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BELL TELEPHONE MANUFACTURING C PERFECTIONNEMENTS AUX CONDUCTEURS ELECTRIQUES.
L'invention se rapporte à des conducteurs électriques et plus particulièrement à une enveloppe isolantepouvant recouvrir de tels conducteurs.
Dans la fabrication des conducteurs électriques, il est désirable d'isoler les dits conducteurs au moyen d'une matière de nature poreuse ou fibreuse afin de réduire la capacité linéique du circuit, et en plus, il est très impor- tant que les caractéristiques électriques de l'isolant soient pratiquement libres des variations dues aux changements se produisant dans le degré d'humidité du mi-
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lieu environnant. Four les conducteurs devant servir dans des installations à hautes fréquences, il est aussi désirable d'utiliser un isolant qui offre une constante satisfaisante des propriétés électriques pour une grande rangée de fréquences,
Un des buts de l'invention est donc de réaliser un conducteur isolé au moyen d'une matière diélectrique offrant les caractéristiques recherchées mentionnées ci-dessus.
Un autre but est d'assurer une séparation mécanique des circuits par une couche d'isolant, qui est composée d'air autant que possible combiné avec des matières solides de caractéristiques électriques supérieures.
Suivant un des faits de la présente invention, ces buts, ainsi que d' autres non spécialement mentionnée ici, sont atteints en isolant le conducteur au moyen d'un ou plusieurs composés d'hydrocarbone pratiquement purs. Cette matière peut être appliquée sur le conducteur par refoulement ou peut être étirée en filaments et fermement enroulée sur le conducteur. Si on le désire, celui-ci peut être recouvert d'une couche de matière hydrocarbonée, puis d'une couche de filament.
Suivant un autre fait de l'invention, l'isolant hydrocarboné est rendu poreux en soumettant la matière, ou le conducteur recouvert de la dite matière, à un traitement à vide sous une température élevée de manière que la matière hydrocarbonée se transforme en une masse très poreuse offrant une capacité diélectrique basse.
L'invention est mieux comprise en se référant au dessin ci-joint. sur celui-ci: la figure 1 donne une vue d'un conducteur isolé, conformément à l'invention, au moyen d'un composé hydrocarboné appliqué par refoulement, et recouvert à son tour par un revêtement impregné, de nature textile; la figure 2 est une vue d' un conducteur isolé au moyen de filaments faits d'un composé hydrocarboné; la figu. re 3 montre un conducteur isolé au moyen d'une couche d'un composé appliqué par re. foulement, sur laquelle est placée un enroulement de filaments hydrocarboné; la figure 4 représente un conducteur isolé au moyen d'une matière hydrocarbonée traitée par le vide.
Suivant la fig.l,un noyau conducteur 10 est isolé au moyen d'une couche d'un hydrocarbone 11 ayant de préférence un poids moléculaire élevé, comme par exemple un hydrocarbone vinyl benzène polymérisé, lequel est aussi connu comme po-
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lystyrol et métastyrène. D'autres hydrocarbones pratiquement purs peuvent être uti lisés sous certaines conditions, comme par exemple le balata ou un hydrocarbone gutta-percha.
Le benzène vinyl polymérisé, ou la résine benzine vinyl polymérisée, ainsi qu'il est parfois dénommé, est caractérisé par une résistance d'isolant extrêmement haute, une constante diélectrique basse, une conduction basse, un facteu de puissance faible, une perte en surface peu élevée, et un maintien de bonnes pro priétés diélectriques pour une grande humidité. L'emploi de cette substance se justifie donc particulièrement pour les appareils électriques isolés. pour certains usages, des conducteurs isolés seulement au métastyrène sont satisfaisants, mais si on le désire, un recouvrement 12 en textile peut être placé sur la couche isolante afin de protéger cette couche et accroître sa résistance physique.
Ce recouvrement en textile peut être impregné d'une matière quelconque bien connue, ainsi qu'il est montré en 13, et on peut citer comme matière de ce genre les cires, les composés d'huiles siccatives, les produits de condensation du phénol, les dérivés des celluloses, etc.... La couche de métastyrène peut aussi être couverte directement par une lacque convenable ou par une matière plastique, et les conducteurs utilisés sous cette forme sont recouverts d'une envelopp en matière textile.
