,, à un câble et isolé de ses conducteurs avant d'être fixé à la boite, une section de câble peut ainsi etre complètement préparée à la surface et lorsqu'elle est apportée au fond, il suffit d'une connexion simple,, mécanique et électrique aux boi- tes de jonction qui ont déjà été montées.
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Un tel accouplement est montré en coupe à la partie de droite de la fig.II. Il comprend une enveloppe 20 de forme co- nique ayant à sa plus grande extrémité le rebord perforé 21 pour boulonner à n'importe lequel des rebords 18 des boites de dérivation.
Le c'able 4 ou 10 pénètre dans l'accouplement à sa plus petite extrémité. En ce point). l'armature 22 du câble s'élargit vers l'extérieur et une fiche conique en bronze 23 est placée sur le recouvrement du conducteur 24 et en dessous de l'armature élargie vers l'extérieur, de sorte que cette ar- mature s'élargit en une forme conique semblable à celle de 1' intérieur de l'enveloppe. La fiche 23 est fendue dun côté com- me montré en 25 ou faite autrement de manière à pouvoir se con- tracter afin de saisir le recouvrement*
Il est préférable de relier l'armature au moyen de fil 26; ensuite, ce fil 26, les extrémités libres de l'armature 21 et L'intérieur 20, sont étamés.
Une couche de plomb fondu est alors versée dans l'enveloppe formant une fiche 27 qui réunit les extrémités libres, et de préférence recourbées, 26 de 1' armature et soude également l'armature à l'enveloppe.
De l'isolement est également fourni à l'extrémité plus grande de l'enveloppe. Ceci peut consister en une plaque de couvercle 29 d'une substance isolante fixée à un rebord inté- rieur 30 de l'enveloppe et ayant une ouverture 31 à travers laquelle les conducteurs nus de câble 32 s'étendent. Cette Plaque de couverture sert dans le but additionnel de supporter les conducteurs 32 et de les empêcher d'être recourbés ou dé-- Placés au point où ils sortent de l'armature 24. La plaque de couvercle est formée avec une ouverture à travers laquelle 1' espace restant dans l'enveloppe est rempli d'une substance isolante 29a. Cette ouverture est fermée par une fiche à vis 33 au moyen de laquelle on peut exercer une pression contre la dite substance pour lui faire remplir complètement l'espace.
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Afin d'achever la préparation du câble, les extrémités des conducteurs 32 sont découpées à la longueur voulue, sont munies de bornes 34 et enroulées de ruban. Les deux extrémi- tés du câble étant ainsi préparées,. le érable est pret pour être connecté aux boites de dérivation ou autres accessoires.
La préparation des extrémités de c'able peut 'être faite à la surface et afin de les protéger pendant le trans- port dans la mine et en attendant leur connexion aux boites,,, ils sont munis de bonnets protecteurs(fig.IV). Un tel bonnet consiste en un tube 35 fermé à son extrémité 36 et muni à son autre extrémité d'un rebord 37 semblable au rebord 18 de la boite de dérivation. Lorsqu'il est employé, il est boulonné au rebord 21 des accouplements.
Un autre accessoire du système est un bonnet 38 pour les ouvertures de câble de la boite 16,17. Il a un rebord 39 et des trous pour boutons semblables à ceux de l'accouplement du câble de sorte qu'un des dits bonnets peut être fixé à vo- lonté à toute ouverture de câble
Ces bonnets sont employés par exemple pour fermer toute ouverture de boite installée qui n'est pas employée,. comme Indiqué par les chiffres 38 dans la fig.I. Ils sont également employés,,avec le couvercle 13 pour fermer herméti- quement une boite pendant le temps qu'elle est transportée dans la mine et montée.
Les sections de câble ayant été ainsi préparées à la surface et transportées au fond et les boites fermées herméti- quement ayant été montées, il suffitupour Installer les câbles d'enlever le couvercle de la boite 13 et les bonnets de boite 38 qui ne sont plus requis,, et de boulonner les accouplements préparés 20 à la place des bonnets enlevés de relier les con- ducteurs dans la boite et de fixer de nouveau le couvercle 13.
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Dans les boites employées pour relier une section principale de câble à un câble de branchement ou autre con- ducteur, l'on prévoit un serre-fil à bloc 40 en matière iso- lantee Celle-ci est fixée 4 la boite du bloc au moyen d'une vis 41 de telle sorte qu'elle puisse être enlevée d'une boite dans laquelle elle n'est pas requise (par exemple, la boite Se* fig.I) et pour qu'elle puisse être remplacée. si nécessai- re.
