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Perfectionnements aux câbles remplis d'huile.
@ La présente invention se rapporte à la construction à l'installation et à l'entretien de câbles électriques; spécifiquement, elle se rapporte aux câbles isolas au moyen de liquides destinés à un service à haute tension.
Un câble isolé au moyen de liquide est un câble dont le conducteur, écarté (habituellement au moyen d'une masse de matière feuilletée) dune enveloppe imperméable, est immédiatement entouré dans un isolant liquide. Habituel- lement, le conducteur est disposé à l'intérieur et à une certaine distance de l'enveloppe, en l'entourant immédia- tement d'une masse fibreuse, et l'isolant liquide pénètre dans la masse fibreuse et la remplit.
La masse fibreuse est faite ordinairement de bande de papier feuilleté et l'isolant liquide est habituellement une huile qui est fluido aux tompératures normales de travail. Dans la pré- sente description, l'expression "câble rempli d'huile" sera employée pour désigner des câbles dont le conducteur est oart de la gaîne et 1'espace intermédiaire rempli ou noyé au moyen d'une matière isolante liquide.
Aux dessins annexés :
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La fig. 1 est une coupe axiale partielle d'une 'boîte de jonction mise en place sur l'extrémité d'une longueur de câble, dans laquelle l'invention est appliquée
La fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, mon- trant un détail de la construction de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe transversale du câble sui- vant la ligne III-III de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe verticale partielle, quel-
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quo pou ooh6ma.tl quo. lIulVQ.1'1t un plan axial, d tune axbrâ- mité de câble d'un type que l'on a trouvé pratique pour l'exécution de l'invention.
La fig. 5 est une vue perspective, montrant de façon quelque peu schématique et certaines pièces étant arrachées, la construction détaillée de certaines pièces de l'extrémitéde câble .
La fig. 6 représente schématiquement une installa- tion de câble suivant l'invention.
La fig. 7 montre, en coupe et a plus grande échelle. une disposition de soupapes, qui forme un détail de l'ins- tallation représentée à. la fig. 6.
La fig. 8 est une vue correspondant a la fig. 1, et montre le joint alun oâble à conducteurs multiples.
On a reconnu depuis de nombreuses années les avan- tages théoriques d'un câble rempli d'huile. Le premier de ces avantages réside dans le, fait que, lorsque le câble en service s'échauffe, de l'huile s'éooule dans le sens longitudinal dans le câble et sort dans des réservoirs prévus pour la recevoir, et lorsque le câble refroidit, l'huile revient à nouveau. On évite ainsi l'allongement de la gaine de plomb et la formation de vides dans l'iso- lant. Desdifficultés pratiques ont cependant empêché, jusqu'en ces temps derniers, l'emploi de câbles remplis d'huile. Ces difficultés sont éliminées dans le système de câble décrit ici.
L'une des caractéristiques du câble de l'invention réside en ce qutil ;est fabriqué, rempli et
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imprégné d'halo à l'atelier en longues individuelles, 'et il est installé dans le sol sans écoulement et sans perte sérieuse d'huile. Dans une installation, un câble a une longueur indéfinie et peut avoir plusieurs kilomè- tres de longueur; mais dans la pratique réelle, les câbles sont fabriques en longueurs usinées -, enroulés sur des bobines, expies et réunis longueur à longueur à pied découvre.
Il peut très bien se faire que la longueur de câble sur une bobine, lorsque celui-ci quitte l'atelier, soit constituée de plus d'une pièce de formation continua; mais dans la présente description l'expression "longueur usinée " désignera plus explicitement une seule pièce continue, telle qu'elle provient entièrement formée de . la presse à plomb. Toute la ligne de câble rempli d'huile suivant 1 Invention, lorsqu'elle est installée dans un
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système, est form4e de 1ôNgamni'n à4ih64h 00nt les oon- ducteurs sont réunis électriquement entre eux. De l'huile sous pression est envoyée à des intervalles convenables par des moyens extérieurs au câble.
En se reportant au$ figuxes 1 à 3, le oâble repré- senté doit être considéré comme un câble rempli d'huile.
Pour que l'huile ciroule plus librement, le cable est représenté oomme étant avantageusement (mais non pas né- cessairement) un câble à âme creuse. Les torons de cuivre 13 qui constituent le conducteur du câble sont assemblés sur une bobine spireae centrale 14 en acier élastique formant support et conduit. L'huile qui remplit le câble peut pénétrer librement dans l'assemblage formé par ces pièces. L'isolait 12 du câble peut être formé d'un. en- veloppe de papier rempli ['huile. Dens le même but d'une ciroulation plus libre de l'huile, la gaine 4 du câble est avantageusement (mais non pas nécessairement) canne- lee à l'intérieur.
Un câble présentant des caractérusti- ques semblables est représenté et décrit dans le brevet américain N 1,574,076 déposé aux Etats-Unis d'Amérque
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Si l'on considère que, suivant la pratique de l'invention, la masse d'huile à l'intérieur du câble est maintenue sous pression, il est avantageux d'envelopper la gaine du câble au moyen d'une bande d'un métal ayant une résistance à la traction plus grande que le plomb refoulé - le bronze par exemple - et la fig. 3 montre la gaine 4 ainsi enveloppée au moyen d'une bande 40. De plus, la bande enveloppante peut être protégée au moyen d'une gaine de plomb extérieure 41.
Un câble ayant des caractéristiques semblables est représenté et décrit dans le brevet américain N 1.524.124 déposé aux Etats-Unis d'Amérique le 2 Juillet 1920 aux noms de Henry W.FISHER et Ralph W. ATKINSON
Dans le câble choisi pour l'exemple présent, le conducteur isolé est entouré immédiatement dans une enve-
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loppe métallique 5, perméable et adïié2r.rat aveu da llult1t1, et cette enveloppe, étant présente, est mise à la terre par intervalles par le contact immédiat sur cette enve- loppe de la gaine de plomb cannelée 4.
Cette construction de câble est décrite dans le brevet américain N'Il.199.789 déposé aux Etats-Unis d'Amériqu9e le 27 @ars 1913 au nom de Martin HOCHSTADTER La description de ce brevet (HOCHSTADTER)décrit diverses formes particulières que peut prendre l'enveloppe métal- lique. A la fig. 1, cotte enveloppe est représentée comme étant une bande perforée métallisée 5. Dans la pra- tique de l'invention, le câble peut présenter ou non une enveloppe métallique semblable.
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La fig. 1 montra l'une duet tlxt:l!6lntUc$f::I il'\Ul0 lon- gueur usinée de câble constituant l'une des pièces alun joint. L'extrémité fermée de la longueur a été ouverte et a été préparée pour faire le joint, en enlevant l'isolant 12, l'enveloppe métallique 5 et la gaîne
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4 sur des distances successives de plus en plus grandes, en laissant le conducteur 13 à nu à l'extrémité de la longueur de oâble.
L'extrémité de la longueur de câble est couverte d'un capuchon à travers lequel passe l'ex- trémité à nu du conducteur.'Le conducteur est, comme on le comprend, relié électriquement, à l'intérieur de la boîte de jonction, à l'extrémité du conducteur de la lon- gueurde câble adjacente au moyen d'un dé en cuivre 15, et les extrémités recouvertes et réunies des deux lon- gueurs de câble sont immédiatement enveloppées à l'inté- rieur de la boîte de jonction au moyen de dispositifs isolants et répartiteurs des tensions. La boîte de jono- tion 1 est façonnée et réunie mécaniquement à ses extré- mités à la gaine en plomb de façon convenable, par exem- ple au'moyen de soudure 3.
Le dé est fixé de façon convenable sur l'extrême du conducteur, et si le conducteur est câblé, il forme une fermeture étanche à l'huile sur l'extrémité du con-
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dauboar. Danii ont tozom:ple, le a,é 15 peut être considéré comme soudé en place sur le conducteur creux câble. Au cours de l'installation, l'extrémité de la longueur' de câble, après avoir été amenée de préférence dans la po- sition verticale, est ouverte, et de préférence on n'en- lève pas plus de 5 à 8 centimètres de gaine et d'isolant.
On introduit un bouchon 22 dans l'espace vide de l'âme. on amène le dé en position et on effectue l'opération de soudure. La soudure fondue ne réalisera pas seulement la réunion électrique du dé au conducteur, mais elle fermera l'espace vide de l'âme et formera ainsi avec le dé une fermeture étanche à l'huile sur l'extrénmité du conducteur.
Le capuchon sur l'extrême de la longueur de câble comprend un tube rigide 8 en matière isolante, enveloppant aveo un intervalle étroit la masse de l'iso-
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lant 12 du câble.. 1'ëndroit où cette I. sse a été dêcou-
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verte en enlevant l'enveloppe métallisée 5 et la, gaîne en plomb 4. Le tube 8 est réuni à la gaine 4 du câble, de façon étanche à l'huile, au moyen d'une douille 6, avantageusement en laiton, la forme de la liaison entre le tube et la douille et entre la douille et la gaine du câble étant celle que l'on estime préférable. Dans la construction représentée, le tube forme contact à fric- tion avec la douille, et la douille s'engage au moyen d'un filetage sur la gaine du câble.
