Produits susceptibles de reprendre leur forme à chaud.
La présente invention concerne des produits susceptible de reprendre leur forme à chaud et, en particulier, des produits thermorétrécissables et des matières à utiliser conjointement avec des circuits électriques à haute tension, par exemple des lignes ou des câbles d'alimentation, des transformateurs, des mécanismes de commutation.
Des matières polymères susceptibles de reprendre leur forme à chaud ont déjà été utilisées pour isoler et protéger des câbles électriques, en particulier, à leurs extrémités, par exemple aux épissures joignant deux câbles ou à la <EMI ID=1.1>
polymères pouvant être utilisées dans des systèmes à haute tension ont été transformées en matières susceptibles de reprendre leur forme à chaud, comme décrit, par exemple, dans les brevets anglais n[deg.] 1.284.082 et 1.303.432. Ces matières contiennent, par exemple, un polymère élastomère, un polymère cristallin, et une charge anticheminement, par exemple de l'hydrate d'alumine. On a constaté que,pour obtenir les propriétés physiques ou mécaniques voulues pour le mélange de polymères, on. limite la quantité de charge à une valeur tendant à limiter également les conditions électriques auxquelles le produit peut être soumis tout en offrant malgré tout une longévité à l'usage intéressante.
L'invention procure un produit susceptible de reprendre sa forme à chaud, en particulier un produit thermorétrécissable pouvant être utilisé avec un composant électrique à haute tension,comprenant un stratifié fait d'une partie polymère élastomère déformée de sa configuration d'équilibre et d'une partie polymère thermoplastique non élastomère et réticulée dont la résistance est suffisante aux températures ambiantes pour maintenir la partie élastomère dans une configuration déformée tandis que la partie non élastomère, en cas d'un apport de chaleur, devient insuffisamment robuste pour maintenir la partie élastomère dans sa configuration déformée. La couche du produit qui, en usage , est exposée à l'atmosphère ou est éloignée du composant à haute tension possède de préférence
des propriétés anticheminement afin de pouvoir être utilisée aux tensions de travail du câble à couvrir.
Les produits pouvant être utilisés avec un composant électrique à haute tension sont ceux que l'on peut employer avec des composants, par exemple des câbles,soumis à des tensions dépassant 1 kilovolt. Pour convenir à de tels usages, les <EMI ID=2.1>
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des dimensions, par exemple une épaisseur de paroi, qui lui per-
1 mettent d'être exposé en toute sécurité à ces contraintes.
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d'un produit creux rétrécissable, la couche extérieure étant élastomère et contenant une charge anticheminement, tandis que la couche intérieure est, par exemple, une couche cristalline, de préférence une matière cristalline à réticuler solidement
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la couche élastomère dans un état dilaté. Cette couche intérj.eure peut être une matière isolante, conductrice ou semiconductrice ou bien il peut s'agir d'une matière qui n'obéit pas
à la loi d'Ohm, c'est-à-dire une matière non linéaire. En variante, la couche extérieure peut comprendre la partie cristalline et la partie élastomère interne, la couche extérieure possédant de préférence des propriétés d'isolation et/ou de résistance au cheminement, la couche intérieure quant à elle étant de préférence conductrice, semi-conductrice ou, en variante, isolante ou possédant des caractéristiques de résistance non linéaires. Le produit peut comprendre d'autres couches ayant des propriétés appropriées,
par exemple une résistance aux solvants qui peut être obtenue notamment au moyen d'un fluoropolymère., un polymère de nitrile
ou un polymère d'acrylate, un polymère contenant du chlore, par exemple du poly(chlorure de vinyle) ou du polyéthylène chloré,
ou des propriétés de barrière arrêtant par exemple la vapeur d'eau, qui peuvent lui être conférées en utilisant des polymères de type "Saran" ou un copolymère d'éthylène et de monochlorotrifluoro-
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d'autres additifs désirés dans des cas particuliers. La configuration du produit dépend évidemment de la configuration du système à haute tension sur lequel il doit reprendre sa forme. Des produits formés essentiellement d'un cône anti-contraintes
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est également important de réaliser des recouvrements anticheminement pour les isolateurs, par exemple des isolateurs de suspension, de traction et de support, des traversées et des traverses.
Dans un câble à haute tension blindé ou protégé de façon continue, le champ électrique est uniforme le long de l'axe du
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moindre dans la région du conducteur que partout ailleurs selon l'équation suivante
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r = rayon du conducteur du câble.
Les contraintes sont donc fonction de la géométrie du câble et, en pratique, l'épaisseur d'isolation choisie doit être suffisante pour maintenir les contraintes à des niveaux acceptables pour le diélectrique en question.
Lorsqu'on termine un tel câble, on enlève l'écran ou blindage sur une distance telle qu'une rupture électrique
le long de la surface de l'isolant entre le conducteur et le blindage, ne puisse se produire. La suppression de cet écran ou blindage introduit une discontinuité dans le champ électrique de sorte que des contraintes électriques graves s'exercent sur l'extrémité de cet écran ou blindage. Pour atténuer ces con-traintes et ainsi empêcher une mise hors d'usage du câble et de sa terminaison en service, divers procédés ont été mis au point pour assurer une maîtrise adéquate des contraintes* Parmi ces procédés, on peut mentionner l'utilisation de cônes anti-contraintes (prémoulés ou préfabriqués), de revêtements résistifs et de rubans non linéaires. Parmi ceux-ci, les cônes anti-contraintes sont les moyens les plus répandus.
