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BREVET D'INVENTION
EMI1.1
. ,,. ,y... -.. - Câble métallique à âme conductrice et procédé pour sa fabrication.
La présente invention a trait à des câbles métalliques à âme conductrice et au procédé de fabrication de câbles de ce genre, et vise plus particulièrement:
1 Un câble dans lequel l'âme habituelle en chanvre est remplacée par un conducteur isolé disposé de telle sorte que la résistance ou la. souplesse du câble ne s'en trouve aucunement affectée; l'ensemble forme ainsi un câble métallique à âme conductrice qui peut être enroulé sur les treuils habituels, passé sur des guidages et manipulé et traité comme n'importe quel câble métallique courant;
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2 un câble métallique susceptible de porter et de faire fonctionner des outils électriques dans des forages de puits à pétrole et analogues, et pouvant par ailleurs suppor- ter aussi bien la chaleur et les pressions considérables que l'usure auxquels il se trouve exposé dans ces forages;
3 un câble métallique susoeptible de résister à des efforts de traction considérables, sans que le conduo- teur électrique y contenu soit endommagé, par exemple sous l'action des efforts nécessaires pour dégager un outil por- té par le câble, si cet outil vient à se coincer dans le fo- rage;
4 un câble métallique comportant un nouveau com- posé de liaison semi-plastique entre la partie supportant la ce charge et la partie conductrice,/composé assurant l'étanché- ité totale de la partie conductrice, en empêchant toute péné- tration d'eau ou d'autres solvants pouvant être rencontrés dans un forage de puits de pétrole, et ce même pour des pres- sions considérables;
5 un procédé pour la fabrication d'un câble métal- lique tel que spécifié, caractérisé par une nouvelle méthode de mise en place du composé protecteur et de liaison sur un tissu sous-jacent et autour des brins supportant les charges et en entourant cette partie;
6 un procédé de fabrication d'un câble du type spécifié, suivant lequel le conducteur proprement dit est recuit en totalité pour donner une flexibilité maxima et est enroulé de telle sorte, par rapport à la partie du câ- ble métallique qui supporte le poids, qu'il se trouve sou- mis à des effortsde compression plutôt qu'à des efforts de traction, sur toute sa longueur, lorsque le câble métalli-
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que est soumis à l'action d'une charge, cette disposition étant destinée à éviter l'allongement du conducteur sous l' action d'une charge et le pliage possible du conducteur lors de l'enlèvement de celle-ci;
de plus,. on évite ainsi tout défaut de fonctionnement au point de pliage;
7 un procédé nouveau et particulièrement économique pour la fabrication d'un câble métallique tel que spécifié et pouvant être utilisé sur des machines câbleuses de type très voisin du type standard.
L'invention va être décrite ci-après en détail en se référant au mode de réalisation, pris à titre d'exemple aucunement limitatif, que représentent les dessins annexez: dans lesquels: la fig. 1 est une vue en élévation partielle d'un câble métallique conforme à l'invention, dont les couches successives sont supposées arrachées sur des longueurs échelonnées pour montrer l'agencement interne du câble; la fig. 2 est une coupe transversale schématique, à échelle exagérée, du câble métallique terminé ; la fig. 3 est une vue analogue à le fig' 2 montrant l'âme et son recouvrement semi-plastique avant mise en place des brins destinés à supporter les charges et la fig. 4 est une vue partielle et très schématique d'une machine câbleuse, modifiée en vue de la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Le câble métallique conforme à l'invention comporte un noyau dentral 1 en cuivre, en fil de coton ou analogue; ce noyau central n'a pas de fonction particulière dans le câble terminé, mais sert de base pour la formation du câble.
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Un conducteur 2 est enroulé autour de ce noyau 1; ce conducteur est préférablement en cuivre et comporte un grand nombre de fils tels que 2a, toronnés pour former des brins 2b. La couche de fils 2a est toronnée dans un sens opposé à celui des brins 2b, cette dernière étant à pas relativement court, et peu serrée, de manière à permettre une certaine contraction longitudinale du conducteur.