On comprend que si la douille en laiton est pourvue d'une surface intérieure filetée légèrement conique, elle peut être vissée en pla- ce de façon sûre sur le métal plus doux de la gaine, le tube 8 est essentiellement imperméable à l'huile et peut
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A son extrémité opposée, le tube 8 est fixé de façon étanche a l'huile sur le dé 15, lequel dé, lors- qu'il est appliqué de la façon décrite, constitue une fermeture sur l'extrémité du conducteur creux câblé. Le de 15 ot 10 tube 8 sont filotés dans loure parties adjs- oentes, l'un sur sa face extérieure et l'autre sur sa face intérieure. Un écrou 17, porté extérieurement sur le dé, est vissé en place, au fur et à mesure que l'ins- tallation progresse, à l'intérieur de l'extrémité du tube 8, et un écrou 18 porté intérieurement par le tube 8 se visse de façon à buter face contre face sur 'l'écrou 17
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relu on pitioa rupez2avuxib-, on ccrua.l6b.xab Ull1tJl. in eviinotn- re.
Les écrous 17 et 18 sont faits en une matière convena- ble et avantageusement, quoique non nécessairement, en matière isolante.
Après que le dé 15 a été soudé dans sa position de la manière décrite, on peut refermer temporairement l'extrémité de la longueur de câble déjà ouverte au moyen
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d'un capuchon en caoutchouc et on peut ai o i 2 .Kuuaxgdx dans l'huile. le capuchon temporaire 1J.110l'I:J ensuite dans l'huile. Le capuchon temporaire peut gtre ensuite
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enlevé et on peut poursuivre sous l'huile l'enlèvement, s'il y a lieu, (le la gaine et de l'enveloppe métallique et le montage sur l'extrémité de la longueur de oâble du capuchon, comprenant la douille 6, le tube 8 et les écrous 17 et 18. L'extrémité recouverte de la longueur de oâble peut être alors enlevée du bain d'immersion.
Comme variante, pour des conditions particulières de fluidité de l'huile et de pénétrabilité du papier, on @@@ erécuter à l'air libre toute l'opération de ltouver- ture de l'extrémité de la longueur de câble, la flxation du dé sur le conducteur et la mise sous capuchon, l'ex- trémité de la longueur de câble étant maintenue de préfé- rence entretemps dans la position verticale. Il n'y aura pas de perte appréciable d'huile. Lorsqu'on aura appliqué la douille 6 et le tube 8, et avant d'effectuer la ferme- ture au moyen des écrous 17 et 18, on peut verser dans le tubo ouvert de l'huile qui remplira tous les espaces li- bres à l'intérieur au tube.
Ou bien, le câble étant à ame creuse, on peut ou- vrir l'extrémité du câble et on peut introduire alors un tuyau d'amenée provenant d'une source d'huile sous pres- sion dans l'espace creux central et l'y adapter, comme le fera un ouvrier expérimenté. On peut continuer alors les autres opérations de formation de joint, en remplaçant par le tube introduit l'huile qui pourrait suinter par la masse de l'isolant mise à nu.
Ou bien, comme variante, toute l'opération, y com- pris l'ouvert ure initiale de l'extrémité du câble, peut être effectuée sous l'huile, avec le ohangement consistant en ce que le dé sera fixé par d'autres moyens que la sou- dure pour réaliser la liaison électrique sur l'extrémité du conducteur ainsi que la fermeture étanohe à l'huile, s'il lefaut. couverture sous l'huile de l'extrémité d'une lon- gueur de câble rempli d'huile, et l'application sous
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l'huile d'organes sur l'extrémité ouverte du câble sont décrites dans le brevet américain ? 1.613.910 déposé aux Etats-Unis d'Amérique le 1er Octobre 1925 au nom de Donald M.
SIMONS
Si le conducteur isolé est couvert d'une enveloppe métallisée (comme c'est le cas du câble ohoisi à titre d'exemple), la métallisation sera enlevée, lors de la préparation de l'extrémité de la longueur de câble pour la mise sous capuchon, jusqu'à une distanoe telle que dans le montage définitif, cette métallisation se termi- ne à l'intérieur de la douille 6. Cette condition est indiquée à la fig. 1.
Lorsque les extrémités adjacentes de deux longueurs de câble, qui doivent être réunies, ont été mises sous ca- puchon, on peut réunir électriquement les dés 15 des deux longueurs. La fig. 1 montre un manchon de liaison 16 oom- me moyen de reallser (Jette réunion. On comprend que les dés 15 des extrémités adjacentes de deux longuets de câ- ble sont filetés en sens contraires, et que le manchon 16 est fileté intérieurement de la même façon, avec des fi- lets dirigés en sens opposés à ses deux extrémités. De cette façon, la rotation du manchon provoquera, à la manière d'un tendeur à vis, l'avance de ce manchon sur les deux dés à la fois et la réalisation de la liaison mécanique et électrique de ces deux dés.
On peut ménager un ou des orifices 37 à travers le capuchon sur l'extrémité de la longueur de câble et avantageusement à travers la douille 6, pour donner com- munication vers l'intérieur. Un anneau 7, fait avantageu- sement en laiton et pourvu d'orifies convenables, peut tourner sur la douille 6, paur fermer et pour ouvrir les orifices 37.
Lorsqu'on fait l'installation, on perce une fenêtre dans la boîte de jonction en un point voisin de l'anneau, et lorsqu'on a monté le joint, qu'in a appliqué le manchon et qu'on a rempli d'huile jusqu'à un niveau
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recouvrant l'extrémité du câble sous capuchon, on peut faire tourner l'anneau. de la position ferméemaintenue jusque là à la position ouverte, et on peut établir ainsi la communication entre la masse d'huile qui remplit la .Longueur de câble et la masse qui/remplit la boîte de jonc- tion. On peut fixer l'anneau 7 dans la position ouverte..
On peut alors fermer la fenêtre dans la boite de jonction, et cette boîte, étant complètement remplie d'huile, peut être fermée.
La liaison ainsi réalisée et contenue à l'intérieur de la boîte 1 peut être protégée contre les dérangements au moyen d'isolant et de dispositifs répartiteurs des ten- sions. Les capuchons sur les deux extrémités des longueurs de câble comprennent principalement, comme il a été expli- qué, des tubes 8 en matière isolante fixés aux extrémités, d'une manière étanche à l'huile, sur la gaine du câble et sur le conducteur. Ces tubes sont entourés par des séries de bandes en matière conductrice écartées entre elles ; on dispose des impédances entre les bandes successives, et les impédances sont telles en valeurs absolues et en valeurs relatives qu'elles réalisent une répartition con- venable des tensions.
Les impédances sont entourées à leur tour dans la boîte de jonction par des tubes de matiè- re isolante ; et précisément, de même que les tubes 8 sont entourés extérieurement par des bandes de matière conduc- trice, les tubes mentionnés sont contournés intérieurement par des bandes de matière conductrice; et les impédances servent à répartir les tensions longitudinalement sur les deux tubes. La construction dé taillée sous une forme pré- férée est indiquée à la fig. 2.
A la fig. 2 le tube 8 est représenté en partie, entourant l'isolant 12 du câble, et un tube isolant exté- rieur 11 est représenté en partie à l'intérieur de la
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boite de jonction 1, On mexiugt5 le dlpô1t1± r4PmrhE%iauoe des tensions entre les tubes 8 et 11. Ce dispositif
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comprend : des bandes en métal 23 entourant extérieurement
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le tube 8 ot icoldeu uuoaeuuivernunt antre ellax, dam baadeH do métal 24, contournant intérieurement le tube 11 et également isolées successivement entre elles, et des impédances, sous forme de condensateurs, disposées entre les bandes.
La cons- truction de la figure 2' est adaptée aux conditions de fabrica- tion et de montage, en ce sens qu'une paire de bandes, soit une bande intérieure et une bande extérieure, est constituée comme un ensemble avec un condensateur et peut être manipulée et appliquée comme un ensemble.
Une bande 23 et une bande 24 peuvent constituer une seule pièce avec un anneau de liaison intermédiaire, le tout consti- tuant un élément ayant approximativement en coupe 'transversale la forme d'un Z. L'anneau de liaison 25 est pourvu, en un point intermédiaire de son étendue, ,l'un redan à angle droit dont la profondeur correspond l'épaisseur de deux couches opposées 26 et 27 d'isolunt, qui couvront extérieurement les deux bandes 23 et 24 et les parties adjacentes de l'anneau 25.
Le condensateur est monté à l'intérieur de la jante formée par la bande extérieure 24. Il comprend des plaques métalliques alternées 28 et 29 séparées par des plaques en matière dié- lectrique, les plaques 28 étant réunies électriquement par leurs bords extérieurs à la bande 24, tandis que les plaques 29 peuvent, dans le groupe, être réunies électriquement à la bande intérieure 23 de l'unité voisine suivante.
La succession des unités, disposées comme le montre la figure 2, est considérée comme étant représentée à la figure 1 entre un flasque sur la douille en laiton 6 à l'une des extré- mités et une rondelle métallique 21 à l'autre extrémité, et le tout est fixé au moyen d'une rondelle 19 goupillée sur le tube 8. A l'une des extrémités de la série, les bandes 23 et 24 sont reliées électriquement à la gane du câble par le flasque sur la douille 6 ; à l'extrémité opposée de la série, les bandes sont reliées électriquement à la pièce de liaison 16 et ainsi au conducteur du câble à l'aide de paires de pièces de contact semi-annulaires 20.
