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La présente invention est relative à une armure élastique, extensible principalement dans le sens radial,destinée aux câbles à haute tension, d'une section transversale ronde, ovale ou polygonale, constitués d'un seul ou de plusieurs conducteurs torsadés ensemble, préalablement isolés au papier ou aux matières plastiques, imprégnés ou remplis d'un compound à base d'huiles minérales ou synthétiques, ou d'un gaz de préférence inerte avec ou sans imprégnation d'un compound plus ou
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moins visqueux, et protégés si nécessaire par uno gaine êtanche soit en plomb soit en alliage métallique adéquat, soit encore en matière plastique appropriée.
Le but principal de l'armure élastique faisant l'objet de la présente invention est, outre la protection mécanique habituelle, de maintenir, d'une part, le diélectriaue du ou des conducteurs et les écrans électro-
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statiques du otble par l'intermédiaire d'une gaine étanche, s'il y en a une, sous une pression variable avec la charge électrique du câble mais toujours supérieure à une valeur fixée à priori en relation avec la tension de service et la conception du câble, par exemple à 15 kg/cm2 ou plus, et
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d'assurer, d'autre part,
pendant la période de refroidissement du câble la contraction de la gaine d'étanchéité et des dorant électrostatiques dilatée par l'augmentation de volume de l'âme du câble et de forcer le diélectrique du ou des conducteurs à revenir à leur volume initial. L'objectif technique final visé par la présente invention est, soit d'empocher la format?on au sein du diélectrique et entre celui-ci et la surface du conducteur ou son écran ainsi qu' en-dessous de la gaine d'étanchéité ou do son écran électrostatique des vacouoles ou des poches remplies d'air ou de gaz raréfiés dégagés du diélectrique du câble, soit de soumettre le ga& dans les pores et poches résiduelles, ou le gaz d'imprégnation, à une pression suffisamment élevée pour y empêcher une ionisation dangereuse,
qui peut finalement conduire à une destruction progressive du câble.
La difficulté principale de la construction d'une armure élastique et plus spécialement d'une armure élastique en métal, qui constitue selon l'invention un Matériau particulièrement bien approprié pour cette application, consiste en ce que l'augmentation relative du volume de l'âme d'un câble isolé p.ex. au papier imprégné, due à sa dilatation thermique, étant de l'ordre de grandeur de 2,5 à 3 %, dépasse en général largement les possibilités de dilatation élastique de l'armure conçue d'une manière conventionnelle et exécutée en une matière de haute résistance mécanique et de haute résilience.
En effet,il l'augmentation relative du volume correspond une augmentation relative du diamètre de l'âme du câble égale en première approximation à la moitié de l'augmentation relative du volume, soit de 1,25 à 1,50 dans le cas mentionné ci-dessus, tandis que la limite de l'extension élastique de la plupart des métaux qui pourraient être utilisés pour la construction des armures élastiques et des diverses sortes d'acier en premier lieu, ne dépasse pas en général 0,2%.
A la dilatation thermique du diélectrique du câble qui provoque l'extension de la gaine d'étanchéité et de l'armure du câble pondant le cycle d'échauffement, il faut encore
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ajouter la dilatation mécanique préalable de l'amusa ê1'1U rtÙ(" à créer une pression permanente dans le diélectrique du onb10 en marche à vide à la plus basse température de servie t"'1YtH"t,fl par les conditions climatiques du pays d'utilisation., o.tss, \ *2000t ce qui rend le problème encore plus ardu.
Il résulte de ces considérations au'uno ajnc titulaire continue et étanche p.ex. en métal quelconque plcd" directement sur l'âme d'un câble isolé au papier iaprcgnc !iu une armure métallique confectionnée d'une Maniera conventionnelle et placée sur la gaine étanche du câble ne :.ont pas capables de se dilater d'une manière élastique ',:n11')\'1\1f.'t\\, fatalement des déformations permanentes nous l'effet df' In pression provoquée par la dilatation thormiquo de la aa&t d'imprégnation ou du diélectrique du câble en wencral, Pour permettre à une armure placer Dur 1 a gai up étanche d'un câble isolé au papier imprégné de se dilatas* d'une manière élastique, on a ddàà proponé, p.ex. dnnt:1 l brevet nô g. 340.745 dépose aux Etats-Unis pnr H. Vi.
AH inO\.\h. l'utilisation d'une matière dont la dilatation 6lrwt \(1\10 Aut supérieure à la dilatation thermique de l'Aine du t\111(:). :Jd1"t.:. du caoutchouc vulcanisé, ainsi que le ren-fore errent de c"t tr. gaine par une trotte constituée de fils mutall1auA8 d1erB" en hélice, ce qui est équivalent à la diminution du module d'élasticité apparent des fila proportonnall(".1:nt nu envrê du sinus de l'angle que fuît la frotte hélieoïdule nVo 1 f"\yt'\ du câble.
Il faut cependant ajouter que le torovôt de n....
Atkinson ne prévoit pas l'utilisation d'une e.1"''tH'>1t éi"ntj u en métal seul; la conception et la méthode covnHonrioU't o placement de cette armure prévue par le brevet on oiu>atjon présentent de nombreux inconvénients mentionnes i"'nnl'èf\. Mut le rendent pratiquement inutilisable. D'anus co 'brevet, 4r toujours la gaine en caoutchouc vulcanisé ou en une urtyn-tanalogue qui est appelée à accumuler l'éno1'a1é de le Jlntatlor, thermique de l'isolant du c6blo pour la libérer ensuit et
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comprimer la saine d'étanchéité du câble pendant la période de refroidissement. L'armure métallique complémentaire, d'après ce brevet,ne joue qu'un rôle secondaire de renforcement de la gaine principale en caoutchouc vulcanisé ou en une matière semblable.
Pour éviter les multiples inconvénients inhérents à l'utilisation du caoutchouc vulcanisé et des matières analoSues comme principaux matériaux de construction des armures élastiques inconvénients très bien connus à tout homme de métier-, la présente invention propose une armure élastique dont les éléments actifs du point de vue mécanique, c'est-àdire appelée à emmagasiner l'énergie mécanique pendant la dilatation du câble pour la restituer pendant son refroidissement, sont réalisés en matériaux de haute résistance mécanique et de haute résilience, en forme de fils, de rubans ou de tubes placés en hélico à la surface extérieure de l'âme du câble ou de sa gaine d'étanchéité,
même si leur allongement unitaire est plue faible que la moitié de l'augmentation relative du volume de l'âme du câble, comme p.ex. la plupart des métaux et leurs alliages, la soie de verre, certaines matières plastiques comme p.ex. les polyamides, les propylènes, etc.. ainsi que les matériaux stratifiés composés d'une matière présentant une valeur élevée du module d'élasticité, p. ex. les métaux, la soie de verre, etc.., entourée de ou incorporée dans une matière de faible valeur de module d'élasticité p.ex. les résines synthétiques, les métaux ductiles, etc.., dont l'ensemble pré. sente des propriétés mécaniques supérieures à celles de ses composantes.
Cependant, comme il a déjà été mentionné plus haut, l'armure élastique réalisée en matières de haute résistance et de hnute résilience et d'une conception mécanique telle qu'elle est connue à l'heure actuelle d'après l'état de la technique dans ce domaine est applicalbe aux câbles de forme extérieure ronde, ovale ou polygonale, dont l'exemple typique est constitué par l'armure d'après le brevet de R.W.
Atkinson, présente elle aussi de nombreux inconvénients qui la rendent pratiquement
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inapplicable aux câbles soumis è une haute pression interne de l'ordre de grandeur de 15 kg/cm2 et plus à la plue basse température de service, envisagée entre autres par la présente invention,
En effet, étant donné que l'ésergie emagasinée dans un ressort de n'importe quelle forme et par conséquent dans uns armure élastique est proportionnelle à son volume, la quantité considérable d'énergie qui est en jeu môme à froid dans un câble à haute pression interne demande une épaisseur d'armure également considérable.
Cette épaisseur considérable de l'armure élastique nécessaire pour les câbles à haute pression interne est la source de plusieurs Inconvénients exposés plus loin et qui sont *usai bien de caractère technologique que mécanique, sana parler de l'augmentation du poids et de la raideur du câble.
Pour éviter les inconvénients résultant aussi bien de l'utilisation du aaoutchouc vulcanisé ou des matière. analogues que d'une épaisseur oxcessive, la présente invention propose une armure élastique caractérisée d'une part par l'emploi pour son éléments actifs du point de vue mécanique des matériaux simples ou stratifiés de haute résistance et de haute résilience en forme de rubans ou de fils, de tubes, etc.., de profils et sections divers, placés en hélice sur l'Ame du câble ou sur sa gaine d'étanchéité, et d'autre part par une épaisseur radiale ou par un volume correspondant exactement ou sensiblement au minimum d'énergie nécessaire pour atteindre son but principal, à savoir,
maintenir le diélectrique du câble sous une pression suffisante jusqu'à la plus basse température de service et assurer lors de la période de refroidissement le retour de la gaine d'étanchéité, des écrans électrostatiques et du diélectrique du câble à leurs dimensions initiales.
