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" PROCEDE DE FABRICATION DE FIL DE CUIVRE
TORSADE A ISOLEMENT PLASTIQUE."
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La présente invention concerne un procédé de fabrication de fil de cuivre torsadé à plusieurs brins à isolement plastique. L'un des stades de la fabrication du fil de cuivre est un recuit modéré du cuivre destiné à éliminer les transformations de la structure des grains, dues à l'écrouissage résultant, par exemple, de l'étirage du fil, Le recuit modéré du fil s'effectue, soit par chauf- fage dans un four, soit par chauffage continu par résistan- ce . Le fil de cuivre simple qui sort d'une filière de tré- filerie et qui est recueilli sous la forme d'enroulements de fil ou sur des bobines, suivant le type de four,est en règle générale recuit par le procédé au four.
Dans le four, le fil est chauffé,par exemple électriquement, à une température appropriée, puis on le laisse refroidir pendant un certain temps. Dans le procédé de chauffage par résistance, on fait passer le fil provenant d'une toron- neuse sur. deux rouleaux formant électrodes, qui sont con- nectés à une source de courant électrique, de sorte que la partie du fil située entre les rouleaux conduit le courant.
Le fil est ainsi chauffé continuellement par le courant à mesure qu'il défile sur les rouleaux conducteurs de courant Ces deux méthodes, toutefois, présentent certains inconvé- nients. Celle du four demande un temps considérable, compte tenu d'une longue durée de chauffage et d'une période de refroidissement encore plus longue. Plusieurs opérations supplémentaires doivent en outre être effectuées, comme par exemple le renvidage du fil et sa reprise sur un tambour d'enroulement du câble. En outre, plusieurs transferts doi-
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vent être effectués entre les différentes machinas. Dans le procédé de chauffage par resistance, des marques d'étin- celle se produisent souvent sur la surface du fil. Il est en outre parfois très difficile de sécher le fil complète - ment, de sorte qu'il peut facilement s'oxyder.
Lorsque le courant est transmis au fil par les paliers des rouleaux- électrodes, l'usure de ces paliers est trop grande. Enfin, ce procédé exige une installation encombrante.
Si le fil doit être revêtu d'un isolement plasti- que, il est encore plus nécessaire qu'il soit malléable et absolument exempt d'oxyde. En raison de la tendance de la matière plastique à fluer à froid lorsque le câble à gaine plastique repose contre un objet dur quelconque, par exemple sur une arête, le fil de cuivre doit offrir une certaine malléabilité et une certaine ductilité . Si le fil n'est pas suffisamment malléable et ductile, la matière plastique peut, après un certain temps, fluer suffisamment pour ris- quer de provoquer une décharge disruptive entre le fil et l'objet en question. Si le fil de cuivre doit être muni d' un isdement plastique, il doit être porté à une température convenant à l'application de la matière plastique.
Il en résulte que le fil, avant d'être introduit dans l'extrudeu- se de matière plastique, doit subir un certain chauffage préalable , par exemple au moyen de brûleurs à gaz.
L'invention a pour but d'éviter les difficultés énumérées ci-dessus. A cet effet, suivant l'invention, un fil constitué par plusieurs brins de cuivre élémentaires non recuits, après avoir été torsadé dans une toronneuse, traverse une installation drecuit à haute fréquence où il est recuit modérément et, après cette opération, le fil tra- verse une extrudeuse de matière plastique où un isolement plastique lui est appliqué d'une manière connue. Le recuit
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s'effectue au moment où le fil traversa un enroulement cli-
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Dans jet ¯:='Va! - ment, on obtient un champ magnétique longitudinal qui en- gendre des courants de Foucault dans les différents brins du fil* Les courants de Foucault apparaissent de préférence dans la couche superficielle de chaque brin individuel et cette couche superficielle peut être portée en un temps très court à la température de chauffage désirée- L'épaisseur de la couche superficielle chauffée dépend de la fréquence du courant, Une fréquence convenable pour chauffer les con- ducteurs de cuivre est, par exemple, 400.000 cycles par se- conde.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints dont la figure 1 représente un schéma général symbo- lique de fabrication de fil de cuivre à isolement plastique la figure 2 une vue schématique de l'installation de recuit de cette chaîne de fabrication, et enfin la figure 3, la zone encerclée d'une ligne en trait mixte sur la figure 2.