Il est entendu que la figurai représente
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la moitié d'un joint complet, et que dans un joint complet, la construction représentée est doublée, mais suivant une disposition symétrique, La liaison des conducteurs à l'inté- rieur de la boite de jonction est protégée par la présence des tubes isolants 8 et 11 et par les bandes 23. 24 et les impédances ; les tensions sont réparties d'une faqon sensi- blement uniforme le long du joint et on évite les dérange- ments. Tous les espaces libres à l'intérieur de la boite de jonction sont éventuellement remplis d'huile.
A la figure 2, le tube extérieur 11 est représenté comme ayant une construction uniforme sur toute sa longueur et peut être considéré comme formé de papier enrouléet rempli dhuile, A la figure 1, le tube comprend une partie intérieure relativement mince 10 et une partie extérieure désignée par le chiffre de référence 11. La partie intérieure 10 peut être considérée comme formée d'un manchon moulé rigide, et la par- tie extérieure 11 comme une masse de matière poreuse enve- loppante et remplie de fluide.
Comme on le remarque aisément, le tube composé de la figure 1 est en partie, sinon en tota- lité, formé à l'avance et appliqué comme un organe formé à l'avance ; le tube uniforme de la figure 2 peut être enroulé en place à pied d'oeuvre. la/jonction d'un câble à conducteurs multiples, suivant la pratique de la présente invention, est représentée à la figure 8. La boite de jonction est formée du manchon 1 et des calottes 35 formées de préférence en métal comme le manohon.
Les calottes sont fixées sur le manchon 1 et à leurs extré- mités les plus éloignées sur la gaine du câble, Il est évi- dent que le manchon pourrait envelopper et se prolonger au- delà de la calotte et être fixé immédiatement sur la gaine du câble. Les conducteurs 12 isolés individuellement sont écartés à l'intérieur de la oalotte. La calotte présente une plaque de base 36 avec des orifices à rebords, à travers lesquels passent les conducteurs isolés 12 et les tubes 8
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peuvent s'appuyer dans ces orifices. Au moyen de ces dispo- sitions, la construction et le montage lors de l'établisse- ment de joints sont tels qu'ils ont été décrits ci-dessus.
Un examen attentif de la figure 8 montrera clairement que la boite de jonction doit être d'un peu plus de la moitié plus longue que la longueur nécessaire pour le câble à un seul conducteur, à moins que les manchons isolants 11 ne
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uoîont aun1xui Ls Mur pluto. Cu1t6 ouuiL1on provient le at qu'il faut une étendue rectiligne suffisante de chaque con- ducteur séparé pour permettre de glisser latéralement le man- chon isolant 11 afin de permettre d'effectuer la liaison élec- trique, le manchon étant ensuite amené dans sa position-défi- nitive en recouvrant l'ensemble. Les tubes 8 sur les extrémités des longueurs de câble de l'un des côtés de la liaison (ceux situés à droite de. la figure 8) sont allongés de façon corres- pondante.
La construction destinée à répartir les tensions peut être amenée en position comme le montre le dessin, écarté par un certain intervalle de la calotte 35 du côté droit. on établira cependant la liaison électrique, comme il est indiqué schématiquement en 38. On peut ouvrir l'extrémité du câble, écarter les conducteurs, appliquer la calotte 35 sous l'huile et mettre les capuchons au moyen des tubes 8, et dans ce cas, la réunion de la calotte sur la gaine du câble peut se faire au moyen d'une boite à bourrage fixée mécaniquement.
Dans le-s'installations, les longueurs usinées successives de câble sont réunies par des joints tels que ceux décrits, Aux extrémités, les longueurs usinées sont équipées au moyen de dispositifs de terminaison pour protéger les conducteurs de câble mis à nu pour être réunis à des lignes aériennes ou à tous autres conducteurs exigés par les circonstances, comme le montrent les figures 4 et 5, la longueur de câble terminale comprend, à l'intérieur d'une boite 30, sur laquelle est fixée la gaine 14 du câble, un manchon isolant 31 entourant'l'isola± 12 du câble, où, par suite de l'enlèvement de la gaine 14, cet isolant a été mis à nu,
Ce manohon est avantageusement formé
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d'un tube rigide formé d'avance de papier enroulé rempli d'un. produit de condensation phénolé. Le manchon 31 est entouré d'une succession de ceintures 32 en matière conductrice, et en- tre les ceintures successives sont disposées des impédances, avantageusement sous la forme de condensateurs 33.
La construc- tion est représentée de faqon plus détaillée à la figure 5, où. les ceintures 32 avec leurs condensateurs 33 forment des unités pouvant être appliquées chacune comme un seul tout lorsqu'on fait le montage. les plaques alternées de chaque unité sont reliées par groupes, et les unités successives sont reliées électrique- ment en série entre la gane de câble 14 et le conducteur 13.
Chaque unité est enveloppée dans une substance isolante 34 et est ainsi isolée des unités adjaoentes. Ces condensateurs ont des dimensions absolues et relatives telles qu'ils assurent une répartition convenable des tensions électriques, par exemple entre la gaine 10 mise à la terre et le conducteur..13 mis à nu dans l'assemblage achevé, la boite terminale 30 peut être rem- plie d'huile, et les détails de construction qui ont été décrits seront immergés dans l'huile. On peut construire une longueur de câble terminale semblable, de résistance électrique convena- ble pour le service à haute tension envisagé, en restant dans des limites de dimensions raisonnables.
On remarquera que les unités pour la longueur de câble ter- minale diffèrent des unités pour le joint. Les bandes 32, qui entourent le tube 31 et qui correspondent aux bandes 23 du joint,
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non% pfHe!TTtj')9 : mplo li n'.1Atq pap de ban3,e)a 4arrp9nr7rart aux bandes 24 du joint. Ceci est dû à ce que la boite de la lon- gueur de câble terminale, différant en cela de la boite du joint, peut être faite essentiellement en une matière isolante, et il nty a pas de région à haute tension radiale tendant à produire des avaries, sauf celle voisine du tube 31.
Une installation complète est' représentée schématiquement à la figure 6. Le câble est formé de longueurs usinées 4 réunies bout à bout au moyen de joints 1, et il est introduit aux extré-
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mités de la ligne dans des boites terminales 30. On peut em- pêcher l'écoulement d'huile à travers le câble d'une longueur à l'autre au moyen de joints formés de la manière décrite.
Cette condition est désirable afin que, dans le cas où. l'huile s'échapperait de l'une des sections, probablement par suite d'un défaut de la gaine de retenue, le danger d'une autre ava- rie puisse être limité à cette section ou longueur de câble.
La masse d'huile à l'intérieur du câble, ou les diverses masses d'huile à l'intérieur des longueurs de câble qui constituent le câble, sont mises en communication avec une source exté- rieure ou avec des sources extérieures correspondantes d'ali- mentation d'huile, afin que, par suite de la dilatation et de la contraction de la masse ou des masses d'huile à l'inté- rieur du câble pendant le service, il puisse y avoir une cir- culation d'huile vers le dehors ou vers l'intérieur du câble, en préservant en conséquence le câble contre les détériora- tions;
.La figure 6 montre un réservoir d'huile 40, qui peut être mis en communication avec une boite de jonction 1 et on comprend que si l'un des capuchons sur les extrémités des lon- gueurs de câble à l'intérieur de la boite de jonction est per- foré de la manière décrite, la masse d'huile à l'intérieur de cette longueur usinée peut être mise en communication de façon continue avec la masse d'huile située à l'intérieur du réservoir.
On remarque à la figure 1, dans la boite de jonction, un orifice 2 à travers lequel on peut établir la communication avec une source extérieure semblable d'alimentation d'huile.
Afin de séparer la masse d'huile et d'empêcher l'entrée d'air ou d'humidité, le réservoir peut être une chambre fermée et peut être complètement rempli d'huile, et on peut prévoir les déplacements voulus d'huile en faisant des parois de ré- servoir qui puissent se dilater et se contracter. La masse d'huile ainsi séparée peut être et sera avantageusement main- tenue sous pression. Dans la forme de réservoirreprésentée
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spécifiquement à la figure 6, la dilatation et la contraction des parois ainsi que le maintien de la pression sont réalisés en disposant dans une chambre 40 à parois rigides, une chambre 41 dont les parois peuvent se dilater et se contracter, une chambre formée d'une longueur de tube en accordéon. La chambre 40 est remplie d'huile et la ohambre 41 est remplie d'air.
La pression sous laquelle on maintient la masse d'air à l'intérieur de la chambre 41 peut être celle que l'on désire. Lors de la dilata- tion et de la contraction de la masse d'huile, la chambre 41 sert de coussin.