Il est évident que, d'une part le diamètre du
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câble en-dessous de l'armure étant détermine par la conception électrique du câble et par des considérations technologiques indépendantes du la construction de l'armure et que d'autre part la pression Initiale à la plue basse température de ser- vice cet fixée à priori, au minimum d'énergie élastique correspond sensiblement aussi le minimum de volume et d'épaisseur de l'armure*
Pour assurer à une armure élastique faisant l'objet de la présente invention l'épaisseur minimum correspondant au minimum d'énergie élastique,
il ont suffisant -d'après l'inven- tion" de choisir judicieusement le pas de câblage de l'armure ou l'angle que font les éléments hélicoïdaux de l'armure avec l'axe du câble
La figure 1 montre à titre d'exemple non limitatif la courbe des épaisseurs -a de l'armure élastique, faisant l'objet de la présente invention, Prises par rapport au diamètre intérieur de celle-ci) -d en fonction des pas de câblage -h prie également par rapport au diamètre -d. L'exemple non limitatif de la fig. 1 se rapporte à une armure en acier dur, d'une résistance à la traction de 70/80 kg/mm2, dont la limite élastique 6. = 35 kg/mm2 et le module d'élasticité E = 20.000 kg/mm2.
La plue faible pression interne du câble à froid a été fixée à 15 kg/om2 et la dilatation thermique relative du diélectrique à 0,027.
On distingua clairement à la fig. 1 qu'au minimum de l'épaisseur relative 'µ indiqué par le point M correspond une valeur distincte et unique m. du pas de câblage relatif m = h/d.
On peut calculer la valeur de l'épaisseur relative minimum (a/d) min. de l'armure élastique faisant l'objet de la présente invention ainsi que la valeur du pas de câblage relatif m. = ho/d de l'armure correspondant à la valeur (@) m in., en utilisant les formules mathématiques établies à cette fin par le demandeur de brevet et qui sont données ci-dessous à titre d'exemple non limitatif.
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L'angle [alpha] que font les éléments hélicoïdaux de l'armure élastique avec l'axe du câble peut être calculé suivant l'invention d'une manière générale d'après la formule..
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.
8ln . \ /2 ......l f1 V3 où #1/1 signifie l'allongement élastique unitaire admit pour les éléments d'armure tandis que #vi est l'augmentation relative du volume de l'âme du câble vi priée par rapport à non volume inital vi situé à l'intérieur de la gaine d'é- tanohéité, quelle que soit la cause de cette augmentation de volume, thermique ou Mécanique, due par exemple à la mise sous pression préalable. En ce qui concerne le facteur f1,c'est un coefficient de correction dû au fait que le diamètre extérieur de l'âme du câble, qui peut être assimilé au diamètre intérieur de la gaine d'étanchéité, n'est pas identique au diamètre intérieur de l'armure élastique.
Le coefficient f1 peut être calculé en fonction des propriétés mécaniques et thermiques des matières constituant les couches intermédiaires situées entre l'âme du câble et son armure élastique. Il peut être assimilé, selon l'invention, en première approximation à la valeur f1 = (da/di)2 au cas où la matière de la couche intermédiaire se déforme en gardant sensiblement son volume constant. Dans cette formule, da est le diamètre intérieur de l'armure élastique et di le diamètre extérieur de l'âme du câble.
Par contre, si l'on peut admettre que la déformation des couches intermédiaires se produit,4 épaisseur constante de celle-ci, le coefficient f1 peut être assimilé à la valeur f1 =
Si l'on considérait un câble hypothétique dont la pression interne à la plus basse température de service serait égale à la pression atmosphérique, et si l'on désignait par [alpha]. l'angle de câblage de son armure, calculé d'après la formule
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citée ci-dessus, l'angle de câblage [alpha] m de l'armure élastique faisant l'objet de la présente invention et caractérisée par son épaisseur minimum serait déterminé par la formule,.
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sin <XIII. J 2' lin . - \ / .Ti.
#vi où (#vi/vi )t signifie augmentation relative du volume de l'âme du câble due uniquement à sa dilatation thermique.
Une autre définition des conditions déterminant l'épaisseur minimum de l'armure élastique faisant l'objet de l'invention peut être donnée en utilisant d'autres paramètres du problème. Si on désigne d'une part par 6e la contrainte longitudinale dans les éléments de l'armure correspondant à la limite d'élasticité du métal les constituant, par - la contrainte se produisant réellement dans les mêmes éléments à la pression initiale à la plus basse température de service, par exemple à -20 C, et par #2 la contrainte analogue à la température maximum d'utilisation, par exemple à +80 #1, et si l'on déficit d'autre part lee coefficients k1 = o1/#e et k2 = o2/#e, dont les inverses 1/k1 et 1/k2 sont les coefficients de sécurité pris par rapport à la contrainte limite #e,
la condition pour le minimum d'épaisseur de l'armure élastique ' faisant l'objet de la présente invention peut être déterminée d'après celle-ci par l'expressions-
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k Pt 1 1 .r.i P2 #;#rs# 6"2 2 (1 ##') Les notations (#Vi)v1)t et f1 ont la môme signification que dans les formules précédentes, tandis que p1 et p2 sont les pressions exercées par l'armure sur le câble respectivement à la plus basse et à la plus haute des températures de service.
Les expressions mathématiques citées ci-dessus et
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destinées à dëteïwiaey '6p*lxur minima de 3.<tMMMM i3.rrtr faisant l'objet de l'invention, tout de* formules approximative* mais aises r11oureu... pour assurer un calcul sttffi*io B#st précis et ont été données à titre d'exeaple non liait**!** D'autres formulée mathématique.
ayant le atjee but pouvout étw établie$ et employé*$ aux fins vision par la présenta iavintioa en utilisant soit d'autres paramètres physiques soit d4autres hypothèses simplificatrices Inhérentes au roblirrNr et donnant le résultat final Avec un autre degrè d'approximation# soit encore en appliquant différent** transformation% mathématique tout en restant dans l'esprit de l'invention et sans limiter le domaine de non application.
Etant donné que l'allure de la courbe de l'épaisseur
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*relative de l'armure élastique 1 m t (a) est relativement plat* aux environs 1* son minimum. il n'est pas nécessaire, d'après z présente invention, de choisir 18 pas de oàblffl qui correspond exactement au minimum de l'épaisseur. Par contre, on peut uti-
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lement choisir -selon l'invention- le pas de câblée de 1'r9rmure dans une zone plus ou moins large sans perte tangible des avantages que présente la valeur du strict minimum. Cette solu- tion peut être appliquée utilement, d'après l'invention, pour pouvoir employer des épaisseur$ normalisées des file, des rubans ou des tubes, et particulièrement dans le cas des armure.
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élastiques oo05éel de plusieurs couches.
D'après un autre aspect de la présente invention, à la valeur minimum de l'épaisseur de l'armure élastique faisant l'objet de cette invention correspond une valeur unique du rapport entre la pression maximum p2 dans le câble à la plus haute température de service et la pression initiale minimum
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P1 à la plus basse température d'utilisation. La fig. 1 donne à titre d'exemple non limitatif la courbe p1 en fonction des
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pas de câblage relatifs m # #µ Dans certaine cas particu- liers, on peut choisir, d'après l'invention, le pas de câblage de l'armure non pour assurer un minimum d'épaisseur de celle-ci mais pour obtenir un certain rapport désiré entre les pression
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maximum et minimal dans le câble.
L'amure élastique faisant l'objet de la présente Inventions caractérisée par la structure hélicoïdale de son éléments actifs réalisés en matière de haute résistance mécanique et de haute résilience ainsi que par son épaisseur minimum correspondant par exemple à un pas de câblage judicieusement choisi constitue déjà nous sa forme la plus simple d'une seule couche de fils ou de rubans dans beaucoup de cas une solution acceptable du problème en question, et particulièrement dans les cas des pressions initiales pas trop élevées.
Dans les cas des pressions initiales très élevées, d'autres améliorations de construction doivent y être apportées, selon l'invention, pour remédier aux inconvénients inhérents aux très fortes épaisseurs d'armure. les principaux inconvénients des armures d'une forte épaisseur sont les suivants:a) Les fils d'une forte section, aussi bien ronde que rectangu- laire ou trapézoïdale, sont difficiles à placer en hélice sur le câble d'une manière géométriquement correcte, d'où résulte une répartition inégale des pressions sur la gaine d'étanchéité en plomb ou en matière plastique.
Il existe môme un risque de déformation dangereuse de la gaine d'étan- chéité lors de la confection de l'armure. b) Les fils d'une forte section ne peuvent être mis en hélice autour d'un câble sans que d'assez importantes tensions résiduelles ne se produisent dans la section du fil.
Ces tensions résiduelles consomment d'une part une partie de l'énergie emmagasinée dans les fils lors de l'expansion ther- mique du câble et diminuent le rendement énergétique de l'ar- mure;elles rendent d'autre part le câble sujet à des tor- sions lors de la pose, ce qui est très défavoralbe pour un câble à haute tension. c) Les tensions radiales utiles dans l'armure élastique épaisse ne sont pas réparties de manière uniforme dans la section de
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l'armure. Elles sont plus élevées & la surface intérieure de celle-ci et plus faibles à la surface extérieure tandis que l'énergie emmagasinée dans l'armure est proportionnelle à la tension moyenne.
Il en résulte une réduction de la sont élastique utile du métal de l'armure, les tensions maxima ne pouvant pas dépasser la limite élastique divisée encore par un coefficient de sécurité. d) Il est assez aisé de calculer, d'après les méthodes propres à la théorio de l'élasticité, que le module d'élasticité équivalent, oui correspond à la tension moyens dans l'ar- mure ou dans une frette épaisse, est plus éleva que le mo- dule d'élasticité conventionnel du métal, ce qui contraint le constructeur à augmenter aussi bien les pas de câblage que l'épaisseur de l'armure.