Sur la figure 1, la fabrication de fil de cuivre isolé est représentée sour la forme d'un schéma symbolique.
Des fils de cuivre ou brins élémentaires sont obtenus d'une manière connue à partir d'une filière de tréfilerie A et r pris sur des bobines B. Ces bobines sont amenées dans une toronneuse C, où un nombre convenable de brins élémentaires sont torsadés en un fil et où ce fil est comprimé. De la te- ronneuse C, le fil passe à travers une installation de re- cuit à haute-fréquence D, où le fil est recuit modérément puis graduellement refroidi à une température convenant à l'application de la couche isolante sur le fil torsadé. Ce te application s'effectue dans une extrudeuse de matière plastique E, que le fil traverse immédiatement après l'in- stallation de recuit D. Après avoir traversé l'extrudeuse
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L" sur !2L: oobine re7lj"lse F. Ainsi, -e =il ,.' ';"). :3<2, :3 1:;':> interruption) en quittant la toronneuse, une installation de recuit modére et d'extrusion de matière plastique pour êtrefinalement recueilli sur une bobine renvideuse. L'in- stallation de recuit à haute-fréquence D est essentielle- ment constituée par un bain de chauffage préalable, un en- roulement à haute-fréquence, un bain d'eau de refroidisse- ment, des dispositifs de séchage et une roue de refroidis- sement et de traction combinés. Cette installation est re- présentée schématiquement sur la figure 2.
Lorsque le fil 1 a quitté la toronneuse C, il est immergé, au moyen de deux rouleaux de guidage 2 et 3, dams un bain d'eau 4 dans lequel le rouleau de guidage 3 plonge partiellement. Dans ce bain, le fil subit un certain chauf- fage préalable et il est débarrassé par lavage de limailles de cuivre éventuelles; il est porté dans ce bain à une tem- pérature de l'ordre de 90 à 110 C. Par un autre rouleau de guidage et de renvoi 5, le fil est amené dans un enroule- ment à haute fréquence 6. L'enroulement 6 et ses accessoi- res sont arrangés de la manière représentée de façon détail- lée sur la figure 3. Lenroulement 6 constitue en même tempe un serpentin; il est parcouru par un courant- haute-fréquen- ce et refroidi à l'eau;
il est alimenté en courant électri- que à partir d'un générateur haute-fréquence par l'intermé- diaire de connexions 7. L'eau de refroidissement est appli- quée au serpentin par des tubes 33. En ce qui concerne la. chute de potentiel à travers l'enroulement , il est à noter que la différence de potentiel entre l'enroulement et le fil, à l'extrémité d'entrée de l'enroulement est plus gran- de que la différence de potentiel entre les mêmes éléments à l'extrémité de sortie de l'enroulement, et par cônséquent le plus grand risque de décharge disruptive entre l'enroule-
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C'est, pourquoi ::"!enrou.1L,i1nt ou 33¯'!e::ë.Ll ",;::1., conique, c'est-à-dire que son diamètre décroît ** chaque spi- re dans la direction de déplacement du fil. A l'inférieur du serpentin est monté un tube 9 que traverse le fil. Ce tube est en une matière non métallique, par exemple céra- mique. Le tuba 9 est maintenu en place par deux mandrins 31 et 32 qui sont également en matière non métallique, par exemple céramique* Dans chaque.mandrin est prévu un petit manchon 8 pour centrer le fil traversant le tube 9. Ces petits manchons sont en matière non métallique résistant à l'usure, par exemple en céramique frittée.
LTn tube de cui- vre 10 est fixé au mandrin 32, lequel est lui-même fixé sur l'extrémité sortie du tube 9. La seconde extrémité du tube de cuivre 10 plonge dans un bain d'eau de refroidis- sement 12 (voir figure 2). De la vapeur est introduite dans le tube de cuivre à travers un raccord 11 ; elle traver- se le tube de cuivre 10, le tube en matière céramique 9 et s'échappe à l'extérieur à travers le manchon 8 du mandrin 31. Des joints d'étanchéité 34 (voir figure 3) sont insérés dans les manchons 31 et 32 pour empêcher la vapeur de fuir.