Chaque longueur usinée est, en ce qui concerne la masse d'huile qu'elle contient, séparée de préférence, mais non pas nécessairement, des longueurs immédiatement voisines. Dans cha- que joint de l'installation, l'une des longueurs usinées peut être fermée par son capuchon, et le capuchon constituera une' barrière empêchant l'huile de communiquer immédiatement d'une longueur à l'autre du câble. Si l'extrémité de l'autre longueur usinée à l'intérieur de la boite de jonction n'a pas été mise sous capuchon, l'huile dans cette longueur formera une même masse avec l'huila qui remplj.t la boite de jonction, et l'ali- mentation extérieure d'huile sera en communication immédiate avec cette masse ; à l'intérieur de la longueur de câble ainsi disposée, on conservera de cette façon à tout moment l'intégrité de la masse d'huile.
Si les deux extrémités de câble sont mises sous capuchon à l'intérieur de la boite de jonction, et si l'on doit alimenter l'une des longueurs ou les deux longueurs à tra-
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voru ôotbo boi-bâ do jonotion, il e4ut gloro mpànecee ina Ou dom ouvertures à travers l'un des capuchons ou à travers les deux capuchons, afin d'établir par ces ouvertures la communication avec l'alimentation d'huile. Deux longueurs usinées réunies à l'intérieur d'une boite de jonction peuvent être fermées à leurs extrémités les plus éloignées par des capuchons imperméables et se trouver toutes deux en communication à leurs extrémités adjacentes avec l'intérieur de la boite de jonction danslaquelle
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elles sont réunies et être par conséquent en communication entre elles.
Il est préférable cependant, ainsi qu'il a été indiqué, d'isoler chaque longueur usinée des longueurs voisines.
On peut conserver l'alimentation d'huile dans chaque partie isolée du système, et les procédés pour conserver cette alimen- tation sont variables d'après les conditions de l'installation.
La figure 6 représente une construction qui permet de réaliser l'un ou l'autre des procédés particuliers. Comme il est indiqué dans ce cas, une installation comprend ordinairement plusieurs joints 1 et on peut prévoir un réservoir d'huile 40 pour chaque joint avec un tuyau de liaison convenable entre le réservoir et la boite de jonction. Un tuyau d'huile 42 s'étend sur toute la longueur de l'installation et des tuyaux de communication sont montés entre le tuyau 42 et chacun des réservoirs 40, et entre le tuyau 42 et chacune des boites de jonction. Chaque ligne de communication entre un réservoir et une boite de jonction, entre le tuyau d'huile et un réservoir et entre le tuyau d'huile et une boite de jonction, est pourvue d'une soupape de fermeture 43 contrôlée à la main.
Si les communications entre les réservoirs et les boites de jonction sont ouvertes et si les communications entre le tuyau d'huile et les boites de jonction sont fermées, chaque réservoir alimentera une boite de jonction. Si, en outre, le tuyau d'huile 42 communique avec une alimentation d'huile plus éloignée sous pression, le tuyau d'huile, contrôlé par les soupa- pes dans les lignes de communication, pourra être employé alors comme tuyau d'alimentation afin de maintenir dans les divers réservoirs les volumes voulus d'huile sous pression. Si, d'autre part, on ferme les communications entre les réservoirs et les boites de jonction et si on ouvre les communications entre le tuyau d'huile et les boites de jonction, les boites de jonction seront alors alimentées directement par le tuyau d'huile.
En ouvrant alors les soupapes dans les lignes de communication entre le tuyau d'huile et les réservoirs, un ou plusieurs des réser- voirs peuvent alimenter le tuyau d'huile et le maintenir à tout
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moment.plein d'huile sous pression.
De.même que les alimentations d'huile dans les réservoirs peuvent être maintenues par le tuyau d'huile 42 servant de tuyau d'alimentation, les alimentations d'air (ou d'autre gaz) sous pression peuvent être maintenues dans les chambres d'air
41 au moyen d'un tube d'alimentation d'air 44 communiquant à travers des robinets avec les diverses chambres à air. Dans ce cas, la pression d'huile peut être maintenue, soit à l'aide du tuyau d'huile 42, soit à l'aide du tube d'air 44, soit par les deux moyens à la fois.
A la figure 6, les positions de certaines soupapes sont indiquées schématiquement en 45 ; sont situées dans les lignes reliant les longueurs de câble avec leur source commune d'alimentation d'huile, dans ce cas le tuyau d'huile 42. Il est évident que les soupapes mentionnées ici pourraient aussi être introduites dans le tuyau allant du.réservoir 40 à la boite de jonction 1. La construction des soupapes est indiquée à. la figure 7. A l'intérieur de la boite 45 se trouve une cloison 52 séparant l'espace à l'intérieur de la boite en un compartiment intérieur et un compartiment extérieur. L'alimentation d'huile arrive dans le compartiment extérieur ; le câble communique avec le compartiment intérieur. Deux orifices sont percés dans la cloison ; l'un de ces orifices est contrôlé par deux soupapes
49 et 46, l'autre par une seule soupape 53.
La soupape 49 s'ou- vrant vers l'extérieur et poussée par le ressort 50 est une simple soupape de retenue disposée de façon à ne permettre l'écoulement à travers la cloison 52 que du oompartiment inté- rieur vers le compartiment extérieur, c'est-à-dire du câble vers le réservoir. La soupape 46 s'ouvrant vers l'intérieur est un piston glissant.
Dans sa position normale, ce piston ferme l'orifice 51 dans la cloison, en empêchant ainsi tout échange d'huile à travers 1'orifice. L'organe 46 est porté par un diaphragme 47 qui forme l'une des extrémités d'une petite chambre disposée à l'intérieur du compartiment intérieur, mais fermée par rapport à ce compartiment intérieur de la boite à @
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soupapes et communiquant avec l'air comme il est représenté.
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Un ressort 48 tend à 80ulever le diaphrueiiie et à maintenir la soupape 46 sur son siege, en fermant l'orifice 51,
Dans le cas où la pression exercée sur l'huile se trouvant à l'intérieur du câble, et par conséquent dans le compartiment intérieur de la boite à soupapes, augmente au-dessus d'une va- leur déterminée à l'avance, le diaphragme s'abaisse et la sou- pape 46 quitte son siège. Si la pression dans le compartiment extérieur do la boite à @oupapon ont alore moindre que la pression dans le compartiment intérieur, la soupape 49 se sou- lève et permet l'écoulement de l'huile venant du compartiment intérieur de la boite et du câble, jusqu'à ce que la différence de pression soit équilibrée.
La soupape 53, maintenue normalement par un ressort 55 en position fermée, s'ouvre lorsque la pression dans le com-
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pti mnt Axtr i ,n ri-D la boitc, ii, noupopon qiirpagoe oelle du compartiment intérieur. En général, il n'est ni nécessaire du compartiment intérieur. général, il n'est ni nécessaire ni désirable que l'huile s'écoule rapidement vers le câble.
L'orifice qui est contrôlé par l'organe 53 peut être de fai- bles dimensions, ou bien l'ouverture peut être couverte d'une matière poreuse, qui permettra l'écoulement de l'huile, mais à une faible vitesse seulement, Le dessin montre une cage 54 remplie d'une matière semblable ( qui peut être de la laine de verra ou des déchote do ooton ) ot qui sort au but indique.
Si l'on alimente au moyen d'une source commune ( par exemple au moyen du tuyau d'huile 42, fig.6) deux longueurs usinées successives jointes de telle façon qu'il n'y ait pas de communication directe d'huile d'une longueur à l'autre ou bien si l'on alimente, au moyen de la même source à l'in- térieur d'un trou d'homme, deux longueurs de câble qui font partie de lignes différentes ( disposition que l'on reconnaîtra comme tout à fait possible ), il y aurait communication d'huile à travers la source d'une longueur à l'autre, si'l'on ne tient pas compte du dispositif de protection indiqué en 4 , pendant @
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le service normal du câble, le déplacement d'huile entre le .
câble et la source est lent, mais des conditions anormales pourraient provoquer une tendance à un déplacement rapide. S'il y a, par exemple, une augmentation brusque de courant électri- que due à un court-citcuit, le câble peut s'échauffer rapide- ment et. il peut se produire une augmentation de pression brus- que et relativement grande à l'intérieur de la longueur de câble. Si une section se détériore alors, ( si un trou se pro- duit dans la gaine du câble en un point particulier), il y aur ( en l'absence de moyens préventifs ) un écoulement intense et rapide du réservoir ou du tuyau d'alimentation vers le câble.
Dans le cas d'un tel écoulement intense et rapide de la source vers le câble, il y aurait tendanoe à ce qu'une longueur de câble adjacente et saine se vide par suite de la demande faite à la source d'alimentation. Grâce cependant à la disposition de la figure 7, ces ouvertures de soupapes seront contrôlées de façon à permettre les déplacements voulus d'huile et à em- pécher les déplacements non voulus. Dans le cas d'une augmenta- tion de pression de l'huile dans le câble, due à une cause quelconque, telle qu'une augmentation de charge, soit lente, soit rapide, le diaphragme 47 s'abaisse en antagonisme à l'ac- tion du ressort 48 en entraînant le piston 46 et en ouvrant l'orifice 51. La valeur de la pression requise pour ouvrir l'orifice est déterminée par le rapport de la force du ressort 48 à la surface du piston 47.
La pression à l'intérieur du com-
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pszt,ïrtcr'b 07tdrieur do la boita 4 uonpapan oora m-lntsnu.4 par les réservoirs ou par la tuyauterie d'alimentation à une valeur qui convient au câble et, lorsque la pression dans le câble dépasse la pression dans les réservoirs, la soupape 49 se sou- lève pour libérer l'excès de pression.