Un remède partiel aux inconvénients mentionnés cidessus peut être apporté, selon l'invention, en exécutant le câblage des fils de l'armure avec détorsion totale ou partielle à des degrés divers, dépassant môme si nécessaire la torsion propre au câblage - remède qui, pour des raisons technologiques, ne peut être appliqué qu'aux fils d'armure ronds. Un autre moyen visant le môme but consiste, selon l'invention, en l'utilisation des fils préformés en spirale lors de la confection de l'armure. Pour réaliser aussi bien la détorsion des fils de l'armure élastique, faisant l'objet de l'invention, que leur préformation en spirale, on peut utiliser diverses machines, divers dispositifs et outils connus ou conçus exprès à cette fin, tout en restant dans l'esprit et dans le domaine d'application de la présente invention.
Pour assurer à l'armure élastique faisant l'objet de la présente invention l'utilisation aussi complète que possible des propriétés élastiques des matériaux la constituant et pour obtenir son rendement énergétique optimum, celle-ci doit, -d'après l'invention-, être constituée de plusieurs couches relativement minces par rapport à leur diamètre et dont les déplacements radiaux dus à la dilatation thermique de l'Ame du
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câble doivent tire rigoureusement coordonnés, de sorte qu'elles doivent être considérées comme un seul mécanisme, dont les diverses couches ne sont que les éléments constitutifs,
Il y a lieu de souligner que chaque couche d'un armure élastique à couches multiplet n'est pas uniquement solli- citée par la pression interne du câble par l'intermédiaire des couches qui se trouvent en dessous d'elle mais aussi par la pression des couches situées au-dessus de la couche en question, pression qui agit dans le sens opposé à la pression interne du câble, comme le montre d'une manière schématique à titre d'exemple non limitatif la fil. 2.
La fig. 2 représente d'une manière schématique la section droite d'un câble monophasé où 1-signifie son conduc- teur, par exemple en cuivre, 2-1' isolant du conducteur, par exemple en papier imprégné, et dont le diamètre extérieur est di, 3-la gaine étanche, par exemple en plomb et 4, 5,6 et 7les quatre couches d'une armure élastique, dont les diamètres intérieurs sont d1, d2, d- et d4 et les épaisseurs a1,a2, a3 et a4. La fige 2 montre encore à titre d'exemple que les quatre couches de l'armure élastique sont sollicitées respectivement par les pressions : p1 et-pg, p2 et -p3, p3 et -p4 ainsi que P4 et -p5.
Afin qu'on puisse mieux se rendre compte de l'importance d'une coordination élastique des couches d'une armure élas- tique complexe, il faut rappeler que la déformation radiale d'une armure ou d'une couche de cette armure ne dépend pas seulement des propriétés mécaniques du métal la constituant en général et de son module d'élasticité en particulier, mais aussi de la forme géométrique de l'armure, c'est-à-dire de la section des fils, de leur épaisseur, de l'angle de câblage et, au moins en partie, du traitement mécanique que les éléments de l'armure ont subi avant ou pendant le câblage, par exemple traction, pliage, torsion,etc.
Pour être certain que toutes les couches d'une armure à couches multiples se dilatent dans le sens radial d'une
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manière rigoureusement uniforme, il est nécessaire, d'après la présente invention, que les taux de dilatation longitudinale des éléments de chaque couche soient judicieusement choisis et que la répartition des charges entre les couches soit constante et telle que les contraintes unitaires dans les éléments de l'armure ne puissent jamais dépasser la limite d'élasticité* Si une certaine couche de l'armure se dilate, pour une raison quelconque, par exemple à cause d'une conception erronnée de celle-ci, dans le sens radial moins que les autres couches,
elle sera immédiatement sollicitée plus que celles-ci et forcé* ainsi à se dilater davantage. Dans un tel cas, la limite d'élasticité peut être facilement dépassée dans la couche surchargée et les déformations permanentes pourraient s'y produirez Si les déformations permanentes graves se sont produites, la couche en question ne peut plus contribuer dans la même mesure' à supporter l'effet commun de l'armure et ce seront les autres couches qui le supporteront davantage avec la surcharge relative qui peut atteindre la valeur n/n-1 où n signifie le nombre total de couches.
Etant déjà surchargées, les autres couches seront encore plus sensibles à la différence des dilatations radiales et une seconde couche pourrait facilement être éliminée. C'est ainsi que la perte des propriétés élastiques initiales et finalement une détérioration progressive de l'armure élastique pourrait se produire.
Pour éviter ce danger et pour assurer à l'armure élastique faisant l'objet de la présente invention la possibi- lité de remplir sa tâche en permanence, c'est-à-dire pendant un nombre de cycles d'échauffement et de refroidissement pratiquement illimité, la conception et la construction des éléments hélicoïdaux des couches constituant l'armure élastique à couchée multiples doivent correspondre, selon l'invention, aux caractéristiques suivantes!a) les déplacements radiaux des éléments hélicoïdaux de n'im- porte quelle couche de l'armure élastique, mesurés par ex.
sur le diamètre intérieur ou moyen de la couche et se pro-
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duisant sous l'influence de la dilatation ou rétrécissement thermiques de l'âme du câble et des touchée situées en- dessous et au-dessus de la couche envisagée, ainsi que sous l'influence des pressions mécaniques agissant à l'intérieur de la Saine étanche et entre lea couches de l'armure, doivent être sensiblement égaux, avec une tolérance propre à la nature physique du problème, aux déplacements radiaux des éléments de la couche extérieure de l'armure,
mesurée sur les diamètres analogues et majorés de la réduction des épaisseurs due à l'extension mécanique des couches intermé- diaires situées entre la couche extérieure et la couché en visagée de l'armure et diminuée de l'augmentation de leurs épnisseurs par la dilatation thermique; b) les rapporta numériques mutuels entre les pressions agissant entre les diverses couches de l'armure élastique et entre ces pressions et la pression existant en-dessous de l'armure ainsi que la pression extérieure, doivent être sensiblement constante et Indépendants des valeurs absolues de ces pres- sions variables avec la température du câble.
Pour réaliser les caractéristiques de l'armure élastique définies ci-dessus, les paramètres déterminant une couche quelconque de celle-ci, à savoir:- le module d'élasticité équivalent du Matériau constituant les éléments de la couche -E', la pression partielle équivalente la sollicitant -p', le ditmètre intérieur ou moyen ou un autre convenablement défiai -d de la couche, son épaisseur -a, son angle de câblage -[alpha], le coefficient de remplissage de la couche -f2, défini comme rapport entre la surface couverte par les élément$ - fils ou rubans - de la couche et la surface cylindrique totale de celle-ci doivent satisfaire, d'après l'invention,
à une expression mathématique appelée dans la suite équation de coordination élastique et dans laquelle les paramètres E', P', a, t2 et le rapport des diamètres des couchée adjacentes interviennent au moins à la première puissance, le diamètre d au moins au carré et le sinus de l'angle au moins à la quatrième puissance.
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équation de coordination élastique peut avoir, selon l'invention, en première approximation, la forme suivante donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif,. p1, d12 : p2' d22 :
p3' le 2 1 ...pu dn2 = F1:F2:F3:...Fn Dans cette expression, d, (,et d3 ... dn sont les diamètre$ intérieurs, moyens ou autres, définis avec la précision néces- saire, des couches successives de l'armure élastique dont n est le nombre total. D'une manière analogue, p', p2', p3'... pn' signifient les pressions équivalentes agissant sur chaque couche de l'armure et qui peuvent être définies, elon l'invention, avec une approximation suffisante par la formule!-
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d Pu' 1 Pk - PX+l où l'indice k se rapporte àune couche quelconque.
Dans les cas des couchée très minces dk+1/dk est sensiblement égal à 1 et pk' devient égal à pk - pk+1. lies notations F1, F2, F3 Fn sont fonction des propriétés mécaniques du ou des matériaux constituant l'armure et des paramètres géométrique. de celle-ci! elles peuvent être définies, selon l'invention, avec une précision suffisante pour les besoins de la réalisation technique par une formule relative à une couche quelconque portant l'indice k par l'expression:
= Fk = E'k ak f2k sin4 [alpha]k
Dans cette expression E'k signifie le module d'élas- ticité équivalent qui, dans le cas d'une couche d'armure mince, peut être assimilé au module d'élasticité conventionnel du métal en question. ak est l'épaisseur de la couche, f2k son coefficient de remplissage et [alpha]k l'angle que font les éléments de la couche avec l'axe du câble.
L'équation de coordination élastique des couches d'une armure à couchée multiples peut avoir une autre forme que
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celle donnée ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, selon les hypothèses simplificatrices de base, les transformations mathématiques qu'elle pourrait subir et le degré d'approxima- tion désiré, tout en restant dans l'esprit de la présente in- vention et Bons en limiter le domaine d'application.
Pour faciliter la réalisation des conditions très rigoureuses de la coordination élastique des diverses couche d'une armure faisant l'objet de la présente invention ainsi que pour des raisons technologiques, il est nécessaire -selon l'invention- d'intercaler, dans certains cas, entre toutes les couches actives de haute résistance et de haute résilience ou entre certaines d'entre elles seulement de minces couches de matière mécaniquement plus ou moins inerte comme par exemple de papier, les matières textiles,. les fibres synthétiques, les matières plastiques, etc... dont le rôle, du point de vue du travail élastique, peut être négligé en principe, mais peut aussi être pris en considération, ei nécessaire.