La vapeur est utilisée comme gaz protecteur pour empêcher l'oxydation du fil recuit dan- le serpentin. Les mandrins 31 et 32 sont agencés de telle manière que le tube 9 puis- se aisément être démonté pour être débarrassé de limailles de cuivre éventuelles susceptibles de s'accumuler dans le tube pendant le défilement du fil. Le fil recuit 1 est ame- né, entouré de gaz protecteur, à travers le tube de cuivre 10, dans un bain d'eau de refroidissement 12 au moyen d'un galet de renvoi 15 plongeant partiellement dans l'eau. Le fil est à une température de l'ordre de 300 à 450 C lors- qu'il quitte le serpentin.
La température de l'eau de re-
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froidissenent est d'environ 90 à 1LU C et -,- .7 --, tara est maintenue aussi constante que 90.) f'ile) I-'=-' >;=-. l".>Yl'J ;"e1- le:nent continuel 'le !?eau, obtenu pr l'-n...i5slùn !:: dA p.r l'intermédiaire du tube 16 et prélèvement permanent, d'eau à travers le tube 170 Cette eau est également utilisée pour le chauffage préalable précédemment mentionné du -il dans le bain 4 avant l'entrée du fil dans l'enroulement à haute- fréquence. Une pompe de circulation 14 et des tubes de rac- cordement 13 entre les bains 4 et 12 assurent le maintien de l'eau du bain 4 à une température de l'ordre de 90 à
100 C. Ainsi, l'action du serpention 6 necessaire pour chauf fer le fil est considérablement facilitée.
Lorsque le fil 1 a été refroidi dans le bain 12, il est encore à une température de 100 C au moins et son séchage a lieu alors qu'il est encore chaud. Le fil traverse tout d'abord un sécheur mécanique 18 au moyen duquel les particules d'eau extérieures sont essuyées. Puis le fil est amené dans un tube en forme de tore 19 dont la périphérie intérieure présente un certain nombre de trous à travers lesquels on projette de l'air sur le fil. Un galet de ren- voi 20 fait ensuite pénétrer le fil dans un tube 21 muni à chacune de ses extrémités d'un petit manchon 22 de guidage du fil, par exemple en céramique frittée. Le tube 21 com- munique avec une pompe à vide par une conduite 23. Grâce à cette disposition, tout humidité résiduelle éventuelle du fil est éliminée.
En sortant du tube 21 le fil fait un ou plusieurs tours sur une roue de traction et de refroidis- sement combinés 24 où il est encore refroidi. Cette roue est en une matière bonne conductrice de la chaleur ; sondiamètre est relativement grand et elle est refroidie à l'eau ou à l'air. Le refroidissement s'effectue de telle façon que le fil soit ramené à une température convenant à l'application de l'isolement, application qui s'effectue
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dans l'appareil E, où le fil est amené en quittant @ roue 24.
En utilisant le procédé décrit ci-dessus pour la fabrication de fil de cuivre à isolement plastique, on ob- tient plusieurs avantages : la production devient continue sans aucune interruption pour des transferts entre les dif- férentes machines. L'installation nécessaire pour la mise en oeuvre de ce procédé de fabrication est moins encombrante que les appareillages utilisés jusqu'à présent. Grâce au chauffage préalable du fil, avant son passage à travers le serpentin ou enroulement à haute-fréquence, la puissance ef- fective du générateur haute-fréquence peut être considéra- blement réduite. Aucun autre réchauffage n'est nécessaire avant l'introduction du fil dans l'extrudeuse de matière plastique.
L'énergie qu'il est nécessaire d'appliquer au fil pour obtenir le chauffage désiré de celui-ci est consi- dérablement moindre avec ce procédé qu'avec les autres procédés connus; en d'autres termes, l'efficacité du procé- dé suivant l'invention est plus grande que celle des procé- dés antérieurement connus. L'avantage majeur du procédé suivant l'invention est, néanmoins, qu'il permet d'obtenir un fil de cuivre recuit et sec qui est aussi exempt que possible d'oxyde.
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"PROCESS FOR MANUFACTURING COPPER WIRE
PLASTIC INSULATED TWISTED. "
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The present invention relates to a method of making plastics-insulated multi-strand twisted copper wire. One of the stages in the manufacture of copper wire is a moderate annealing of the copper intended to eliminate the transformations of the grain structure, due to the strain hardening resulting, for example, from the drawing of the wire, The moderate annealing of the The wire is carried out either by heating in an oven or by continuous heating by resistance. The single copper wire which exits a hoisting die and which is collected in the form of wire coils or on coils, depending on the type of furnace, is generally annealed by the furnace process.