Si la pression dans le compartiment extérieur de la boite, à soupapes s'abaisse en-dessous de la pression que l'on veut maintenir dans le câble et pour laquelle on a réglé les organes 47 et 48, la soupape sera fermée par le retour du piston 46 sur son siège, et une nouvelle perte de pression/d'huile dans
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le câble sera arrêtée. De cette façon, une coupure dans la tuyauterie d'alimentation ou dans la gaine d'une autre section de câble ne peut pas entraîner l'écoulement,à la demande de sections de câble endommagées et ne peut même pas provoquer de réduction de pression dans ces sections endommagées en-dessous de la pression pour laquelle la soupape est réglée.
Chaque fois que la pression de l'huile dans le câble est inférieure à celle du réservoir ou de l'alimentation, la sou- pape 53 s'écarte de son siège et permet l'écoulement du ré- servoir dans le câble. Cet écoulement est contrôlé de façon à se faire à une faible vitesse au moyen de l'ouverture de faibles dimensions ou à l'aide de la matière poreuse recou- vrant cette ouverture. Cet écoulement a lieu à une vitesse faible, contrôlée, afin que le réservoir ou l'alimentation ne soit pas épuisée rapidement lors d'une avarie à la gaine d'une section de câble.
Cette réduction de la vitesse d'écou- lement peut être admise, puisque la vitesse de l'écoulement vers l'intérieur exigée n'est jamais grande lorsque la gaine de la section n'est pas percée d'une ouverture importante, telle qu'elle épuiserait rapidement le réservoir ou l'alimen- tation, s'il n'y avait cet obstacle à la vitesse d'écoulement.
Si de l'huile sous pression est amenée par des tuyaux d'un point central, elle peut être maintenue à une pression constante par des dispositifs connus ; au moyen d'une colonne hydrostatique par exemple qui peut être ouverte vers le haut ou coiffée par une longueur fermée de tube en accordéon ; ou bien elle peut l'être au moyen d'une pompe actionnée par mo- teur. La valeur réelle de la pression peut être alors réglée, soit en réglant le couple du moteur, soit au moyen d'un by- pass autour de la pompe réglé de façon à s'ouvrir lorsqu'on atteint une pression critique. Dans ce cas, on peut maintenir une pression constante sans diminuer la vitesse du moteur.
Chaque longueur de câble, lorsqu'elle vient de l'atelier, sera couverte de plomb, remplie d'huile et fermée aux extré=
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mites. Les longueurs usinées seront expédiées sur bobines.
Puisque chaque longueur de câble est essayée avant de quitter l'atelier, et puisqu'on vue de l'essai, la longueur doit être pourvue aux extrémités de dispositifs terminaux, on peut es,ti- mer avantageux de monter à l'atelier 'sur chaque extrémité d'une longueur de câble un demi-joint tel que celui représenté à la figure 1, afin de servir à l'atelier comme câble d'extrémité pour les essais et afin de servir éventuellement à pied d'oeu- vre comme formant une partie d'une construction de joint, un avantage particulier d'un procédé semblable consiste en ce que la construction du joint ainsi établi et la longueur de câble auront été soumises à une épreuve d'atelier, Avant l'expédi- tion, et afin que dans une installation, la longueur de câble puisse âtre tirée à travers un conduit,
l'un des demi-joints sera enlevé et l'extrémité coupée sera fermée de la façon ha- bituelle. Lorsque la longueur de câble a été amenée en position, le demi-joint peut être appliqué de nouveau. Le demi- join tres- tant sur le câble peut être)partiellement démonté pour la faci- lité pratique de l'expédition, mais,en tout cas, la construc- tion sera protégée contre les avaries lors de l'expédition et servira éventuellement dans l'installation comme partie du joint ou de la longueur de câble terminalè..
De préférence, chaque longueur de câble, même pendant qu'elle est sur bobine ou en expédition, communiquera avec un réservoir d'huile dont les dimensions peuvent augmenter ou diminuer ; par exemple un réservoir dont les parois sont for- mées d'une longueur de tube en accordéon, de façon à permettre à la masse d'huile qui remplit le câble de se dilater et de se contracter sous les conditions variables, de température par exemple, sans dommage pour le câble.
Lorsqu'on fait l'installation, les longueurs usinées in- dividuelles du câble sont tirées dans des oonduits de trou d'homme à trou d'homme et prêtes pour faire le joint. Les ex- rémités aux bouts du système de câble sont munies de pièces
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terminales, au-delà desquelles la ligne peut continuer, soit en l'air, soit dans un appareil de liaison tel qu'un transformateur ou un interrupteur.
Lorsqu'on fait l'installation, et particulièrement lors- qu'on ouvre et qu'on coiffe les extrémités des longueurs usi- nées, il faut prendre des dispositions particulières si la dif- férence de hauteur entre les deux extrémités d'une longueur sont très grandes. Dans ce cas, si c'est l'extrémité inférieure qui est ouverte, l'huile tendra à s'écouler du câble, et si la différence de hauteur est assez grande ( environ douze mètres), l'huile sortira et il se produira un vide barométrique dans l'extrémité la plus élevée de la longueur de câble, Cette con- dition peut être corrigée en disposant un réservoir d'huile mis en communication avec la longueur de câble à son extrémité supé- rieure.
On peut permettre à l'huile de passer du réservoir dans la longueur de câble, après qu'on a ouvert la longueur de câble et qu'on l'a couverte d'un capuchon à son extrémité infé- rieure, et alors le vide qui a été produit à l'extrémité supé- rieure de la longueur de câble sera occupé par de l'huile qui entrera ; et l'isolant sera réimprégné dans la mesure où il avait été vidé de son huile. Comme variante et de préférence, le réservoir d'huile sera en communication ouverte aveo la lon- gueur de câble pendant toute l'opération de l'ouverture et de la
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tttlao ;JOUG oupuohon de 1'ezii±miié inférieure,lu. plun éloignée.
Dans ce cas, si le câble est à âme creuse, ou s'il est pourvu de canaux d'huile immédiatement sous la gaine ou dans cette gaine, ces espaces plus grands peuvent être plus ou moins com- plètement obstrués, afin de réduire au minimum l'écoulement par l'extrémité inférieure du câble.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to cables filled with oil.
@ The present invention relates to the construction, installation and maintenance of electric cables; specifically, it relates to cables insulated using liquids intended for high voltage service.
A liquid insulated cable is a cable in which the conductor, separated (usually by means of a mass of laminated material) from an impermeable envelope, is immediately surrounded by liquid insulation. Usually the conductor is disposed within and at some distance from the casing, immediately surrounding it with a fibrous mass, and the liquid insulation penetrates the fibrous mass and fills it.
The fibrous mass is usually made of laminated paper tape and the liquid insulation is usually an oil which is fluid at normal working temperatures. In the present description, the expression "oil filled cable" will be used to designate cables the conductor of which is sheathed and the intermediate space filled or embedded with a liquid insulating material.
In the accompanying drawings:
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Fig. 1 is a partial axial section of a junction box placed on the end of a length of cable, in which the invention is applied
Fig. 2 is a view, on a larger scale, showing a detail of the construction of FIG. 1.
Fig. 3 is a cross section of the cable taken along the line III-III of FIG. 1.
Fig. 4 is a partial vertical section, which
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quo pou ooh6ma.tl quo. It is an axial plane, of a cable axis of a type which has been found to be practical for carrying out the invention.
Fig. 5 is a perspective view, showing somewhat schematically and with some parts broken away, the detailed construction of some parts of the cable end.
Fig. 6 schematically shows a cable installation according to the invention.
Fig. 7 shows, in section and on a larger scale. a valve arrangement, which forms a detail of the installation shown in. fig. 6.
Fig. 8 is a view corresponding to FIG. 1, and shows the multi-conductor cable alum joint.
The theoretical advantages of an oil filled cable have been recognized for many years. The first of these advantages resides in the fact that, when the cable in service heats up, oil flows in the longitudinal direction in the cable and leaves in reservoirs intended to receive it, and when the cable cools. , the oil comes back again. This prevents elongation of the lead sheath and the formation of voids in the insulation. However, until recently, practical difficulties have prevented the use of cables filled with oil. These difficulties are eliminated in the cable system described here.
One of the characteristics of the cable of the invention is that it is manufactured, filled and
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impregnated with halo in the workshop in individual lengths, and it is installed in the ground without spillage and without serious loss of oil. In an installation, a cable has an indefinite length and can be several kilometers in length; but in actual practice, cables are made in machined lengths - wound on spools, expiated, and assembled length to length to foot uncovers.
It may well be that the length of cable on a reel, when it leaves the workshop, is made up of more than one continuous training piece; but in the present description the expression "machined length" will more explicitly designate a single continuous part, such as it comes entirely formed from. the plumb press. The entire cable line filled with oil according to the invention, when installed in a
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system, is formed from 1ôNgamni'n to 4ih64h 00nt the conductors are electrically joined to each other. Pressurized oil is supplied at suitable intervals by means external to the cable.
Referring to $ figuxes 1 to 3, the cable shown should be considered as an oil filled cable.