Généralement. elle a trois nervures latérales pour sépa- rer les phases d'une distribution à trois phases,,,, Entre les nervures 42,se trouvent des boutons 43 fixés au bloc de pré- férence au moyen d'un pied 44 dans lequel le bouton est vissé et qui, lui-mleme, est fixé à la plaque de. base par des vis 45.
Les bornes du câble principal 34 sont placées en paires au-dessus de l'extrémité inférieure de chaque bouton et sont fixées au moyen d'écrous 46. Une plaque de séparation isolante 47 est alors passée au-dessus des boutons pour s'ap- puyer sur les nervures 42, et des douilles isolantes 48 sont placées au--dessus des boutons pour remplir les trous dans la plaque de séparation* Les bornes des conducteurs de branche- ment 34a sont fixées aux extrémités supérieures des boutons respectifs 43 par des paires d'écrous 49; la plaque de sépa- ration 47 sépare les conducteurs de branchement des conduc- teurs principaux là où ils se croisent.
Dans le cas d'une boite de dérivation qui passe de part en part, -ou non dérivée- (fig.III) un serre-fil à bloc n'est pas nécessaire puisque la borne principale 34 peut être prolongée directement comme montrée Cette forme de boite peut être autrement semblable à la boite de dérivation décrite ci-dessus,. excepté qu'elle a seulement les deux sorties op- posées le*
Une autre unité de système est le connecteur de boite 12 (fig.VI).
Ceci peut être une pièce coulée et comprend un corps tubulaire ayant à chaque extrémité des rebords à boulon-
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ner 50 identiques au rebord 21 des accouplements de dable, Il est employé comme connexion entre une paire de boites qui sont disposées l'une près de l'autre et prend la place d'une paire d'accouplements de câble et de leur cable. Il est boulonné entre une paire de boites (par exemple 3d, fig.1) et peut les séparer mécaniquement l'une de l'autre.
Une courte longueur de câble 51 est passée à tra- vers ce connecteur et relié aux boites d'une manière sembla- ble a celle du câble principal.
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PATENT.
IMPROVEMENTS TO JUNCTION BOXES FOR ELECTRICAL ENERGY CABLES INSTALLATIONS
The present invention relates to installations of cables for electrical energy.
The invention provides a system of cable junction boxes and accessories for use with such boxes, for connecting a number of cable sections for branching off secondary cables and for enabling electrically powered portable machines such as cable boxes. coal cutters, to be inserted into the pipeline; the system being adapted more particularly to the use in fired-gas mines because of the connections which are all strong from the mechanical point of view with the elements carrying the current which are completely enclosed and also by the fact that the underground work - that is needed to make or break connections - is simplified and kept to a minimum,
The invention is illustrated in the accompanying drawings in which:
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Fig. 1 is a schematic view of an installation of electric cables according to the invention which is typical for use in a mine; fig. It is a perspective view of a branch junction box provided with the cable couplings; fig III shows a junction box ae part in p.:rt; fig. IV shows a cable end cap; fig. V shows a clip for a switch box; fig. VI shows a box connection.
Referring to Fig. I, 2 shows a main switch in the main line; this line is made up of junction boxes 3a, 3d, 3e, 3f, and normal cable sections 4.
The main line box indicated by 3a is shown as serving a branch circuit comprising another series of boxes of which 3b has a connection for a coal shredder 5; said connection comprises a plug box 6, a rear short cable 7, an end door switch 8, a rear cable 9 connected directly to the shear 5. Box 3 in this section is shown as having a subsidiary cable 10 for a pump or the like 11.
At the right end of the system is shown a collection of 3d branch boxes forming a distribution point for a number of adjacent taps and mechanically linked by box connectors 12. One of these boxes is shown provided with '' a plug box 6.and the other with subsidiary cables 10.
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Where the line crosses sections of the mine in which one does not work, the junction boxes are arranged for connection crossing right through. 3e shows a junction box which adapts to this use, by closing its side openings with cups 38; but preferably a right through box 3f is used. which has no side openings.
The normal 3a junction box is used wherever derivations are made or might be necessary.
This box shape is shown in Figure II and conveniently consists of a casting. It has the upper part provided with a detachable cover 13 which is preferably provided with a machined flange 14 to bolt it to the similar inner flange of the box. the box. The box has the opposing side openings 16 for sections of cable passing through it and two or more side openings 17 for branch connections.
All openings are provided with means for securing a cable coupling to the box; preferably, a machined rim face 18 having knobs 19 for securing a similar rim of the coupling. For the sake of standardization, the cable openings 18-17 and the means for attaching the cable ties to these openings, as well as the box covers 13 and their ties are identical in all junction boxes in the system.