Le rôle de ces couches inertes consiste, selon l'invention, en premier lieu en ce que leur présence permet de réaliser les diamètres exigés par l'équation de coordination élastique indépendamment des épaisseurs des couches mécaniquement activée, ce qui est particulièrement important par exemple dans le cas des éléments d'une épaisseur égale.
Les couches intermédiaires inertes permettent aussi, selon l'invention, d'introduire certaines tolérances dans la conception de l'armure élastique, nécessaires pour pouvoir utiliser d'une part les dimensions normalisées des fils ou des rubans et d'autre part de choisir des pas de câblage dans la gamme discontinue de ceux-ci, déterminés en général par les engrenages interchangeables en nombre limité d'une armure classique.
Les couches intermédiaires inertes sont également utiles, selon l'invention, pour des raisons technologiques et
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particulièrement dans le cas de confection de l'armure élastique en plusieurs opérations. On place dana ce cas en permanence ou temporairement une mince couche protectrice en matière appropriée sur chaque couche mécaniquement active terminant une opération partielle ainsi que sur la toute dernière couche de l'armure pour éviter une dislocation et une détérioration des éléments de ces couches entre deux opérations successives.
On peut placer aussi, selon l'invention, une couche intermédiaire en matière appropriée entre la gaine d'étanohéité et la première oouohe de l'armure, pour *apurer une répartition plus uniforme des pressions entre celles-ci et pour évite!* le finale de la matière de la gaine,
Deux couchée intermédiaire. en matière appropriée par ex. en une résine synthétique convenable, placée par ex. par extrusion ou par vernissage au moyen d'une tétine, etc.., peuvent, selon l'invention, enrober étroitement une couche mécaniquement active par ex. en soie de verre ou en métal approprié pour former avec celle-ci une couche composite, stratifiée, dont les caractéristiques mécaniques sont supérieure.
à celles de la soie de verre ou du métal coule.
Pour faciliter la réalisation de la coordination élastique de l'armure à couches multiples, on peut également faire appel à un choix convenable du coefficient de remplissage f2 qui est variable avec le nombre et la largeur due élément. hélicoïdaux de la couche mécaniquement active.
Etant donné que les pas de câblage d'une mure élastique faisant l'objet de la présente invention peuvent tiré assez longs pour permettre à l'armure de suivre la dilatation thermique et mécanique de l'Ame du câble, la dernière couche de l'armure peut, selon l'invention, être couverte, outre une couche de protection temporaire, d'une gaine épaisse et résistante, par exemple en matière thermoplastique, en caoutchouc vulcanisé, en matière textile, etc... pour protéger l'armure contre la
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corrosion, la détérioration mécanique et contre la dislocation de ses éléments lors du plie du câble.
Dans certains cas, cette couche de protection peut être prise en considération, selon l'invention, en tant qu'élément actif contribuant à l'augmentation de l'énergie élastique de l'armure.
Le nombre de couche Mécaniquement actives composent une armure élastique faisant l'objet de la présente inven- tion n'est limité que par l'épaisseur de la plus mince des couches, qui peut être quelconque et choisie par des considération% de nature technologique et économique, tout en routant dans le domaine d'application de cette invention Ce nombre peut être réduit, galon l'invention, jusqu'à une seule couche pour un câble a bases pression et en utilisant des matériaux de haute résilience et de haute résistance à la traction.
Les épaisseurs des couches composant une armure élastique faisant l'objet de l'invention peuvent être soit toutes différentes soit toutes égales soit encore en partie égales et en partie différentes, tout en restant dans le domaine d'application de cette invention.
La section et la forme des éléments hélicoïdaux réalisée en Matériaux divers de haute résistance mécanique et de haute résilience, composant l'armure élastique faisant l'objet de l'invention peuvent être quelconques, sans limiter le domaine d'application de celle-ci. On peut utiliser par exemple les fils ronds, demi-ronds, ovales, demi-ovales, rectangulaires, trapézoïdaux, des rubans de diverses largeurs, des fils profilées par exemple en forme de z ,des tubes ou des éléments creux de diverses sections, etc..., tout en restant dans le domaine d'application de l'invention.
Les dimensions des sections des fils rectangulaires et trapézoïdaux relativement épais et larges, les rapports entre leur largeur et épaisseur ainsi que le diamètre moyen de la couche doivent, selon l'invention, être tels que les fils puissent
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cuivre aussi complètement que possible les déformations due$ à la flexion et à la torsion que leur impose le câblage de l'armure, pour permettre à ces fils d'être placés dans une position géométriquement correcte à la surface du câble.
La largeur des rubans minces, par contre, n'est limitée, selon l'invention, que par le danger de flambage transversal des rubans, dû à la torsion résultant du câblage. Ce flambage, rendant les rubans plus ou moins creux, augmente d'une part de manière difficilement contrôlable leur épaisseur apparente, gênant ainsi la réalisation correcte des conditions de la coordination élastique, empêche d'autre part un contact mécanique bien défini entre la gaine d'étanchéité et l'armure ainsi qu'entre les couches de celle-ci.
Par contre, on peut employer utilement, d'après un aspect particulier de l'invention, des rubans bombés d'une façon bien déterminée, dans le sens transversal, munis de deux ou plusieurs rainures longitudinales, pourvus de bords droit* ou repliés, ou même de bosses obtenues par exemple par emboutissage, etc.., en vue d'augmenter l'épaisseur géométrique du ruban sans augmentation de sa section effective, pour faciliter ainsi la réalisation des conditions de la coordination élastique.
Les fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 montront à titre d'exemples non limitatifs quelques profils de rubans conçus selon cette idée de la présente invention.
La fig. 3 représente schématiquement à l'échelle agrandie la section droite d'un ruban bombe. La fig. 4 est relative à un ruban à deux rainures longitudinales désignées par le chiffre 11 et les fig. 5 et 6 montrent respectivement les sections des rubans à bords droits et à borde replies, renseignés par les chiffres 12 et 13, tandis que la fig. 7 et la fig.8 donnent la vue et la section droite selon l'axe A-B d'un ruban muni de bosses demi-sphériques embouties, indiquées par le chiffre 14.
Selon un aspect particulier de l'invention,
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les bosses embouties peuvent être disposées-comme montré à la fig. 7-deux par deux sur des axes inclinée sous un angle [alpha], par rapport aux bords du ruban, égal à l'angle de câblage de l'armure pour faciliter la confection de celle-ci et pour augmenter sa stabilité sur le câble. On peut également utiliser, selon l'invention, des rubans munie de bosses disposées symétri- quement sur les axes inclinés sous des angles [alpha], comme montré à la fig. 9, pour permettre le câblage de ces rubans dans le sens gauche et droit.
Les bosses embouties dans les rubans peuvent avoir diverses formes dans le plan du ruban, par exemple ronde, ovale, rectangulaire, etc...,ainsi que diverses sections par exemple demi-sphérique, triangulaire, rectangulaire, etc..., tout en restant dans le domaine d'application de la présente invention.
Les rubans munis de bosses présentent, selon l'invention, l'avantage d'avoir une plus grande épaisseur géométri- que sans augmentation de la section et sans pratiquement d'augmentation de leur raideur.
Les rubans profilés, représentés à titre d'exemples non limitatifs aux figures 7, 8 et 9, peuvent être placés, selon l'invention, soit de sorte que les bosses d'une couche touchent la surface lisse de la couche voisine de l'armure, soit de sorte que les bosses de deux couches voisines s'enchevauchent mutuel- lement,
D'après une caractéristique particulière de la présente invention, le ruban profilé destiné à une armure élastique peut avoir la forme d'un z élargi. La fig. 10 montre à titre d'exemple non limitatif la section droite de ce ruban et la fig.
11 la position de quelques rubans de cette tome dans une couche de l'armure élastique faisant l'objet de l'invention. Ce ruban, d'après les fig. 10 et 11, présente, selon l'invention, deux avantages, à savoirs il permet d'une part d'obtenir en une seule opération une couche d'une double épaisseur d'où
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on premier lieu le* otbles et cordes torsadés en fila et flirta .'tall1qule et non-métallique$ et dont le module d'élasticité est plus faible que celui des fils et fibres les constituant.. On peut encor* davantage réduire, d'après l'1n-
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ventions le module d'élasticité des câbles et cordes destinai aux amures élastiques faisant l'objet de cette invention, en lee exécutant avec un centre compressible réalisé en matière textile, en fibre ou fils synthétiques, en fils textiles recouverts de plastique, etc.. ou constitué par une spirale plus ou moins ouverte, formée par un fil ou un ruban métallique ou nonmétallique.
Il est également possible, salon l'invention, d'utiliser comme éléments d'armure à module d'élasticité réduit des tresses en fils ou fibres métalliques ou non-métalliques, rondes, plus ou moins ovales, ou méplates, tressées autour d'un centre approprié ou sans celui-ci.
On peut aussi employer, d'après la présente invention, et dans le même but de réduire le module d'élasticité effectif de la couche, des tresses métalliques ou non-métalliques tressées autour du câble à protéger et constituées soit de file simples, soit de plusieurs fils mis en parallèle, soit encore de rubans de dimensions appropriées.