Suivant i'arrangement montré fig.2, le noyau conducteur 10 est isolé au moyen d'un enroulement 14 de filaments en métastyrène, Ces filaments peuvent être enroulés autour du conducteur sous simple pli ou sous plis multiples. En général il èst recommandable d'isoler le conducteur avecplusieurs couches de filaments, ainsi qu'il est montré en 15.
Ces filaments sont enroulés d'une manière lâche sur le conducteur afin de ménager des espaces d'air entre les différentes couches. Evidemment l'air est un diélectrique supérieur, et en utilisant ce type d'isolement à filament hydrocarboné, on obtient une séparation mécanique des conducteurs par un enveloppement de l'isolant qui est largement composé d'air et dont les parties solides comprennent une matière ayant les caractéristiques électriques supérieures énumérées précédemment.
'Une méthode satisfaisante pour former des filaments de matière hydrocar
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bonée, consiste à chauffer la matière dans un récipient convenable et à étirer les filaments du dit récipient à travers un ou plusieurs étroits orifices ayant à peu près comme diamètre celui du produit final. Le filament est ensuite passé à travers un dispositif chauffé présentant de préférence une température diminuant graduellement, puis est ensuite refroidi à l'air avant d'être enroulé sur une bobine. Le composé peut être poussé hors de l'orifice par un gaz sous pression, de préférence un gaz inerte. On a trouvé qu'en contrôlant la température et la longueur du dispositif chauffé, le diamètre du filament peut être facilement réglé.
Les dimensions du filament peuvent dépendre de différentes variables, à savoir la vitesse d'étirage, la température du bain, la température du dispositif chauffé, et la pression du gaz. Le filament obtenu peut être enroulé autour du conducteur dans sa forme ré' elle, ou différents petits filaments peuvent être toronnés entre-eux pour former un fil de caret qui est ensuite enroulé sur le conducteur.
Suivant une autre méthode pour former les filaments de composés hydrocarbonés, une série de filaments peuvent être réalisés et appliqués directement autour d'un conducteur en une opération continue.
Une autre manière d'isoler un noyau conducteur avec un composé hydrocarboné, est indiquée fig.3. Elle consiste à appliquer par refoulement le composé métastyrène Il sur le conducteur 10, puis à enrouler des filaments 14 de métastyrène autour de l'isolant d'une manière lâche,
Un procédé pour isoler un conducteur au moyen d'un composé hydrocarboné prévoyant un grand nombre d'espaces d'air, est indiqué fig.4 où le conducteur 10 est isolé par un hydrocarbone 16 préparé par un traitement à vide. Quand un composé hydrocarboné, tel qu'un métastyrène, est placé dans le vide et chauffé à environ 100 Centigrades, il gonfle et devient une masse très poreuse.
Le mécanisme provoquant le gonflement doit être le suivant: Des traces de dissolvant, qui sous des conditions ordinaires sont ordinairement présentes dans l'hydrocarbone solide, sont vaporisées par la chaleur et le traitement à vide. La pression de la vapeur ainsi produite à l'intérieur de la matière, fait gonfler celle-ci, laissant à l' intérieur de nombreux espaces d'air. Ordinairement le taux de diffusion du gaz des matières est assez élevé pour permettre au gaz de s'échapper sans changer les dimensions de ces matières, mais dans ce cas l'expansion des gaz provoque une défor-
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mation et un accroissement de volume.
La température à laquelle ce procédé a lieu peut varier très fortement, ce qui change la quantité et la pression des vapeurs du dissolvant laissé dans la matière.
Deux méthodes peuvent être suivies pour appliquer ce mode d'isolement aux câbles: Le conducteur peut être recouvert d'une enveloppe d'hydrocarbone en le faisant passer à travers une solution d'hydrocarbone dans du benzène ou autres dissolvants convenables, et le film déposé sur le conducteur peut alors être soumis'au gonflement pendant que le conducteur est maintenu en position, ou bien une mince couche de métastyrène convenablement traitée peut être appliquée par refoulement sur le conducteur et cette couche ou film peut être soumis au gonflement, ainsi qu'il est spécifia ci-dessus.