In order for the oil to flow more freely, the cable is shown to be advantageously (but not necessarily) a hollow core cable. The copper strands 13 which constitute the conductor of the cable are assembled on a central spiral coil 14 of elastic steel forming a support and a conduit. The oil which fills the cable can enter freely into the assembly formed by these parts. The insulator 12 of the cable can be formed from a. paper envelope filled with oil. For the same purpose of freer circulation of the oil, the sheath 4 of the cable is advantageously (but not necessarily) canned inside.
A cable exhibiting similar characteristics is shown and described in U.S. Patent No. 1,574,076 filed in the United States of America.
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Considering that, in accordance with the practice of the invention, the mass of oil inside the cable is kept under pressure, it is advantageous to wrap the cable sheath by means of a tape of a metal having a greater tensile strength than upset lead - bronze for example - and fig. 3 shows the sheath 4 thus wrapped by means of a strip 40. In addition, the enveloping strip can be protected by means of an outer lead sheath 41.
A cable having similar characteristics is shown and described in US Patent No. 1,524,124 filed in the United States of America on July 2, 1920 in the names of Henry W. FISHER and Ralph W. ATKINSON
In the cable chosen for the present example, the insulated conductor is immediately surrounded in an enclosure.
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metallic shell 5, permeable and adiié2r.rat confessed by llult1t1, and this casing, being present, is earthed at intervals by the immediate contact on this casing of the corrugated lead sheath 4.
This cable construction is described in US Patent No. 1199,789 filed in the United States of America on March 27, 1913 in the name of Martin HOCHSTADTER. The description of this patent (HOCHSTADTER) describes various particular forms that the cable can take. metal casing. In fig. 1, this envelope is shown as being a perforated metallized strip 5. In the practice of the invention, the cable may or may not have a similar metallic envelope.
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Fig. 1 showed one duet tlxt: l! 6lntUc $ f :: I it '\ Ul0 machined length of cable constituting one of the attached alum parts. The closed end of the length has been opened and has been prepared to make the joint, removing the insulation 12, the metal casing 5 and the sheath
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4 over successive increasingly large distances, leaving the conductor 13 exposed at the end of the cable length.
The end of the length of cable is covered with a cap through which passes the bare end of the conductor. The conductor is, as will be understood, electrically connected, inside the junction box , at the conductor end of the adjacent length of cable by means of a copper thimble 15, and the covered and joined ends of the two lengths of cable are immediately wrapped inside the cable box. junction by means of isolating devices and voltage distributors. The junction box 1 is shaped and mechanically joined at its ends to the lead sheath in a suitable manner, for example with the solder means 3.
The thimble is suitably attached to the end of the conductor, and if the conductor is wired, it forms an oil-tight seal on the end of the con-
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dauboar. Danii have tozom: ple, the a, é 15 can be seen as soldered in place on the hollow conductor cable. During installation the end of the length of cable, after having been brought preferably to the vertical position, is opened, and preferably no more than 5 to 8 centimeters of cable is removed. sheath and insulation.
A plug 22 is introduced into the empty space of the core. the die is brought into position and the welding operation is carried out. The molten solder will not only realize the electrical union of the die to the conductor, but it will close the void space of the core and thus form with the die an oil-tight seal on the end of the conductor.
The cap on the extreme length of the cable comprises a rigid tube 8 of insulating material, enclosing with a narrow gap the mass of the insulation.
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lant 12 of the cable .. the place where this I. sse was discovered
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green by removing the metallized casing 5 and the lead sheath 4. The tube 8 is joined to the sheath 4 of the cable, in an oil-tight manner, by means of a socket 6, preferably made of brass, the form the connection between the tube and the socket and between the socket and the cable sheath being that which is considered preferable. In the construction shown, the tube forms frictional contact with the sleeve, and the sleeve engages by means of a thread on the cable sheath.
It will be understood that if the brass bushing is provided with a slightly tapered threaded inner surface, it can be screwed securely into place on the softer metal of the sheath, the tube 8 is essentially oil impermeable and can
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ti3r, xn, lt, CLU LJb, lt'JJ.! OUJ! Uu., L llllJ, JJ! 6;!; Ud O.'uu Zmulu.0 of tH1U synthetic resinous densation.
At its opposite end, tube 8 is attached in an oil-tight manner to die 15, which die, when applied in the manner described, constitutes a closure on the end of the wired hollow conductor. The tube 8 are threaded in heavy adjoining parts, one on its outer face and the other on its inner face. A nut 17, carried on the outside of the thimble, is screwed in place, as the installation progresses, inside the end of the tube 8, and a nut 18 carried internally by the tube 8 is screwed so as to abut face to face on the nut 17
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reread on pitioa rupez2avuxib-, on ccrua.l6b.xab Ull1tJl. in eviinotn- re.
The nuts 17 and 18 are made of a suitable material and advantageously, although not necessarily, of an insulating material.
After the die 15 has been welded in its position as described, the end of the length of cable already opened can be temporarily closed by means of
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of a rubber cap and one can have o i 2 .Kuuaxgdx in the oil. the temporary cap 1J.110l'I: J then in oil. The temporary cap can then be damaged
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removed and one can continue under oil the removal, if necessary, (the sheath and the metal casing and the assembly on the end of the cable length of the cap, including the sleeve 6, tube 8 and nuts 17 and 18. The covered end of the cable length can then be removed from the immersion bath.
As an alternative, for particular conditions of oil fluidity and paper penetrability, the entire operation of opening the end of the cable length, flexing the cable, is carried out in the open air. thimble onto the conductor and the cap, the end of the cable length preferably being held in the upright position. There will be no appreciable loss of oil. When the socket 6 and the tube 8 have been applied, and before closing with the nuts 17 and 18, oil can be poured into the open tubo which will fill all the free spaces. inside to the tube.
Alternatively, the cable being hollow core, the end of the cable can be opened and a feed pipe from a pressurized oil source can then be inserted into the central hollow space and the 'adapt to it, as an experienced worker will do. The other seal-forming operations can then be continued, replacing with the introduced tube the oil which could ooze by the mass of the exposed insulation.
Or, alternatively, the whole operation, including the initial opening of the end of the cable, can be carried out under oil, with the change that the die will be fixed by others. means than the weld to make the electrical connection on the end of the conductor as well as the oil-tight seal, if necessary. covering under oil the end of a length of oil-filled cable, and applying under
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organ oil on the open end of the cable are described in US patent? 1,613,910 deposited in the United States of America on October 1, 1925 in the name of Donald M.
SIMONS
If the insulated conductor is covered with a metallized jacket (as is the case of the cable chosen as an example), the metallization will be removed, when preparing the end of the length of cable for placing under cap, up to a distance such that in the final assembly, this metallization ends inside the sleeve 6. This condition is indicated in fig. 1.
When the adjacent ends of two lengths of cable, which are to be joined, have been sealed, the dice of the two lengths can be electrically joined. Fig. 1 shows a connecting sleeve 16 as a means of making it together. It will be understood that the dice 15 of the adjacent ends of two lengths of cable are threaded in opposite directions, and that the sleeve 16 is internally threaded in the same way. way, with threads directed in opposite directions at its two ends. In this way, the rotation of the sleeve will cause, like a screw tensioner, the advance of this sleeve on the two dice at the same time and the realization of the mechanical and electrical connection of these two dice.
One or more orifices 37 can be formed through the cap on the end of the length of cable and advantageously through the socket 6, to give communication inward. A ring 7, made advantageously of brass and provided with suitable holes, can turn on the sleeve 6, to close and to open the holes 37.
When installing, a window is drilled in the junction box at a point near the ring, and when the gasket has been fitted, the sleeve has been applied and filled with oil up to a level
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covering the end of the cable under a cap, the ring can be rotated. from the closed position held until then to the open position, and in this way communication can be established between the mass of oil which fills the cable length and the mass which / fills the junction box. The ring 7 can be fixed in the open position.
We can then close the window in the junction box, and this box, being completely filled with oil, can be closed.
The connection thus produced and contained inside the box 1 can be protected against disturbances by means of insulation and voltage distribution devices. The caps on both ends of the cable lengths mainly comprise, as has been explained, tubes 8 of insulating material attached at the ends, in an oil-tight manner, to the cable sheath and to the conductor. . These tubes are surrounded by series of bands of conductive material spaced apart from each other; the impedances are available between the successive bands, and the impedances are such in absolute values and in relative values that they achieve a suitable distribution of the voltages.
The impedances are in turn surrounded in the junction box by tubes of insulating material; and precisely, just as the tubes 8 are surrounded on the outside by bands of conductive material, the aforementioned tubes are internally bypassed by bands of conductive material; and the impedances serve to distribute the voltages longitudinally on the two tubes. The detailed construction in a preferred form is shown in fig. 2.
In fig. 2 the tube 8 is shown in part, surrounding the insulation 12 of the cable, and an outer insulating tube 11 is shown in part inside the cable.
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junction box 1, we mexiugt5 le dlpô1t1 ± r4PmrhE% iauoe of the voltages between tubes 8 and 11. This device
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includes: 23 metal bands surrounding the outside
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the tube 8 ot icoldeu uuoaeuuivernunt antre ellax, dam baadeH do metal 24, internally bypassing the tube 11 and also successively isolated from each other, and impedances, in the form of capacitors, arranged between the bands.