Les tresses métalliques ou non-métallique., par e. en soie de verre, placées autour d'un câble peuvent être, selon l'invention, enrobées d'une couche de résine synthétique appropriée pour former une couche stratifiée et pour améliorer ainsi les propriétés mécaniques de la tresse*
D'après un autre aspect de la présente invention, on peut employer pour les armures élastique. des éléments à module d'élasticité réduit, constitués par des rubans ondulés.
La forme, la profondeur et le pas des ondulations du ruban peuvent être quelconques mais choisis en fonction de la valeur désirée du module d'élasticité, de la limita élastique et de la résistance à la traction exigée par la conception de l'armure.
On peut, par exemple, donner à ces ondulations la forme de sinusoïdes, de demi-cercles, de triangles au sommet arrondi, de trapèzes, etc., sans limiter le domaine d'application de la
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présente invention.
Les fig. 15, 16 et 17 montrent schématiquement à titre d'exemple non limitatif à l'échelle agrandie les sections longitudinales des rubans présentant respectivement des ondulations régulières sinusoïdales, semi-circulaires et trapé- zoïdales à sommets arrondis et dont les axes sont perpendicu- laires aux bords des rubans.
Par contre, les fig. 18 et 19 montrent également à tire d'exemple non limitatif les vues de face et de profil d'un ruban à ondulations semi-circulaires distancées l'une de l'autre et désignées par le chiffre 15, dont les axes font avec les borda du ruban un angle [alpha] égal à l'angle de câblage de la couche de l'armure composée des rubans en question. les rubans ondulée réunissent, selon l'invention, les avantages d'une épaisseur indépendante de la section des rubans avec le module d'élasticité réduit et contrôlable dans de très grandes limites.
Un autre avantage des rubans ondulés consiste en ce*que, sous l'effet d'un effort de traction, simultanément avec un allongement dans le sens longitudinal se produit une réduction d'épaisseur permettant de résorber une plus grande augmentation de volume due à la dilatation thermique de l'âme du câble que celle résultant de l'allongement seul. Le Berne avantage peut être obtenu par des rubans bombés et rainures selon les fig. 3 et 4.
Les rubans à ondulations espacées et non-espacées, dont les axes sont inclinés par rapport aux bords des rubans, comme montrés aux fig. 18 et 19, présentent, selon l'invention, un avantage supplémentaire, celui d'être plus facilement adap. table. 1 la surface du câble ainsi que d'être utilisables en plus grandes largeurs.
Les rubans ondulés,en tant qu'éléments de l'armure faisant l'objet de la présente invention, peuvent être placés d'après l'invention soit à plat, c'est-à-dire les amplitudes des ondulations dans le sens radial du câble, soit debout, o'est-à-
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dira les amplitudes des ondulations perpendiculaires au sens radial. Au lieu des rubana, on peut également utiliser des fils ondulés de diverses formes et sections, placés à plat ou debout.
La fig. 20 montre à titre d'exemple non limitatif coupée le long de la génératrice AB et développée sur un plan, une partie d'une couche de l'arauro constituée de rubans à ondu- latione sinusoïdales placées debout, CD représentant une généra- trio$ diamétralement opposée à AB.
Les rubana ondulée représentés à titre d'exemple non limitatif aux fin, 15, 16, 17, 18, et 19, et destinée, placée à plat ou debout, à constituer des armures élastiques, peuvent être, selon l'invention, soit fabriqués avant la confection de l'armure, soit formés simultanément avec la câblage des rubana, sur les mêmes machines équipées convenablement à cette' fin.
D'après une caractéristique particulière de la préaente invention, l'armure élastique faisant l'objet de celle-ci peut être constituée entièrement ou partiellement d'éléments dont le module d'élasticité effectif dans le sens longitudinal est sensiblement égal à la valeur conventionnelle du matériau les constituant, mais qui ont la faculté de pouvoir diminuer, soue l'effet de la pression, d'une manière élastique leur épais- seur et de la retrouver après la disparition de la pression, conformément à un module d'élasticité équivalent, réduit par rapport à celui agissant dans le sens longitudinal.
La tige 21 montre à titre d'exemple non limitatif à l'échelle agrandie la vue de face et la fig. 22 la section longitudinale suivant l'axe AB d'un ruban conçu d'après cette idée de la présente invention. Sur ces figures, les chiffres 16 désignent des languettes découpées partiellement dans le ruban et repliées en forme d'un crochet en dehors de la surface plane du ruban.
Après avoir enroulé les rubans en question sur un câble, les crochets saillants et élastiques touchent soit la
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couche précédente soit la couche suivante de l'armure et par mettent la déplacement élastique de la gaine d'étanchéité du câbles Une autre forme de ruban élastique dans le sens de son épaisseur est montré. à titre d'exemple non limitatif et en échelle agrandit à la fig. 23 et la fig. 24 représenta sa section longitudinale suivant l'axe AB.
Les languette., désignées sur ces figure. par les chiffres 17, sont découpées d'un. manière telle qu'elles restent attachées au ruban à leur deux extrémités et repliées en dehors de la surface du ruban, tousforme d'une bride saillants
Pour faciliter 1* enroulement de ces rubans sur un câble, les languettes découpées peuvent être, melon l'invention,
situées deux par deux sur un axe faisant avec les borda du ruban un angle [alpha] égal à l'angle de câblage de la couche d'armurs où sont placés les rubans en question comme le montrent les fig. 21 et 23.
Les languette$ élastiques découpées dans les rubans de 1' armure élastique et les ressorts saillants qu'elles forment peuvent avoir une forme quelconque en relation avec leur fonction saint limiter le domaine d'application de la présente invention.
On peut également utiliser, selon l'invention, comme éléments de l'armure élastique permettant la réalisation d'une élasticité plus grande ou d'un module d'élasticité plue faible dans le cons transversal que dans le sens longitudinal, des corps tubulaires ou creux, en général, d'une section droite, soit fermée soit ouverte par un interstice longitudinal.
La forme de la section transversale des éléments en question, l'épaisseur de leurs parois, la largeur de l'inter- atice longitudinale la manière ou le procédé de leur fabrication, etc.. peuvent être quelconques tout en restant dans l'esprit et dans le domaine d'application de la présente invention.
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les fig.
25, 26, 27 et 28 représentent à titre d'exemple non limitatif et à l'échelle agrandie les sections droites de quelques éléments de l'armure élastique d'après cette idée de la présente invention, à savoir, la fig.25 -une section circulaire fermée, la fig.26 -une section elliptique également fermée, la fig.27 -une section non symétrique fermée, convexe d'un côté et concave du côté opposé en vue de faciliter son enroulement sur le câble, et la fig.28 -une section ovale aplatie, forcée par deux côtés parallèles réunis par deux demi. cercles et dotée d'un interstice désigné par le chiffre 18 situé sur un des deux côtés parallèles.
En vue de faciliter l'enroulement sur un câble d'une part, et pour faire varier le rapport entre les dilatations longitudinales et transversales d'autre part, les corps tubulaires ou creux en général, d'une section droite aussi bien fermée qu'ouverte, utilisés comme éléments d'une armure élastique faisant l'objet de la présente invention, peuvent selon celle-ci, être pourvus d'un seul ou de deux côtés, colt de découpes, d'interstices, d'entailles ou de fontes transversaux plus ou moins longs et larges et d'une forme quelconque par exemple rectangulaire, triangulaire, trapézoïdale, sinusoïdale ou curviligne en général, soit de plia, do rainures ou d'ondulations d'une forme et de dimensions également quelconques, choisies en rapport avec leur fonction.
Les fig. 29 et 30 montrent à titre d'exemple non limitatif et à l'échelle agrandie, respectivement la section droite et la vue d'un tube elliptique pourvu d'un interstice longitudinal désigné par le chiffre 19 et dont les borda libres sont dotés de découpes transversales marquées par le chiffre 20.
Les éléments tubulaires d'une section transversale fermée peuvent êtreselon l'invention remplie d'un fluide, de préférence d'un gaz sous pression, et être soit scellés soit alimentés par un récipient sous pression pour maintenir leur pression sensiblement constante. Le remplissage par un fluide et le scellement des tubes, s'il en existe un, peuvent être
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exécutés soit avant la confection de l'armure, soit après sa confection avant la pose du câble, soit encore après la pose du câble et utilisée pour mettre sous pression initiale son diélectrique.
les éléments de l'armure faisant l'objet de la présente invention déformables d'une manière élastique dans le sens transversal peuvent avoir, selon l'invention, la forme de leurs sections transversales avant la confection de l'armure différente de celle après cette opération; par exemple une section initialement ronde peut devenir elliptique après le câblage.
La déformation essentiellement élastique subie par ces éléments lors de leur câblage peut être utilisée pour mettre sous pression initiale le diélectrique du câbles
L'armure élastique comportant une ou plusieurs couches d'éléments présentant une forte variation élastique de leur épaisseur, capables d'absorber entièrement l'augmentation de volume de l'âme du câble et des couches au-dessous et l'armure, peut être pourvue, selon l'invention d'une couche extérieure sensiblement inextensible équivalant à une frette plus ou moins rigide.
L'armure élastique faisant l'objet de la présente invention peut être appliquée selon celle-ci aux câbles à un ou à plusieurs conducteurs d'une section transversale aussi bien ronde qu'ovale, et triangulaire ou polygonale à sommets plus ou moins arondis selon la section des conducteurs*
Dans le cas d'un câble monophasé à conducteur et à gaine d'étanchéité ovales, une partie de l'augmentation du volu- me de l'âme du câble due à la pression initiale et à la dilatation thermique se produit sans allongement du périmètre de la gaine d'étanchéité, grâce à la diminution de son ovalisation.