In the oven, the wire is heated, for example electrically, to a suitable temperature and then allowed to cool for some time. In the resistance heating process, the wire from a stranding machine is passed through. two rolls forming electrodes, which are connected to a source of electric current, so that the part of the wire between the rolls conducts the current.
The wire is thus continuously heated by the current as it travels over the current conductor rollers. Both methods, however, have certain drawbacks. The furnace takes a considerable amount of time, due to a long heating time and an even longer cooling period. Several additional operations must also be carried out, such as for example the winding of the wire and its recovery on a cable winding drum. In addition, several transfers must be
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wind be made between the different machinas. In the resistance heating process, spark marks often occur on the surface of the wire. In addition, it is sometimes very difficult to dry the wire completely, so that it can easily oxidize.
When the current is transmitted to the wire by the bearings of the roller electrodes, the wear of these bearings is too great. Finally, this process requires a bulky installation.
If the wire is to be coated with plastic insulation, it is even more necessary that it be malleable and absolutely free of oxide. Due to the tendency of the plastic to flow cold when the plastic sheathed cable rests against some hard object, such as an edge, the copper wire must provide some malleability and some ductility. If the wire is not sufficiently malleable and ductile, the plastic material may, after some time, creep sufficiently to risk causing a disruptive discharge between the wire and the object in question. If the copper wire is to be provided with a plastic insulation, it must be brought to a temperature suitable for the application of the plastic material.
As a result, the wire, before being introduced into the plastic extruder, must undergo some preliminary heating, for example by means of gas burners.
The object of the invention is to avoid the difficulties listed above. For this purpose, according to the invention, a wire consisting of several elementary non-annealed copper strands, after being twisted in a stranding machine, passes through a high-frequency annealed installation where it is moderately annealed and, after this operation, the wire tra - pours a plastic extruder where a plastic insulation is applied to it in a known manner. Annealing
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occurs when the wire passes through a winding cli-
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In jet ¯: = 'Go! - ment, a longitudinal magnetic field is obtained which generates eddy currents in the different strands of the wire * Eddy currents preferably appear in the surface layer of each individual strand and this surface layer can be worn in a very short time. short to the desired heating temperature. The thickness of the heated surface layer depends on the frequency of the current. A suitable frequency for heating copper conductors is, for example, 400,000 cycles per second.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings, of which FIG. 1 represents a general symbolic diagram of the manufacture of plastic-insulated copper wire; FIG. 2 a diagrammatic view of the annealing installation of this production line, and finally FIG. 3, the area circled by a dashed line in FIG. 2.
In Figure 1, the manufacture of insulated copper wire is shown in the form of a symbolic diagram.
Copper wires or elementary strands are obtained in a known manner from a wire drawing die A and r taken from coils B. These coils are fed into a stranding machine C, where a suitable number of elementary strands are twisted into a thread and where that thread is compressed. From the digger C, the wire passes through a high-frequency annealing plant D, where the wire is moderately annealed and then gradually cooled to a temperature suitable for the application of the insulating layer to the twisted wire. This application takes place in a plastic extruder E, through which the wire passes immediately after the annealing installation D. After passing through the extruder
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L "on! 2L: oobin re7lj" lse F. So, -e = il,. ' '; ").: 3 <2,: 3 1:;':> interruption) leaving the stranding machine, a moderate annealing plant and plastic extrusion to be finally collected on a winding reel. D is essentially a pre-heating bath, a high-frequency winding, a cooling water bath, drying devices and a cooling wheel and combined traction systems This installation is shown schematically in figure 2.