The construction of FIG. 2 'is adapted to the conditions of manufacture and assembly, in that a pair of bands, namely an inner band and an outer band, are made as a unit with a capacitor and can to be handled and applied as a whole.
A strip 23 and a strip 24 may constitute a single piece with an intermediate connecting ring, the whole constituting a member having approximately in cross section the shape of a Z. The connecting ring 25 is provided in a cross section. intermediate point of its extent,, one step at right angles whose depth corresponds to the thickness of two opposing layers 26 and 27 of isolunt, which externally cover the two bands 23 and 24 and the adjacent parts of the ring 25 .
The capacitor is mounted inside the rim formed by the outer band 24. It comprises alternating metal plates 28 and 29 separated by plates of dielectric material, the plates 28 being joined electrically by their outer edges to the band. 24, while the plates 29 can, in the group, be electrically joined to the inner strip 23 of the next neighboring unit.
The succession of units, arranged as shown in Figure 2, is considered to be shown in Figure 1 between a flange on the brass bush 6 at one end and a metal washer 21 at the other end, and the whole is fixed by means of a washer 19 pinned to the tube 8. At one end of the series, the bands 23 and 24 are electrically connected to the cable gane by the flange on the socket 6; at the opposite end of the series, the strips are electrically connected to the connecting piece 16 and thus to the conductor of the cable by means of pairs of semi-annular contact pieces 20.
It is understood that the figurai represents
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half of a complete joint, and that in a complete joint, the construction shown is doubled, but following a symmetrical arrangement, The connection of the conductors inside the junction box is protected by the presence of the insulating tubes 8 and 11 and by bands 23. 24 and impedances; the tensions are distributed in a substantially uniform fashion along the joint and disturbances are avoided. All free spaces inside the junction box may be filled with oil.
In Figure 2 the outer tube 11 is shown as having a uniform construction along its entire length and can be viewed as formed of rolled paper and oil filled. In Figure 1 the tube comprises a relatively thin inner portion 10 and an outer portion designated by the reference numeral 11. The inner portion 10 can be viewed as formed of a rigid molded sleeve, and the outer portion 11 as a mass of porous material enveloping and filled with fluid.
As will readily be seen, the composite tube of Figure 1 is in part, if not all, preformed and applied as a preformed member; the uniform tube of figure 2 can be rolled into place on the job. The junction of a multi-conductor cable, in accordance with the practice of the present invention, is shown in Fig. 8. The junction box is formed of the sleeve 1 and the caps 35 preferably formed of metal like the manohon.
The caps are fixed on the sleeve 1 and at their furthest ends on the cable sheath. It is evident that the sleeve could wrap around and extend beyond the cap and be fixed immediately on the sheath of the cable. cable. The individually insulated conductors 12 are spaced inside the oalotte. The cap has a base plate 36 with flanged holes, through which the insulated conductors 12 and the tubes 8 pass.
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can rest in these openings. By means of these arrangements, the construction and assembly when making joints are as described above.
Careful examination of Figure 8 will clearly show that the junction box should be a little more than half as long as the length needed for the single conductor cable, unless the insulating sleeves 11
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uoîont aun1xui Ls Pluto Wall. Cu1t6 ouuiLon comes the at that a sufficient rectilinear extent is needed from each separate conductor to allow the insulating sleeve 11 to slide laterally to enable the electrical connection to be made, the sleeve then being brought into its position. - definitively covering the whole. The tubes 8 on the ends of the lengths of cable on one side of the link (those to the right of Figure 8) are correspondingly elongated.
The construction for distributing the tensions can be brought into position as shown in the drawing, separated by a certain gap from the cap 35 on the right side. however, the electrical connection will be established, as indicated diagrammatically at 38. The end of the cable can be opened, the conductors apart, the cap 35 is applied under the oil and the caps are placed by means of the tubes 8, and in this case , the meeting of the cap on the cable sheath can be done by means of a mechanically fixed stuffing box.
In the installation, the successive machined lengths of cable are joined by joints such as those described, At the ends, the machined lengths are equipped by means of termination devices to protect the cable conductors exposed to be joined together. overhead lines or any other conductors required by the circumstances, as shown in Figures 4 and 5, the terminal cable length comprises, inside a box 30, on which is fixed the sheath 14 of the cable, a insulating sleeve 31 surrounding the isola ± 12 of the cable, where, following the removal of the sheath 14, this insulation has been exposed,
This manohon is advantageously formed
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of a rigid tube formed in advance of coiled paper filled with a. phenol condensation product. The sleeve 31 is surrounded by a succession of belts 32 of conductive material, and between the successive belts are arranged impedances, advantageously in the form of capacitors 33.
The construction is shown in more detail in Figure 5, where. the belts 32 with their capacitors 33 form units which can each be applied as a single whole when making the assembly. the alternate plates of each unit are connected in groups, and the successive units are electrically connected in series between the cable duct 14 and the conductor 13.
Each unit is wrapped in an insulating substance 34 and is thus isolated from the adjacent units. These capacitors have absolute and relative dimensions such as to ensure a suitable distribution of electrical voltages, for example between the sheath 10 earthed and the conductor. 13 exposed in the completed assembly, the terminal box 30 can be filled with oil, and the construction details which have been described will be submerged in oil. A similar length of terminating cable of suitable electrical resistance for the high voltage service envisioned can be constructed within reasonable dimensional limits.
Note that the units for the terminal cable length differ from the units for the joint. The bands 32, which surround the tube 31 and which correspond to the bands 23 of the seal,
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no% pfHe! TTtj ') 9: mplo li n'.1Atq pap de ban3, e) a 4arrp9nr7rart to the strips 24 of the joint. This is because the terminal cable length box, differing in this from the joint box, can be made essentially of an insulating material, and there is no radial high tension region tending to produce stress. damage, except that adjacent to tube 31.
A complete installation is shown schematically in figure 6. The cable is formed of machined lengths 4 joined end to end by means of joints 1, and it is introduced at the ends.
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The line is blocked in terminal boxes 30. Oil flow through the cable from length to length can be prevented by seals formed as described.
This condition is desirable so that in the event that. oil would escape from one of the sections, probably as a result of a defective retaining sheath, the danger of further damage may be limited to that section or length of cable.
The mass of oil inside the cable, or the various masses of oil within the lengths of cable which make up the cable, are placed in communication with an external source or with corresponding external sources of oil supply, so that, as a result of the expansion and contraction of the mass or masses of oil inside the cable during service, there may be a circulation of oil towards the outside or the inside of the cable, consequently preserving the cable against damage;
Figure 6 shows an oil tank 40, which can be put in communication with a junction box 1 and it is understood that if one of the caps on the ends of the cable lengths inside the box junction is drilled as described, the mass of oil within this machined length can be continuously communicated with the mass of oil located inside the reservoir.
Note in Figure 1, in the junction box, an orifice 2 through which it is possible to establish communication with a similar external source of oil supply.
In order to separate the mass of oil and prevent the ingress of air or moisture, the reservoir may be a closed chamber and may be completely filled with oil, and the desired movements of oil can be provided for by making reservoir walls which can expand and contract. The mass of oil thus separated can and will advantageously be kept under pressure. In the form of tank shown
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specifically in Figure 6, the expansion and contraction of the walls as well as the maintenance of the pressure are achieved by placing in a chamber 40 with rigid walls, a chamber 41 whose walls can expand and contract, a chamber formed of a length of accordion tube. Chamber 40 is filled with oil and chamber 41 is filled with air.
The pressure under which the mass of air is maintained inside the chamber 41 can be that which is desired. During the expansion and contraction of the mass of oil, the chamber 41 serves as a cushion.
Each machined length is, with regard to the mass of oil it contains, separated preferably, but not necessarily, immediately neighboring lengths. In each joint of the installation, one of the machined lengths can be closed by its cap, and the cap will provide a barrier preventing oil from immediately communicating from one length of the cable to the other. If the end of the other length machined inside the junction box has not been capped, the oil in that length will form a single mass with the oil which fills the junction box. , and the external oil supply will be in immediate communication with this mass; within the length of cable thus arranged, the integrity of the mass of oil will be preserved in this way at all times.
If both cable ends are caped inside the junction box, and if one or both lengths must be fed through
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voru ôotbo boi-ba do jonotion, il e4ut gloro mpànecee ina Ou dom openings through one of the caps or through the two caps, in order to establish through these openings the communication with the oil supply. Two machined lengths joined together inside a junction box can be closed at their furthest ends by waterproof caps and both be in communication at their adjacent ends with the inside of the junction box in which
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they are united and therefore be in communication with each other.
It is preferable, however, as has been indicated, to isolate each machined length from neighboring lengths.
The oil supply can be maintained in each isolated part of the system, and the methods of maintaining this supply will vary depending on the conditions of the installation.
FIG. 6 shows a construction which allows one or the other of the particular methods to be carried out. As indicated in this case, an installation usually comprises several joints 1 and an oil reservoir 40 can be provided for each joint with a suitable connecting pipe between the reservoir and the junction box. An oil pipe 42 runs the entire length of the installation and communication pipes are fitted between pipe 42 and each of the reservoirs 40, and between pipe 42 and each of the junction boxes. Each communication line between a reservoir and a junction box, between the oil pipe and a reservoir and between the oil pipe and a junction box, is provided with a manually controlled shut-off valve 43.