Une autre partie seulement de l'augmentation du volume de l'âme du câble qui ne peut pas être absorbée par le changement de l'ovalisation de la gaine est reprise par l'allongement élastique de celle-ci et des éléments hélicoïdaux de l'armure, ce qu i
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permet de réaliser cette dernière avec des pas de câblage réduits.,
Un autre avant.,. du câble monophasé à conducteur et 1 gain* d'étanchéité ovales consiste en ce que la sollicita* tion tangentielle de la saine d'étanchélité à la traction et l'allongement dt celle-ci sont plus faiblit,
étant placés en partit par la flexion.
Un câble monophasé à conducteur et à saint d'étanchéité ovales peut être muni d'une armure élastique d'un* section soit également ovale soit circulaire. L'armure élastique ovale présente cependant certains inconvénients de nature mécanique, dont les principaux consistent en ce que les pressions qu'elle exerce sur la gaine d'étanchéité du câble étant inversé ment proportionnelles aux rayons de courbure de son éléments hélicoïdaux, celles-ci ne sont pas répartie. uniformément sur le périmètre de la gaine.
Il résulte de ce fait que les forces de rappel agissant lors du refroidissement du câble principalement dans la direction du petit axe de la gaine elliptique et assurant son retour à la forme ovale initiale, deviennent de plus en plus faibles au fur et à mesure qu'on s'approche de cet état initial.
D'autre part, les composantes des pressions exercées par l'armure sur la gaine d'étanchéité dans la direction du grand axe de celle-ci, agissent dans le sens opposé aux forces de rappel mentionnées ci-dessus et gênent le retour de la gaine et de l'âme du c&ble à leur position initiale, de sorte que pour assurer ce retour, il faut faire, selon l'invention, appel soit aux moments de flexion agissant dans les sections des éléments de l'armure proches des extrémités du grand axe de celle-ci, soit aux forces indépendantes de l'armure, soit à ces deux sources d'énergie simultanément.
On peut créer, dans un câble à un conducteur et à une armure élastique ovales, toujours selon l'invention, des forces supplémentaires de rappel indépendantes de l'armure, en
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disposant en-de'loua de celle-ci$ sur la aine d'étanchéité du câble protégée par une mince couche en matière appropriée,le long des génératrices déterminées par le petit axe de la saint, au moins deux bandes de rappel bombées, épousant la partit correspondants du perlait** de la Saine d'étanchéité. Les bandes de rappel doivent être, selon l'invention, confectionnées en matière de haute résistance mécanique et de haute résilience, par exemple en acier,
et leur section transversale doit présenter un rayon de courbure égal ou plue petit à celui de la gaine d'étanchéité du câble à cet endroit et à la plus haute température de service. Les largeurs des bandes assurant le retour du cable à sa forme initiale doivent être choisies en fonction des dimensions des axes de la gaine d'étanchéité et être telles que l'effet mécanique maximum soit assuré à l'é- paisseur minimum.
Pour augmenter la flexibilité du cable dans le plan des grands axes de ses sections transversales, les bandes de rarpel peuvent présenter de chaque cote, à des distances régulières, des découpes transversales, rectangulaires, triangulaires ou d'une autre forme appropriée, s'étendant jusqu'à 45 et Marne plus de la largeur de la bande et être pourvues, si nécessaire, de plis également transversaux dans 1& partie étroite du milieu. Les bandes de rappel peuvent être fixées au câble, selon l'invention, soit par un ou plusieurs rubans en matière textile, en métal, par exemple en cuivre dur, etc.. soit par des fils ou des rubans de l'armure elle-même.
Pour augmenter le rendement mécanique des bandes de rappel, celles-ci peuvent être, selon l'invention, composées de plusieurs bandes plus minces, de largeurs différentes, placées l'une sur l'autre de chaque côté du câble. Le nombre et les dimensions des bandes de rappel peuvont être, selon l'invention, tels que la section du câble -qui est ovale au-dessus de la gaine d'étanchéitédeviont sensiblement ronde au-dessus de l'armure.
Pour assurer une position correcte des multiples bandes superposées, celles* ci peuvent être munies, selon l'invention, de rainures longitu- dinales, continues ou discontinues, de bosses embouties, de découpes d'une forme appropriée ou de tout autre élément contructif semblable, permettant un emboîtement efficace des bandes.
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La fig. 31 montre, à titre d'exemple non limitatif, la section droite et la fig. 32, la vue, d'un câble monophasé à conducteur et à gaine ovales muni de quatre bandes de rappel.
Aux fig. 31 et 32, le chiffre 21 désigne le conducteur ovale, par exemple en cuivre, 22-la couche semi-conductrice, 23-l'isolant du câble par exemple en papier imprégné, 24-un écran composé des rubans semi-conducteurs et des bandes en papier métallisé ou en métal, 25-la gaine en plomb placée avec un jeu entre elle et l'âme du câble pour faciliter la mise sous pression initiale, 26-un matelas en rubans de matière textile naturelle ou synthétique, par exemple en nylon résistant à l'abrasion et imprégné d'un lubrifiant approprié, 27-les rubans inférieurs de rappel, 28-les rainures longitudinales sur les rubans inférieure positionnant les rubans supérieurs, 29-les découpes transversales triangulaires dans les rubans inférieurs, 30-les rubans supérieurs de rappel,
31-les découpes transversales triangulaires dans les rubans supérieurs, 32-une couche de protection en matière textile, en plastique ou en une autre matière appropriée, 33-deux couches de l'armure élastique composées do fils trapézo- Idaux, 34-une couche de protection temporaire par exemple en rubans textiles, 35-la gaine de protection extérieure par ex. en chlorure de polyvinyl.
L'armure élastique de forme circulaire-, faisant l'objet de la présente invention, placée sur un câble à un seul ou à plusieurs conducteurs et à gaine d'étanchéité ovale ne présente pas les inconvénients de l'armure ovale, le retour à la position initiale y étant assuré par l'action des tensions longitudinales dans les éléments hélicoïdaux de l'armure.
Pour pouvoir placer une armure élastique d'une section circulaire sur un câble muni d'une gaine d'étanchéité ovale, celui-ci doit être garni d'un bourrage d'une forme appropriée pour rendre sensiblement ronde sa section transversale.
Il existe, d'après la présente invention, plusieurs moyens pour rendre rond un câble de section ovale. On peut tout
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d'abord placer, par exemple, par extrusion sur une gaine d'étanchéité en plomb ou en alliage métallique convenable une se- conde gaine d'une forme extérieure ronde en matière plastique ou en caoutchouc chargée d'un produit minéral ou d'un autre produit approprié pour diminuer le coefficient de dilatation thermique de la gaine. Dans le cas d'une gaine d'étanchéité en matière plastique on peut, selon l'invention, extruder une seule gaine d'une section ovale à l'intérieur et rondeà l'extérieur.
On peut aussi placer sur la gaine d'étanchéité de sec- tion ovale, le long de son petit axe, deux bandée d'une section convenable, pleine ou creuse, et les fixer au câble par rubanage, par collage ou d'une autre manière adéquate. Les bandes longitudinales peuvent être exécutées en matière thermoplastique, en caoutchouc, ou en une autre matière appropriée . Elles peuvent aussi être façonnées d'une bande en métal quelconque et pourvues de découpes transversales pour augmenter leur flexibilité. Au lieu d'être profilées elles peuvent être méplates, d'une épaisseur variable dans le sens transversal. Les divers moyens de rendre ronde une section ovale d'un câble ont été mentionnés ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs et sans restreindre le domaine d'application de la présente Invention.
Un exemple non limitatif de réalisation, selon la présente invention, d'un câble monophasé à conducteur et à gaine en plomb ovales et à armure élastique circulaire est montré à la fig. 33. Sur cette figure, le chiffre 41 désigne le conducteur à section ovale, par exemple en cuivre, 42-la couche semiconductrice, 43-l'isolant en papier imprégné d'huile, 44-la couche composée des rubans semi-conducteurs et du papier métallisé ou des rubans en cuivre, 45-la gaine en plomb, placée avec un jeu entre elle et l'isolant du câble pour faciliter la mise sous pression initiale, 46-la gaine de bourrage, par exemple en chlorure de polyvinyl, 47-une couche de rubans textiles, 48-une couche de fils méplats de l'armure élastique,
49-une couche de fils ronds de l'armure élastique placée avec une détorsion et une préformation en hélice pour éviter la torsion du câble, 50une couche de rubans textiles, 51-la gaine de protection en chlorure de polyvinyl.
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Pour fair* profiter auxcâbles à trois ou plusieurs conducteurs des avantages semblables à ceux propres aux câbles à gaine ovale, à savoir le remplacement partiel de l'extension tangentielle de la gaine d'étanchéité par la flexion, on peut, selon l'invention, mettre les conducteurs de ces câbles torsadés ensemble sous une gaine étanche commuta en plomb ou en alliage métallique approprié, d'une forme triangulaire ou polygonale à sommets arrondis et à cotes droits ou légèrement bombas.