When the wire 1 has left the stranding machine C, it is immersed, by means of two guide rollers 2 and 3, in a water bath 4 in which the guide roller 3 is partially immersed. In this bath, the wire undergoes a certain preliminary heating and it is freed by washing of any copper filings; it is brought in this bath to a temperature of the order of 90 to 110 C. By another guide and return roller 5, the wire is brought into a high frequency winding 6. The winding 6 and its accessories are arranged as shown in detail in Figure 3. Coil 6 at the same time constitutes a coil; it is traversed by a high-frequency current and cooled with water;
it is supplied with electric current from a high-frequency generator via connections 7. The cooling water is applied to the coil by tubes 33. As regards the. drop in potential across the winding, note that the potential difference between the winding and the wire at the input end of the winding is greater than the potential difference between the same elements at the output end of the winding, and consequently the greater risk of disruptive discharge between the winding
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This is why :: "! Enrou.1L, i1nt or 33¯ '! E :: ë.Ll",; :: 1., Conical, that is to say that its diameter decreases ** each spi - re in the direction of movement of the wire. At the bottom of the coil is mounted a tube 9 through which the wire passes. This tube is made of a non-metallic material, for example ceramic. The tuba 9 is held in place by two mandrels 31 and 32 which are also made of non-metallic material, for example ceramic * In each mandrel is provided a small sleeve 8 to center the wire passing through the tube 9. These small sleeves are made of material. non-metallic wear resistant, eg sintered ceramic.
The copper tube 10 is attached to the mandrel 32, which is itself attached to the outlet end of the tube 9. The second end of the copper tube 10 is immersed in a cooling water bath 12 (see figure 2). Steam is introduced into the copper tube through a fitting 11; it passes through the copper tube 10, the ceramic tube 9 and escapes outside through the sleeve 8 of the mandrel 31. Seals 34 (see figure 3) are inserted in the sleeves 31 and 32 to prevent steam from leaking.
Steam is used as a protective gas to prevent oxidation of the annealed wire in the coil. The mandrels 31 and 32 are arranged in such a way that the tube 9 can easily be dismantled in order to be free of any copper filings liable to accumulate in the tube during the movement of the wire. The annealed wire 1 is led, surrounded by protective gas, through the copper tube 10, into a cooling water bath 12 by means of a deflection roller 15 partially immersed in water. The wire is at a temperature of the order of 300 to 450 ° C. when it leaves the coil.
The temperature of the re-
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cold is about 90 to 1LU C and -, - .7 -, tara is kept as constant as 90.) f'ile) I - '= -'>; = -. l ".> Yl'J;" e1- le: nent continual 'le!? water, obtained pr l'-n ... i5slùn! :: dA pr via tube 16 and permanent sampling, of water at through tube 170 This water is also used for the previously mentioned preheating of the wire in the bath 4 before the wire enters the high frequency winding. A circulation pump 14 and connection tubes 13 between the baths 4 and 12 ensure that the water in the bath 4 is maintained at a temperature of the order of 90 to
100 C. Thus, the action of the serpention 6 necessary to heat the wire is considerably facilitated.
When the wire 1 has been cooled in the bath 12, it is still at a temperature of at least 100 ° C. and its drying takes place while it is still hot. The yarn first passes through a mechanical dryer 18 by means of which the outer water particles are wiped off. Then the wire is fed into a torus-shaped tube 19, the inner periphery of which has a number of holes through which air is projected onto the wire. A return roller 20 then causes the wire to penetrate into a tube 21 provided at each of its ends with a small sleeve 22 for guiding the wire, for example made of sintered ceramic. The tube 21 communicates with a vacuum pump via a line 23. Thanks to this arrangement, any possible residual moisture in the wire is eliminated.
On exiting tube 21 the wire makes one or more turns on a combined pulling and cooling wheel 24 where it is further cooled. This wheel is made of a material which is a good conductor of heat; Its diameter is relatively large and it is cooled with water or air. The cooling is carried out in such a way that the wire is brought back to a temperature suitable for the application of the insulation, which application takes place
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in the apparatus E, where the wire is fed leaving @ wheel 24.
By using the process described above for the manufacture of plastic-insulated copper wire, several advantages are obtained: the production becomes continuous without any interruption for transfers between the different machines. The installation necessary for the implementation of this manufacturing process is less bulky than the equipment used until now. By preheating the wire before it passes through the coil or high frequency coil, the effective power of the high frequency generator can be considerably reduced. No further heating is necessary before the introduction of the wire into the plastic extruder.
The energy which it is necessary to apply to the yarn to obtain the desired heating thereof is considerably less with this method than with other known methods; in other words, the efficiency of the process according to the invention is greater than that of the previously known processes. The major advantage of the process according to the invention is, however, that it makes it possible to obtain an annealed and dry copper wire which is as free as possible of oxide.
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