Le conducteur est enroulé en hélice avec une bande ou un fil de coton ou analogue, désigné par 3. Une couche isolante flexible 4, en caoutchouc par exemple, est moulée ou appliquée de toute autre manière autour de la couche de fil 3. L'isolant est lui-même recouvert d'une bande 5 en papier, en ruban tissé ou en toute autre substance appropriée.
L'ensemble recouvert du ruban 5 est ensuite recouvert d'un ou plusieurs guipages6, en coton ou en toute autre substance. Ce guipage est lui-même recouvert d'un enduit semi-plastique 7 qui sera détaillé plus loin, et qui est enfermée dans une gaine 8 destinée à supporter les charges mécaniques. Cette gaine comporte un certain nombre de brins 8a enroulés pour former des câbles élémentaires 8b. Le sens d'enroulement des brins 8a est à l'inverse de celui de la couche de câbles 8b. Le sens d'enroulement de la oouche de câbles 8b est le même que celui de la couche de brins 2b du conducteur 2.
De plus, le pas déenroulement de la couche de brins 2b est inférieur à la différence purement proportionnelle entre le diamètre du conducteur et le diamètre de la gaine ex- tenne; autrement dit, si par exemple le diamètre de la gaine est d'environ 11 mm. et celui de la couche d'environ 82 mm. 5, le diamètre du conducteur est d'environ 1,68 mm. et celui de la couche qui l'entoure d'environ 2, 9 mm., alors que le dia-
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mètre proportionnel dtun tel conducteur serait de 12,5 mm.
La fig. 4 montre schématiquement une machine guipeuse de câble ayant subi les modifications nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication de câbles conformes à l'invention. Cette machine, de type courent, comporte un certain nombre de plateaux 11 portés à leur périphérie par tous moyens appropriés, non figurés, et tournant autour d'un même axe. Des berceaux, non figurés, sont suspendus entre deux plateaux voisins et sont lestés pour en assurer l'immobilité relative lors de la rotation des plateaux. Chacun de ces berceaux porte une bobine de fil ou de câble. Les brins ou fils provenant des différentes bobines sont préférablement engagés à travers lesplateaux de manière à traverser des guides tels que 11a, prévus à la périphérie de ceux-ci.
Pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, un berceau 12 est suspendu entre l'avant-dernière paire de plateaux, et porte une bobine 13 sur laquelle est enroulé le noyau A du câble, ce noyau étant constitué par l'âme 1, le conducteur 2, le fil S, l'isolant 4, le ruban 5 et le guipage 6: Le noyau A traverse le moyeu 11a du plateau voisin par une ouverture centrale. Entre les deux derniers plateaux est suspendu un réservoir 14 monté de manière à tendre constamment à conserver sa position fixe, pendant la rotation des plateaux 11. Le noyau A est guidé sur et sous des galets convenablement disposés qui l'obligent à reverser le réservoir et à tremper de ce fait dans le contenu de celui-ci.
Les câbles élémentaires 8b destinésà former le gainage extérieur traversent les guides llb prévus à la
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périphérie des différents plateaux 11 et arrivent au plateau d'extrémité, à partir duquel ils sont dirigés radialement et vers l'avant vers la tête câbleuse 15. Cette tête 15 est du type habituel et comprend un certain nombre d'éléménts additionnels 15a constituant un canal de passage dans lequel le câble métallique est formé et qu'il traverse au fur et à mesure de sa formation. La périphérie externe des pièces 15 est de forme conique et repose dans un support 15b, le sommet du cône étant dirigé vers l'arrière et constituant l'extrémité de réception.
Des ressorts 15c maintiennent élastiquement des pièces complémentaires dans leur position vers l'arrière, de manière à garantir la formation d'une ouverture de diamètre minimum.