L'armure élastique faisant l'objet de la présente invention wt destinée aux câbles de section polygonale peut, soit épouser plus ou moins fidèlement la forme polygonale de la gaine d'étanohéité, soit être circulaire. Pour pouvoir placer une armure circulaire sur une gaine polygonale, celle-ci doit être, selon l'invention, arrondie par un bourrage appliqué de la môme manière, par exemple par extrusion, que dans le cas d'une gaine d'étanchéité ovale.
Dans le cas d'une gaine d'étanchéité en matière thermoplastique placée sur l'âme d'un câble d'une section polygonale, la gaine peut être extrudée d'une manière lui donnant une forme extérieure ronde permettant l'application immédiate d'une armure élastique circulaire.
Un exemple non limitatif de réalisation, selon l'invention, d'un câble à trois conducteurs ronds, torsadés ensemble, placés sous une gaine de plomb d'une forme triangu- laire à sommets arrondis, et muni d'une armure élastique de forme circulaire est montré à la fig. 34.
Sur cette figure le chiffre 61 désigne les conducteurs en cuivre, 62-les couches semi-conductrices, 63-les isolants des conducteurs en papier imprégné, 64-les couches mixtes en rubans semi-conducteurs et en papier métallisé ou en cuivre, 65-les canaux pour la masse d'imprégnation en forme de spirales métalliques ouvertes, 66-un ruban en cuivre ou en textile avec fils de cuivre, 67-la gaine triangulaire en plomb, 68-la gaine de bourrage en chlorure de polyvinyl placée par extrusion et présentant un périmètre extérieur circulaire, 69-une couche en rubans tex-
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files, 70 et 71-deux couches en fils d'acier méplats constituant l'armure élastique, 72-une couche en ribans textiles,
73 et 74deux couches de l'armure élastique en fils d'acier méplats, 75une coucha de protection temporaire en rubans textiles, 76-la gaine de protection extérieure en chlorure de polyvinyl.
L'armure élastique faisant l'objet de la présente invention peut être appliquée, d'après celle-ci, soit aux câbles isolés au papier et aux matières plastiques par rubanage, imprégnés d'une huile fluide maintenue à la plus basse température de service, par exemple de - 20 C sous une pression de 1 à 15Kg/cm2 et plus, selon les besoins, par la tension de l'armure elle-mime sans utilisation de réservoir d'alimentation en huile, soit aux câbles isilés au papier imprégné d'une masse visqueuse maintenue à la plus basse température de service par exemple de - 20 C sous une pression d'environ 15 Kg/cm2 ou plus, selon les besoins, par la tension de l'armure sans intermédiaire d'un gaz, d'une huile, contenus dans une conduite ou dans une seconde gaine étanche,
qui peuvent par conséquent être supprimées, soit encore aux câbles isolés aux plastiques par rubanage ou au papier sec, préimprégné ou imprégné d'une masse visqueuse après la confection du câble, remplie d'un gaz approprié et maintenus à la plus basse température de service, par exemple de - 20 C, sous une pression de 1 à 15 Kg/cm2 et plus, selon les besoins et la conception du câble, par la tension de l'armure elle-même sans utilisation des réservoirs d'alimentation en gaz, le câble lui-même faisant office de réservoir d'expansion.
L'armure élastique faisant l'objet de la présente invention peut être, selon celle-ci, appliquée aux câbles à haute tension isolés aux matières plastiques par extrusion, pour maintenir sous une pression suffisante les gaz dans les poches et dans les pores du diélectrique et pour éviter le décolère des écrans intérieur et extérieur du câble. A cette fin, les câbles peuvent être remplis d'un gaz approprié sous une pression maintenue au-dessus d'une certaine valeur par la tension mécanique de l'armure élastique.
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Dans le cas des câbles imprégnés d'huile fluide, la mise sous pression initiale se fait, d'après l'invention, indépendamment de la température du câble, en raccordant une de ses extrémités à un réservoir d'huile par l'intermédiaire d'une pompe ou à un réservoir à expansion capables de fournir de l'huile sous pression en excès. Pour faciliter la pénétration de l'huile dans le câble, celui-ci peut, d'après l'invention, avoir des canaux de faible section et de forme quelconque amenagés soit au centre du conducteur d'un câble monophasé, soit entre! la gaine d'étanchéité et l'âme du câble, soit encore entre leo conducteurs d'un câble tri- ou polyphasé.
Selon l'invention, la section du ou des canaux à huile peut être plus faible que la section correspondante des câbles à circulation d'huile fluide classiques, munis d'une armature rigide et alimentée en permanence par les réservoirs d'huile.
D'après un aspect particulier de l'invention, le canal à huile peut être constitué par l'espace entre l'âme du câble et la gaine d'étanchéité en plomb ou en matière plastique, celle-ci pouvant être à cette fin placée avec un certain jeu.
Les détails techniques du procédé de la mise soue pression initiale du contrôle de la bonne marche de celui-ci ainsi que les moyens techniques assurant la sécurité de cette opération et la vérification de son exécution finale par les mesures physiques et électriques, peuvent être choisis d'après l'état de la technique en cette matière sans limiter le domaine d'application de la présente invention.
Dans le cas des câbles imprégnés d'une masse plus ou moins visqueuse, la mise sous pression initiale se fait d'après l'invention de la môme façon que dans le cas des cûblee imprégnés d'huile fluide, sauf que cette opération doit être exécutée à la température à laquelle la masse d'imprégnation, qui peut être choisie exprès à cette fin, devient suffisamment fluide.
Les canaux assurant la pénétration à chaud de la
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masse visqueuse à 1'intérieur du câble peuvent être aménagée, selon l'invention, de la même manière que dans le cas des câbles imprégné$ d'huile fluide.
La mise sous pression initiale des câbles sous pression interne de gaz se fait, d'après l'invention, de manière analogue à celle des câbles imprégnés d'huile fluide,
Tous les câblée munie d'une armure élastique et particulièrement ceux isolés aux matières plastiquas peuvent, selon l'invention, être mis sous pression initiale par des ten- sinns mécaniques imposées aux éléments de l'armure et contrôlées pnr exemple pnr des dynamomètres lors de sa confection.
La fig. 35 montre à titre d'exemple non limitatif une armure élastique composée de quatre couches de fils méplats et d'une couche d'égalisation en ruban textile entre la deuxième et la troisième couche d'armure. A cette figure le chiffre 81 désigne le conducteur en cuivre, 82- le canal au centre du conduc- teur destiné à mettre le câble sous pression initiale, 63-une couche serai-conductrice, 84-1' isolant du conducteur en papier imprégné d'huile fluide ou d'une masse visqueuse, 85-une couche mixte en rubans semi-conducteurs et en papier métallisé ou en cuivre, 86-la gaine en plomb, 87-couches de protection ou d'égalisation par exemple en rubans textiles, 88-quatre couches de fils méplats constituant l'armure élastique et 89-une gaine de protection par ex.
en chlorure de polyvinyl.
Les bottes de jonction normales, les bottes d'arrêt et les bottes terminales destinées aux câbles munis d'une armure élastique* faisant l'objet de la présente invention peuvent être d'une conception et d'une construction quelconques en ce qui concerne la forme et les dimensions de réisolement des soudures dos conducteurs, le système de contrôle des sollicitations électriques, par ex. par condensateur, ainsi que les dimensions des déflecteurs des terminales et des joints d'arrêt, la protection Mécanique, la technique de confection etc.. sans limiter le domaine d'application de l'invention.
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Outre les organes habituels, les bottes de jonction et les terminales pour cibles munis de l'armature élastique faieant l'objet de la présente invention et en particulier celles destinées aux câbles à haute pression ou aux câbles soue-marines peuvent être dotées d'un ou de plusieurs dispositifs prévue pour fixer et pour maintenir sous tension mécanique les éléments hélicoïdaux de l'armure ainsi que pourvue de moyens adéquate pour Maintenir sous une pression suffisante les diélectriques
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des rd1nohmont.1 des soudures des oonduntaura ou de leurs extrémités.
L'ancrage des éléments hélicoïdaux de l'armure élastique dans une botte de jonction ou dans une terminale peut être effectué par des moyens techniques quelconque* connus, comme par exemple par vis, par brides, par anneaux coniques,etc.. sans limiter le domaine d'application de l'invention.
On peut aussi, selon l'invention, souder les extré- mitée des éléments hélicoïdaux métalliques de l'armure élastique soit à un corps de révolution d'une forme appropriée, commun pour toutes les couches de l'armure, soit à plusieurs corps ana- logues prévus séparément pour chaque couche de celle-ci et fixés à l'intérieur de la boîte.
On peut également, selon l'invention, coincer les extrémités des éléments de l'armure élastique, introduite. couche par couche à l'intérieur d'un corps de révolution d'une forme appropriée et fixé lui-même à l'intérieur de la boite, en écrasant une partie de ce corps prévue à cette fin ainsi que les extrémités des éléments de l'armure élastique y introduites par exemple au moyen d'une presse hydraulique.
On peut, toujours selon l'invention, étaler les extrémités des éléments hélicoïdaux do l'armure élastique d'une manière appropriée à l'intérieur d'une enceinte fermée prévue à cette fin, à l'entrée ou aux entrées de la botte et y faire couler soit une résine durcissable par exemple une résine époxyde ou une autre résine appropriée, soit un alliage métallique présentant une température de fusion relativement basse
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par exemple un alliage à basé de plomb et d'antimoine ou un autre alliage approprié.