If the communications between the tanks and the junction boxes are open and if the communications between the oil pipe and the junction boxes are closed, each tank will feed a junction box. If, in addition, the oil pipe 42 communicates with a more distant oil supply under pressure, the oil pipe, controlled by the valves in the communication lines, can then be employed as the supply pipe. in order to maintain the desired volumes of pressurized oil in the various reservoirs. If, on the other hand, the communications between the tanks and the junction boxes are closed and if the communications between the oil pipe and the junction boxes are opened, the junction boxes will then be supplied directly by the oil pipe. oil.
By then opening the valves in the lines of communication between the oil pipe and the reservoirs, one or more of the reservoirs can supply the oil pipe and maintain it at all times.
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when full of pressurized oil.
Just as the oil supplies to the tanks can be maintained by the oil pipe 42 serving as the supply pipe, the pressurized air (or other gas) supplies can be maintained in the oil chambers. 'air
41 by means of an air supply tube 44 communicating through valves with the various air chambers. In this case, the oil pressure can be maintained, either with the aid of the oil pipe 42, or with the aid of the air tube 44, or by both means at the same time.
In Figure 6, the positions of some valves are shown schematically at 45; are located in the lines connecting the cable lengths with their common oil supply source, in this case the oil pipe 42. It is obvious that the valves mentioned here could also be introduced in the pipe going from the tank. 40 to the junction box 1. The construction of the valves is shown in. FIG. 7. Inside the box 45 is a partition 52 separating the space inside the box into an interior compartment and an exterior compartment. The oil supply arrives in the outer compartment; the cable communicates with the interior compartment. Two orifices are drilled in the partition; one of these ports is controlled by two valves
49 and 46, the other by a single valve 53.
The outwardly opening valve 49 pushed by the spring 50 is a simple check valve so arranged as to allow flow through the bulkhead 52 only from the interior compartment to the exterior compartment. 'that is to say from the cable to the tank. The inwardly opening valve 46 is a sliding piston.
In its normal position, this piston closes the orifice 51 in the septum, thus preventing any exchange of oil through the orifice. The member 46 is carried by a diaphragm 47 which forms one of the ends of a small chamber arranged inside the interior compartment, but closed with respect to this interior compartment of the box.
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valves and communicating with air as shown.
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A spring 48 tends to 80ulever the diaphragm and to maintain the valve 46 on its seat, by closing the orifice 51,
In the event that the pressure exerted on the oil inside the cable, and consequently in the internal compartment of the valve box, increases above a predetermined value, the the diaphragm is lowered and the valve 46 leaves its seat. If the pressure in the outer compartment of the valve box is still less than the pressure in the inner compartment, the valve 49 rises and allows the oil to flow from the inner compartment of the box and the cable. , until the pressure difference is balanced.
The valve 53, normally held by a spring 55 in the closed position, opens when the pressure in the com-
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pti mnt Axtr i, n ri-D the box, ii, noupopon qiirpagoe oelle of the interior compartment. In general, there is no need for the interior compartment. Generally, it is neither necessary nor desirable for the oil to flow quickly to the cable.
The orifice which is controlled by the member 53 may be of small size, or the opening may be covered with a porous material, which will allow the oil to flow, but at a low speed only. The drawing shows a cage 54 filled with a similar material (which may be glass wool or ooton waste) and which comes out at the indicated goal.
If one feeds by means of a common source (for example by means of the oil pipe 42, fig. 6) two successive machined lengths joined in such a way that there is no direct communication of oil from one length to another or if one feeds, by means of the same source inside a manhole, two lengths of cable which form part of different lines (arrangement that the 'we will recognize as quite possible), there would be communication of oil through the source from one length to the other, if we do not take into account the protection device indicated in 4, during @
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the normal service of the cable, the displacement of oil between the.
cable and source is slow, but abnormal conditions could cause a tendency to move fast. If there is, for example, a sudden increase in electric current due to a short-circuit, the cable can heat up quickly and. a sudden and relatively large pressure increase can occur within the cable length. If a section then deteriorates (if a hole occurs in the cable sheath at a particular point), there will be (in the absence of preventive means) an intense and rapid flow from the tank or from the hose. power to cable.
In the event of such an intense and rapid flow from the source to the cable, there would be a tendency for an adjacent healthy length of cable to empty as a result of the demand on the power source. By virtue of the arrangement of FIG. 7, however, these valve openings will be controlled so as to allow the desired movements of oil and to prevent the unwanted movements. In the event of an increase in oil pressure in the cable, due to any cause, such as an increase in load, either slow or fast, the diaphragm 47 lowers in antagonism to the action of the spring 48 by driving the piston 46 and opening the orifice 51. The value of the pressure required to open the orifice is determined by the ratio of the force of the spring 48 to the surface of the piston 47.
The pressure inside the com-
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pszt, ïrtcr'b 07tdrieur do la boita 4 uonpapan oora m-lntsnu.4 by the tanks or by the supply piping to a value suitable for the cable and, when the pressure in the cable exceeds the pressure in the tanks, the valve 49 rises to release excess pressure.
If the pressure in the outer compartment of the valve box drops below the pressure that we want to maintain in the cable and for which we have adjusted components 47 and 48, the valve will be closed by the return piston 46 in its seat, and a further loss of pressure / oil in
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the cable will be stopped. In this way, a cut in the supply piping or in the sheath of another section of cable cannot lead to flow, at the request of damaged cable sections and cannot even cause a reduction in pressure in the cable. those damaged sections below the pressure for which the valve is set.
Whenever the oil pressure in the cable is lower than that of the reservoir or supply, the valve 53 moves away from its seat and allows the reservoir to flow through the cable. This flow is controlled so as to take place at a low speed by means of the opening of small dimensions or by means of the porous material covering this opening. This flow takes place at a low, controlled rate so that the reservoir or the power supply is not quickly depleted in the event of a damage to the sheath of a section of cable.
This reduction in flow velocity may be allowed, since the required inward flow velocity is never great when the section's sheath is not pierced with a large opening, such as It would quickly deplete the reservoir or feed if it weren't for this impediment to flow velocity.
If pressurized oil is supplied through pipes from a central point, it can be maintained at constant pressure by known devices; by means of a hydrostatic column for example which can be open upwards or capped by a closed length of accordion tube; or it can be done by means of a motor driven pump. The actual value of the pressure can then be regulated, either by adjusting the motor torque or by means of a bypass around the pump which is set to open when a critical pressure is reached. In this case, it is possible to maintain a constant pressure without reducing the speed of the engine.
Each length of cable, when it comes from the workshop, will be covered with lead, filled with oil and closed at the ends.
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moths. Machined lengths will be shipped on reels.
Since each length of cable is tested before leaving the workshop, and since it is seen from the test, the length must be provided at the ends with terminal devices, it may be advantageous to go up to the workshop. on each end of a length of cable a half-joint such as the one shown in figure 1, in order to serve in the workshop as an end cable for the tests and in order to possibly serve as a work site as forming part of a joint construction, a particular advantage of a similar process is that the joint construction thus established and the length of cable will have been subjected to a workshop test, Prior to shipment, and so that in an installation, the length of the cable can be pulled through a conduit,
one of the half-joints will be removed and the cut end will be closed in the usual way. When the length of cable has been brought into position, the half seal can be reapplied. The half-seal on the cable may be) partially disassembled for the practical ease of shipment, but in any case the construction will be protected against damage during shipment and will eventually serve in installation as part of the joint or the length of the terminal cable.
Preferably, each length of cable, even while on reel or in shipment, will communicate with an oil reservoir which may increase or decrease in size; for example a tank whose walls are formed from a length of accordion tube, so as to allow the mass of oil which fills the cable to expand and contract under varying conditions, such as temperature , without damage to the cable.
When installing, the individual machined lengths of cable are pulled through manhole-to-manhole conduits and ready to make the joint. The ends at the ends of the cable system are provided with parts
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terminals, beyond which the line can continue, either in the air, or in a connection device such as a transformer or a switch.
When installing, and particularly when opening and capping the ends of machined lengths, special arrangements must be made if the height difference between the two ends of a length are very large. In this case, if it is the lower end that is open, the oil will tend to flow out of the cable, and if the height difference is large enough (about twelve meters), the oil will come out and it will occur. a barometric vacuum in the higher end of the cable length. This condition can be corrected by providing an oil reservoir communicated with the cable length at its upper end.
The oil can be allowed to pass from the reservoir into the length of cable, after the length of cable has been opened and covered with a cap at its lower end, and then the vacuum which was produced at the upper end of the cable length will be occupied by entering oil; and the insulation will be re-impregnated to the extent that it had been drained of its oil. As an alternative and preferably, the oil reservoir will be in open communication with the length of cable throughout the entire opening and closing operation.
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tttlao; JOUG oupuohon of the lower ezii ± miié, lu. plun distant.
In this case, if the cable is a hollow core, or if it is provided with oil channels immediately under the sheath or in this sheath, these larger spaces may be more or less completely blocked, in order to reduce the minimum flow through the lower end of the cable.
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