Entre la tête proprement dite 15 et le dernier plateau 11, les brins peuvent traverser des organes formeurs individuels 16 de type courant, qui communiquent à chaque câble un toronnage hélicoïdal de sens voulu, de sorte que les différents câbles s'adaptent lesuns dans les autres, lors du passage dans la tête 15, et ont ainsi une structure plus compacte et plus dense que les brins du conducteur proprement dit. La partie centrale A est engagée axialement dans la tête 15, laquelle tourne de manière à y enrouler les brins 8b.
Etant donné la construction particulière du câble métallique tel que décrit et la machine câbleuse qui vient d'être détaillée, on va étudier maintenant les opérations nouvelles, caractéristiques du procédé de fabrication du câble objet de l'invention.
Le conducteur est préférablement traité de telle sorte que les fils de cuivre qui le constituent sont entièrement recuits; de ce fait il y a avantage à utiliser pour
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l'âme 1 du cuivre, mais domme cette âme centrale ne remplit pas de fonction particulière dans le câble terminé, elle peut aussi être en coton ou analogue, et.sera de ce fait détruite au cours de ltopération de recuit.
Le noyau recouvert de tissu plonge dans une substance pâteuse 7, lors de son passage à travers le réservoir 14, ce passage provoque l'application de ladite substance sur la face externe du tissu, comme indiqué à la fig. 3. Etant donné que cette substance est épaisse et collante, une quantité notable adhère sur le noyau. Lors du passage dans la tête 15, la pression exercée par les brins 8b oblige la substance 7 à pénétrer dans le tissu pour en assurer ainsi l'imprégnation totale, en même temps que la substance en excédent est refoulée dans et autour des brins et cables de la gaine.
Les fils et les brins sont tout d'abord étirés énergiquement pour éliminer toute trace de corps gras, la machine câbleuse devant, lorsqu'elle reçoit les câbles, être elle-même entièrement débarrassée de toute trace de corps gras, ce qui garantit constamment la liaison voulue entre le gainage et la matière semi-plastique.
A ce sujet il y a lieu de noter qu'une substance satisfaisant aux conditions ci-après a donné de très bons résultats : masse normalement semi-plastique pour amortir les déplacements du câble, mais ayant une tendance à augmenter sa plasticité sous l'action de la chaleur; grande adhérence, notamment à l'égard de l'acier, pour bien se lier à celui-ci; densité et absence de soufflures, après avoir été forcée dans le tissu et entre les éléments constitutifs de la gaine, de manière à éviter les dilatations dues aux pressions
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excessives provenant tant de la réduction du diamètre de la gaine sous l'action de la charge que de la pression hydrostatique provenant de l'immersion;
résistance à des températures élevées, que celles- ci soientt dues aux frottements internes ou aux liquides, à 1' eau par exemple, qui l'entourent dans le puits, sans s'amollir exagérément, encore qu'un certain ramollissement soit admissible. Enfin, @ insolubilité dans l'eau et dans les autres solvants rencontrés dans les puits de pétrole et propriétés isolantes au point de vue électrique.
Toutes ces qualités se trouvent dans une substance vendue sous le nom de "glyptal" et qui est, au point de vue chimique, une résine alkylée ou glycerolphthalé.
En résumé, le procédé de fabrication d'un câble métallique conforme à l'invention consiste à enrouler un conducteur suivant un pas assez faible et avec un certain mou, la couche de brins et la couche de fils étént dirigées en sens opposé ; leconducteur est recuit à fond; l'ensem- ble est revêtu d'une couche de coton ou analogue, puis rebouvert d'un ialant moulé entouré d'un rubanage destiné à protéger l'isolant, puis guipé. Le guipage est lui-même recouvert d'une substance adhésive, normalement à l'état semiplastique mais qui, lors de l'application, se trouvera préférablement à l'état plus ou moins plastique.