Si on le désire, les conducteurs isolés montrés figs. 2, 3 et 4, peuvent aussi être recouverts d'une enveloppe en textile impregné, ainsi qu'il a été montré dans le cas de la fig.l.
Une comparaison faite entre un conducteur isolé au moyen de filaments de métastyrène et un conducteur isolé au moyen de soie traitée à la cire ou à l'acétate cellulosique, et partiellement de coton acétilysé, pour des degrés d'humidité allant de 0 pour cent à 96.6 pour cent, a démontré que le premier conducteur est supérieur au point de vue de sa basse capacité linéique, de la basse conductance et du faible facteur de puissance aux fréquences allant de 1 à 100 kilocycles.
Les expériences faites démontraient aussi la supériorité du métastyrène sur les autres matières pour les hauts degrés d'humidité et les hautes fréquences.
REVENDICATIONS.
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1 - Un conducteur électrique isolé comprenant un noyau conducteur et un recouvrement isolant formé d'un composé vinyl polymérisé, tel que du styrène.
2 - conducteur isolé, tel que revendiqué en 1, dans lequel le recouvrement a la forme d'une masse poreuse de matière polymérisée offrant une basse capacité diélectrique.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING C IMPROVEMENTS FOR ELECTRIC DRIVERS.
The invention relates to electrical conductors and more particularly to an insulating envelope capable of covering such conductors.
In the manufacture of electrical conductors, it is desirable to insulate said conductors by means of a material of a porous or fibrous nature in order to reduce the line capacity of the circuit, and in addition, it is very important that the electrical characteristics. insulation are practically free from variations due to changes in the moisture content of the medium.
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surrounding place. For the conductors to be used in high frequency installations, it is also desirable to use an insulator which provides a satisfactory constant of electrical properties for a large range of frequencies,
One of the aims of the invention is therefore to produce an insulated conductor by means of a dielectric material offering the desired characteristics mentioned above.
Another object is to ensure a mechanical separation of the circuits by a layer of insulation, which is composed of air as much as possible combined with solids of superior electrical characteristics.
In accordance with one of the facts of the present invention, these objects, as well as others not especially mentioned herein, are achieved by insulating the conductor with one or more substantially pure hydrocarbon compounds. This material can be applied to the conductor by upsetting or can be stretched into filaments and tightly wound onto the conductor. If desired, this can be covered with a layer of hydrocarbon material, then with a layer of filament.
According to another fact of the invention, the hydrocarbon insulator is made porous by subjecting the material, or the conductor covered with said material, to a vacuum treatment at an elevated temperature so that the hydrocarbon material is transformed into a mass. very porous offering a low dielectric capacity.
The invention is better understood by reference to the accompanying drawing. on the latter: FIG. 1 gives a view of an insulated conductor, in accordance with the invention, by means of a hydrocarbon compound applied by upsetting, and covered in turn by an impregnated coating, of textile nature; Figure 2 is a view of a conductor insulated with filaments made of a hydrocarbon compound; the fig. re 3 shows a conductor isolated by means of a layer of a compound applied by re. flow, on which is placed a winding of hydrocarbon filaments; Figure 4 shows a conductor insulated with a vacuum treated hydrocarbon material.
According to fig. 1, a conductive core 10 is insulated by means of a layer of a hydrocarbon 11 preferably having a high molecular weight, such as for example a polymerized vinyl benzene hydrocarbon, which is also known as po-
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lystyrol and metastyrene. Other substantially pure hydrocarbons can be used under certain conditions, such as, for example, balata or a gutta-percha hydrocarbon.
Polymerized vinyl benzene, or polymerized vinyl benzene resin, as it is sometimes referred to, is characterized by extremely high insulation resistance, low dielectric constant, low conduction, low power factor, surface loss. low, and maintaining good dielectric properties at high humidity. The use of this substance is therefore particularly justified for insulated electrical devices. for some uses, conductors insulated only with metastyrene are satisfactory, but if desired, a textile cover 12 may be placed over the insulating layer to protect that layer and increase its physical strength.