A characteristic feature of the invention is a cable coupling which is completely mechanically attached to a cable and insulated from its conductors before being attached to the box, thus a section of cable can be formed. completely prepared on the surface and when brought to the bottom, a simple, mechanical and electrical connection is sufficient to the junction boxes which have already been fitted.
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Such a coupling is shown in section at the right part of fig. II. It comprises a conically shaped casing 20 having at its larger end the perforated rim 21 for bolting to any of the rims 18 of the junction boxes.
The cable 4 or 10 enters the coupling at its smaller end. At this point). the armature 22 of the cable widens outwards and a tapered bronze plug 23 is placed over the cover of the conductor 24 and below the armature widened outwards, so that this armature s' widens into a conical shape similar to that of the interior of the casing. The plug 23 is split on one side as shown in 25 or made otherwise so that it can be contracted to grip the cover *
It is preferable to connect the reinforcement by means of wire 26; then, this wire 26, the free ends of the frame 21 and the interior 20, are tinned.
A layer of molten lead is then poured into the casing forming a plug 27 which brings together the free, and preferably curved, ends 26 of the frame and also welds the frame to the casing.
Insulation is also provided at the larger end of the casing. This may consist of a cover plate 29 of an insulating substance attached to an inner rim 30 of the casing and having an opening 31 through which the bare conductors of cable 32 extend. This cover plate serves the additional purpose of supporting the conductors 32 and preventing them from being bent or displaced at the point where they exit the frame 24. The cover plate is formed with an opening through which The space remaining in the casing is filled with an insulating substance 29a. This opening is closed by a screw plug 33 by means of which one can exert pressure against said substance to make it completely fill the space.
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In order to complete the preparation of the cable, the ends of the conductors 32 are cut to the desired length, are provided with terminals 34 and are wound with tape. The two ends of the cable being thus prepared ,. the maple is ready to be connected to junction boxes or other accessories.
The preparation of the ends of the cable can be done on the surface and in order to protect them during transport in the mine and while waiting for their connection to the boxes ,,, they are provided with protective caps (fig.IV). Such a cap consists of a tube 35 closed at its end 36 and provided at its other end with a rim 37 similar to the rim 18 of the junction box. When in use, it is bolted to the flange 21 of the couplings.
Another system accessory is a cap 38 for the cable openings of the box 16,17. It has a flange 39 and button holes similar to those of the cable coupling so that one of said caps can be attached to any cable opening as desired.
These caps are used, for example, to close any opening of an installed box which is not in use. as indicated by the numbers 38 in fig.I. They are also employed, along with the cover 13, to seal a box while it is being transported into the mine and erected.
The cable sections having been thus prepared on the surface and transported to the bottom and the hermetically sealed boxes having been fitted, it suffices to install the cables to remove the cover of the box 13 and the box caps 38 which are no longer. required, and bolt the prepared couplings 20 in place of the removed caps, connect the conductors in the box and reattach the cover 13.
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In the boxes used to connect a main section of cable to a branch cable or other conductor, a block clamp 40 of insulating material is provided. This is fixed to the box of the block by means of a screw 41 so that it can be removed from a box in which it is not required (for example, the box Se * fig.I) and so that it can be replaced. if necessary.
Usually. it has three lateral ribs to separate the phases of a three-phase distribution ,,,, Between the ribs 42, there are buttons 43 fixed to the block preferably by means of a foot 44 in which the button is screwed and which, itself, is fixed to the plate. base with screws 45.
The terminals of the main cable 34 are placed in pairs above the lower end of each button and are secured by means of nuts 46. An insulating separator plate 47 is then passed over the buttons to fit. tap on the ribs 42, and insulating sleeves 48 are placed above the knobs to fill the holes in the partition plate * The terminals of the branching conductors 34a are attached to the upper ends of the respective knobs 43 in pairs. nuts 49; the separator plate 47 separates the branch conductors from the main conductors where they cross.
In the case of a junction box which passes right through, -or not branched- (fig.III) a block clamp is not necessary since the main terminal 34 can be extended directly as shown This form box can be otherwise similar to the junction box described above ,. except that it only has the two opposing exits on *
Another system unit is the box connector 12 (fig.VI).
This may be a casting and includes a tubular body having bolt-on flanges at each end.
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ner 50 identical to the rim 21 of the dable couplings, It is used as a connection between a pair of boxes which are arranged close to each other and takes the place of a pair of cable couplings and their cable. It is bolted between a pair of boxes (eg 3d, fig. 1) and can mechanically separate them from one another.
A short length of cable 51 is passed through this connector and connected to the boxes in a manner similar to the trunk cable.