Enfin, autour de cet ensemble sont enroulés serrés plusieurs câbles métalliques multiples exerçant une pression suffisante pour provoquer le passage de la matière semi-plastique dans la partie textile jusqu'à imprégnation totale de celle-ci. Les brins constitutifs des câblesde la gaine sont nettoyés pour enlever toute trace de.graisse et autres substances auscep-
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tibles de s'opposer à la formation d'une liaison intégrale avec les couches sous-jacentes. Enfin, la gaine est enroulée dans le même sens que.le conducteur, mais à un pas plus grand que celui qui résulterait de la porportion entre le diamètre du câble métallique et le diamètre du conducteur.
Lors de son emploi, et en raison de la liaison existant entre la gaine et le conducteur, on constate les phénomènessuivants:
Lorsqu'une charge est appliquée au câble, la gaine tend à se dérouler ou à s'allonger, l'effort étant proportionnel à cette action de déroulement et dépendant de la longueur du pas; autrement dit, plus le pas est court, plus le déroulement ou l'allongement sous l'action d'un poids déterminé sont importants . Le conducteur est disposé co - axialement par rapport à la gaine et est maintenu dans celle-ci longitudinalement sans aucune possibilité de déplacement relatif.
De ce fait, le conducteur, quoique ayant une tendance à s'allonger plus que la gaine, pour un mouvement de/ déroulement ou d'allongement déterminé de celle-ci, se trouve freiné et par conséquent soumis à une légère compression longitudinale, facile à compenser groe au jeu prévu lors de l'enroulement du conducteur.
Ce point est particulièrement important lorsque-le conducteur est recuit à fond pour permettre des pliages ou des déformations répétées, sans risque de rupture, étant donné qu'un recuit poussé assez loin réduit au minimum 1' élasticité du conducteur, et tout effort de traction exercé sur celui-ci conduira à un allongement permanent et au risque de rupture lors du passage sur des treuils ou guidages, avec toutes les conséquences pouvant résulter de cette rupture.
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Il y a lieu de noter que le nombre de brins 8 est faible et que de ce fait ces brins occupent la majeure partie du diamètre du câble. Grâce à cette disposition, on obtient un effet spécial, c'est-à-dire que les brins tendent à forcer l'un sur l'autre lors du pliage du câble et à maintenir leur position autour de l'â@e. Lorsque le nombre de brins est supérieur à huit, cet effet devient moins sensible et de ce fait l'âme tend à traverser les brins ou tout au moins à les écarter lorsque le oble est plié. Il en est particulièrement ainsi lorsque le câble est enroulé sur des treuils ou passe plusieurs fois sur des guidages.
Il est absolument nécessaire, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du câble métallique à âme conductrice conforme à l' invention, qu'il puisse à tous points de vue satisfaire auxmêmes conditions que le câble métallique courant, tant pour ce qui concerne les tractions horizontales que pour les tractions verticales, rapportées à un câble métallique de même diamètre et de même acier. Pratiquement, ce résultat s'obtient grâce à la construction ci-dessus décrite, étant donné que ni l'âme spéciale, ni une âme de chanvre de type courant n'augmente la résistance du câble métallique.
L' âme spéciale conforme à l'invention n'est pas plus grande que l'âme de chanvre habituelle que l'on emploie dans les câbles courants pour l'extraction, la transmission, etc. et en raison de la présence des couches textile et semiplastique, l'âme peut suivre toutes les déformations de la gaine métallique, comme s'il s'agissait d'une âme de chanvre. autrement dit, un câble métallique à âme conductrice conforme à l'invention peut être employé dans tous
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les oas où l'on aurait à utiliser un câble métallique de type courent et de même dimension, mais permet de plus de faire passer un courant entre les extrémités du câble, de sorte que l'extrémité de celui-ci peut à la fois supporter et alimenter un outil électrique.
REVENDICATIONS
1 Câble métallique caractérisé en ce qu'il contient un conducteur électrique recouvert d'une couche isolante flexible, elle-même entourée de tissu, lequel reçoit une couche déformable et résistant à l'humidité qui pénètre dans ladite couche de tissu, l'ensemble étant enfermé dans une gaine extérieure composée de plusieurs câbles formés de brins toronnés.