Dans le cas d'utilisation d'alliages métallique$ coulés comme moyens de fixation des extrémités des éléments de l'armure dans une boîte de jonction ou dans une boite terminal* en peut,! selon l'invention, y prévoir soit des séparateurs en matière résistante à la chaleur et et 'un. faible conductivité thermique soit rift. canaux de souflage de l'air de refroidies * ment. soit les deux moyens simultanément pour protéger les parties du câble sonsibles à la température contre un endommagement par la chaleur.
La fig. 36 montre d'une manière schématique et à titre d'exemple non limitatif la fixation des extrémités des éléments hélicoïdaux d'une armure élastique dans la partie inférieure d'une boite terminale. A cette figure, le chiffre 91 désigna l'Orne du câble, 92-la gaine d'étanchéité en plomb, 93les couches de protection par exemple en rubans textiles, 94les extrémités des quatre couches de fils trapézoïdaux de l'armure élastique ropliées en forme de crocheta, 95-les ligatures en fils ronds ou les brides serrant les file de l'armure, 96la saine de protection en chlorure de polyvinyl, 97-la partie conique inférieure de la boîte terminale en fonte grise ou rouge,
9$-le bourrage d'étanchéité par exemple en toile de juta, 99'la résine époxyde coulée à froid.
Le dispositif de fixation de l'armure élastique présenté à titre d'exemple non limitatif à la fig. 36 peut également âtre adapté aux bottes de jonction.
Dans le cas des câbles à basse pression aussi bien initiale que de service et posée dans le sol ou dans un caniveau, les extrémités des élément$ hélicoïdaux de l'armure élastique peuvent être, selon l'invention, liés mécaniquement entre eux, seulement à l'intérieur ou à l'extérieur de la boite de jonction ou de la terminale, par exemple par ligatures, par brides, par
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soudures, etc.. sans être attachées au corps de celles-ci.
Il existe, d'après la présente invention, plusieurs moyens propres à maintenir en permanence la pression nécessaire pour éviter la formation de poches remplies de gaz dans le diélectrique des bottes de jonction et des terminales.
La solution la plus simple consiste on ce que le réisolement des conducteurs d'une boite de jonction ou d'une terminale est couvert au-dessus de son écran semi-conducteur ou métallique d'une gaine étanche réalisée par exemple en plusieurs couches de polyéthylène ou d'une autre matière appropriée et frottée par une armure plus ou moins rigide dont la dilatation élastique n'est pas cependant suffisante peur absorber l'augmentation de volume dos réisolements et peut môme être nulle. L'espace libre entre les réisolements des conducteurs et la boite de protection ou l'isolateur de traversée peut être rempli d'une masse isolante ou d'une résine appropriée.
Le volume total de réisolemont étant faible, sa dilatation thermique non compensée par la dilatation de la frotte peut être absorbée par les tronçons voisins du câble.
Pour limiter et répartir sur une longueur convenable du câble cette augmentation supplémentaire du diamètre de l'armure élastique du câble, celui-ci peut être entouré à proximité immédiate de la boite, sur une distance déterminée par la conception du câble -par exemple d'un mètre- d'un tube ou d'une spirale métal- lique à spires jointives, suffisamment résistants et d'un dia- mètre intérieur égal au diamètre maximum admissible du cable à la plus haute température de service.
Un autre moyen de maîtrise des pressions dans le réisoloment des boiter de jonction et (les terminales consiste, selon l'invention, en ce que celui-ci soit entouré d'une trotte élastique et résiliente capable d'absorber entièrement la dilatation thermique du diélectrique et de le contrrindre à revenir à son volume initial.
Cette frotte élastique peut être composée, selon l'invention, de cibles en fils métalliques, d'une ou plusieurs tresses, de rubans métalliques ondulés, de tubes ondulés, etc.... ou d' u n e combinaison des
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divers éléments élastiques proposés par la présente invention pour l'armure élastique des ombles,
La frotte de réisolement peut être, selon l'invention, élastique sur une partie et rigide sur une autre partie de celui-ci.
On peut utiliser, selon l'invention, aussi bien pour les bottes de jonction que pour les terminales, des réiso- lements entourés entièrement ou partiellement d'une gaine étanche élastique mais non résiliente et non frottée soumise à une pression anpropriée d'un gaz remplissant l'intérieur de la boite.
On peut, toujours selon l'invention, supprimer la gaine étanche entourant le réisolement du joint ou de la terminale et remplir partiellement l'intérieur de la botte d'une masse d'imprégnation identique à celle du-câble et recouvrant entièrement le réisolement en réservant d'autre part une partie suffisante de l'espace intérieur de la boite au gaz sous pression nécessaire pour supprimer la formation de poches dans le diélectrique.
D'après une autre idée de la présente invention, on peut enfermer les soudures réisolées des conducteurs d'une boite de jonction et les isolants renforcés d'une terminale dépourvus d'une gaine étanche, dans une boite dotée au moina partiellement de doubles parois. Une partie au moins des parois intérieures doit être élastique, constituée par exemple par un tube ondulé ou par une membrane quelconque, tandis que les parois extérieures servant de protection mécanique doivent être rigides et résis- tantes.
L'enceinte formée par les parois intérieures et contenant le ou les réisolements doit être remplie complètement de la masse d'imprégnation identique à celle du câble, tandis que dans l'espace entre les parois doubles doit être Introduit un gaz sous pression nécessaire pour supprimer la formation des vacuoles et des poches dans le réisolement des bottes de jonction et des terminales.
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Au lieu d'exécuter les boites de jonction et les terminales avec des parois doubles, on peut selon l'invention, incorporer à l'intérieur de celles-ci des cellules compressible$ d'une forme toroïdale ou quelconque, remplies d'un gaz sous une pression appropriée.
D'après une autre caractéristique de la présente invention, le réisolement des soudures et des extrémités du conducteur des terminales peut être, pour éviter la migration de la masse d'imprégnation, constitué soit de rubans adhésifs ou non, en polyéthylène, en polycarbonate ou en une autre matière plastique appropriée, soit par une résine durcissable par exemple résine époxyde ou une autre résine appropriée, coulée dans la boite, autour de la ou dos soudures ou des conducteurs de la terminale.
La botte de jonction dont la ou les soudures des conducteurs ont été isolées de manière mentionnée ci-dessus et munies du ou des serre-fils étanches supprimant toute circulation de l'huile ou de la masse d'imprégnation le long du ou de conducteurs peut être utilisée selon l'invention comme une boite d'arrêt,
Pour faciliter l'évacuation de l'air de la partie du rdisolement remplie de résine coulée et soumise à des sollici- tations électriques, l'écran du réisolement et particulièrement des déflecteurs coniques pourrait être réalisé, selon l'invention, en tôles perforées, en tresses extensibles, ou en filets de fils métalliques, etc.. La tresse extensible présente, selon l'invention,
l'avantage d'être capable de forcer un déflecteur présentant le profil le plus proche du profil théoriquement le plus favorable du point de vue de la répartition des sollicitations électriques aussi bien radiales que longitudinales en formant sensiblement une surface équipotentielle. les câbles munis de l'amure élastique faisant l'objet de la présente invention peuvent être soit posés direc- tement dans le sol, entourés de sable et. protégés par des couvrecibles ou par des dalles en béton, soit tirés dans des caniveaux
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ou dans des tubes garant lisant la libre dilatation de l'armure élastique.
Une solution assurant efficacement la liberté de la dilatation de la gaine élastique et une protection mécanique suffisante du câble peut être obtenue, selon l'invention, par des caniveaux formés autour des câblas après leur pose. A cette fin, les câbles sont posés de la manière habituelle dans le sable homogène de préférence, sans poussière ni terre, et recouverts d'une couche de 8-12 cm d'épaisseur de môme sable.
Après avoir gonflé les câblée jusqu'au diamètre correspondant à leur dilatation maximum en augmentant par exemple la pression de l'huile ou du gaz à l'intérieur, ou en les chauffant par courant électrique basse tension, on arrose abondamment le sable entourant les câbles soit d'un mélange dilué de ciment et d'eau, soit d' une solution de silicate de soude utilisée, par exemple, pour la construction des routes, soit encore d'une suspension aqueuse d'une résine synthétique utilisée pour la fixation des terrains mobiles, soit encore d'une autre solution ou suspension appropriée.
Immédiatement après l'arrosage, on peut couvrir le tracé des câbles de dalles ou de briques et remplir la tranchée de terre environnante ainsi que dégonfler les cibles dans un délai plus ou moins long selon l'agent de fixation du sable utilisé.
Pour éviter que l'agent de fixation du sable ne colle à la gaine protectrice du câble, celle-ci peut être recouverte soit d'un film d'une graisse quelconque soit d'une couche imperméable continue ou rubanée, non adhérente à la gaine du câble, par exemple en matière plastique appropriée.
Une autre solution de réalisation des caniveaux formés autour des cables après leur pose consiste, selon l'intention, en ce que, au lieu d'arroser les câbles gonflés ou dilatés après la pose dans le sable, d'une solution fixant celui-ci, on les recouvre d'un mélange maigre de ciment et de sable, donnant un béton friable mais suffisamment résistant à la pression, ou d'un mélange de sable et de linnts liquides pro- posés précédemment pour arrosage*
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Un avantage supplémentaire de 1'installation des câbles à gaine élastique dans des caniveaux formée autour de ceux-ci après la pose, consiste en ce que la gaine élastique peut être protégée ainsi contre les déformations permanentes,
dépassant sa limite d'élasticité.