This textile covering can be impregnated with any well-known material, as is shown in 13, and such material may be mentioned as waxes, drying oil compounds, condensation products of phenol, cellulose derivatives, etc .... The metastyrene layer can also be covered directly by a suitable lacque or by a plastic material, and the conductors used in this form are covered with a textile casing.
According to the arrangement shown in fig.2, the conductor core 10 is insulated by means of a winding 14 of metastyrene filaments. These filaments can be wound around the conductor in a single ply or in multiple plies. In general it is advisable to insulate the conductor with several layers of filaments, as shown in 15.
These filaments are loosely wound on the conductor in order to leave air spaces between the different layers. Obviously air is a superior dielectric, and by using this type of hydrocarbon filament insulation, a mechanical separation of the conductors is achieved by a wrapping of the insulation which is largely composed of air and the solid parts of which comprise a material. having the superior electrical characteristics listed above.
'A satisfactory method of forming filaments of hydrocarbon material
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This consists of heating the material in a suitable container and stretching the filaments of said container through one or more narrow orifices having approximately as diameter that of the final product. The filament is then passed through a heated device preferably having a gradually decreasing temperature, then is then cooled in air before being wound on a spool. The compound can be pushed out of the orifice by a pressurized gas, preferably an inert gas. It has been found that by controlling the temperature and the length of the heated device, the diameter of the filament can be easily adjusted.
The dimensions of the filament can depend on different variables, namely the drawing speed, the bath temperature, the temperature of the heated device, and the gas pressure. The resulting filament can be wound around the conductor in its actual form, or different small filaments can be stranded together to form a caret yarn which is then wound onto the conductor.
According to another method for forming the filaments of hydrocarbon compounds, a series of filaments can be made and applied directly around a conductor in a continuous operation.
Another way to isolate a conductive core with a hydrocarbon compound is shown in fig. 3. It consists in applying by upsetting the metastyrene compound II on the conductor 10, then in winding the metastyrene filaments 14 around the insulation in a loose manner,
A method of insulating a conductor by means of a hydrocarbon compound providing a large number of air spaces is shown in Fig.4 where the conductor 10 is isolated by a hydrocarbon 16 prepared by vacuum treatment. When a hydrocarbon compound, such as a metastyrene, is placed in a vacuum and heated to about 100 Centigrade, it swells and becomes a very porous mass.
The mechanism causing the swelling should be as follows: Traces of solvent, which under ordinary conditions are ordinarily present in solid hydrocarbon, are vaporized by heat and vacuum treatment. The pressure of the vapor thus produced inside the material causes the material to swell, leaving many air spaces inside. Usually the rate of diffusion of the gas from the materials is high enough to allow the gas to escape without changing the dimensions of the materials, but in this case the expansion of the gases causes deformation.
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mation and an increase in volume.
The temperature at which this process takes place can vary greatly, which changes the amount and pressure of the solvent vapors left in the material.
Two methods can be followed to apply this mode of insulation to cables: The conductor can be covered with a hydrocarbon jacket by passing it through a solution of hydrocarbon in benzene or other suitable solvents, and the film deposited on the conductor can then be subjected to swelling while the conductor is held in position, or a thin layer of suitably treated metastyrene can be applied by upsetting onto the conductor and this layer or film can be subjected to swelling, as well as it is specified above.
If desired, the insulated conductors shown in figs. 2, 3 and 4, can also be covered with an impregnated textile envelope, as has been shown in the case of fig.l.
A comparison made between a conductor insulated with metastyrene filaments and a conductor insulated with silk treated with wax or cellulosic acetate, and partially acetilysed cotton, for moisture levels ranging from 0 percent to 96.6 percent, demonstrated that the first conductor is superior in terms of its low linear capacity, low conductance and low power factor at frequencies ranging from 1 to 100 kilocycles.
The experiments also demonstrated the superiority of metastyrene over other materials for high degrees of humidity and high frequencies.
CLAIMS.
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1 - An insulated electrical conductor comprising a conductive core and an insulating covering formed of a polymerized vinyl compound, such as styrene.
2 - insulated conductor, as claimed in 1, in which the covering has the form of a porous mass of polymerized material offering a low dielectric capacity.
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