Les cônes anti-contraintes prolongent le blindage ou écran du câble en utilisant une matière conductrice telle que
du fil métallique, du clinquant ou des rubans sur une partie de la surface d'un cône isolant. Le cône peut être fait de rubans
en matière plastique ou en papier, de résines époxydes, de caoutchoucs, etc. Les cônes anti-contraintes augmentent le diamètre du câble à la solution de continuité et réduisant les contraintes. Ils exigent donc un espace considérable au-dessus du diamètre
du câble et exigent habituellement de la dextérité et du travail pendant la fabrication du câble.
Des cônes anti-contraintes préalablement moulés du type à glisser en place peuvent également être utilisés mais leur ajustage serré signifie que le câble et le cône doivent être fabriqués avec des tolérances étroites pour assurer un rendement optimum. On a également proposé de préparer des cônes anticontraintes en accumulant des couches de longueurs différentes
de tubes thermorétrécissables, mais ces cônes ne sont pas très pratiques car ce procédé prend beaucoup de temps et introduit
des risques de vides intercouches.
On a également suggéré (voir par exemple le brevet américain de C.J. Oatess et collaborateurs n[deg.] 3.317.655) d'uti-
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une difficulté fondamentale contrarie l'utilisation des cônes anti-contraintes rétrécissables connus, à savoir le fait qu'ils ont une section très épaisse, souvent de plusieurs centimètres suivant le type de câble en cours de terminaison, et le temps de ré-
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mauvaise conductibilité thermique des matières polymères et au fait qu'il devient difficile de garantir que des ouvriers se trouvant sur chantier fassent rétrécir ces cônes à fond.
La plus mauvaise position pour le rétrécissement est habituellement la position médiane car il s'agit de la section la plus épaisse et, comme les deux extrémités se.contractent plus rapidement, un vide subsiste souvent dans la partie médiane et rend la terminaison de câble défectueuse. Un cône anti-contraintes suivant l'invention est cependant très facile à utiliser.
En tant qu'élastomère, on peut mentionner à titre d'exemple les caoutchoucs d'éthylène et de propylène, par exemple 70% d'éthylène, 30% d'un copolymère de propylène, les caoutchoucs de silicone fluorosiliconés, les caoutchoucs de polyéthylène chlorosulfonés, par exemple les caoutchoucs Hypalon
(marque de fabrique), les caoutchoucs de polyacrylate, les caoutchoucs de polyester-polyéther, le caoutchouc naturel et les copolymères greffés du caoutchouc naturel et du méthacrylate de méthyle, ainsi que les copolymères à blocs du type ABA, par exemple du Kraton (marque de fabrique) et des polyuréthannes thermoplastiques. On peut également mentionner les terpolymères dilués à l'huile éthylène-propylène-monomère diénique, en
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butadiène, le caoutchouc styrène-butadiène, les polyéthylènes chlorés, les caoutchoucs nitrile, en particulier ceux contenant 20 à
40% en poids de chlore et les élastomères de silicone monométhyli-
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fluorés. L'élastomère peut contenir des charges ou d'autres additifs... par exemple des élastomères contenant de l'hydrate d'alumine ou un oxyde métallique de trapsition avec de l'hydrate d'alumine décrits dans le brevet allemand n[deg.] 2.050.581 ou du carbure de silicium, des argiles traitées ou non traitées ou du noir de carbone.
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rétrécissables des matières contenant des quantités de charges éle-
vées,par exemple du carbure de silicium tout en leur conservant de
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bonnes propriétés,physiques, par exemple un bon allongement jusqu'à rupture et une bonne résistance au déchirement.
En tant que matière non élastomère , on peut mentionner des polyoléfines) par exemple le polyéthylène, le poly (chlorure de vinyle) le poly(chlorure de vinylidène), lestrans-
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aliphatique).
Les deux parties peuvent être jointes l'une à l'autre par un adhésif approprié, par exemple un adhésif qui comprend
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ple un peroctoate de butyle tertiaire ou un peroxyde de dicumyle, conjointement avec un monomère poly-.non-saturé polymérisable,
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jonction intime directe. Par exemple, en façonnant la partie poly-
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Dans le cas du moulage, en particulier si les constituants sont réticulés au moyen de peroxydes organiques,
aucun adhésif n'est habituellement requis quoiqu'on arrive à améliorer la résistance au décollement de la jonction si on utilise des couches de fond sur les surfaces avant de mouler la couche suivante. Des couches de fond appropriées comprennent les peroxysilanes Thixon AP 1559 et les silanes à radicaux vinyle et
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sion mécanique, la décharge en couronne ou la gravure chimique.
Le procédé le plus adéquat dépend évidemment de la nature des deux matières à joindre.
On peut rendre le produit susceptible de reprendre
sa forme à chaud en le chauffant dans sa configuration d'équilibre jusqu'à la température de ramollissement ou de fusion cristalline de la matière non élastomère, dilatant, par exemple cette matière sur un mandrin et la maintenant dans un état dilaté tout en la refroidissant en dessous de cette température.
On peut, en variante, fabriquer un produit dont la partie éla:3tomère soit la partie interne en façonnant un tube ou un autre produit creux de la partie élastomère, que l'on dilate sur un mandrin à température ambiante. On exécute alors n'importe quel traitement de surface nécessaire ou n'importe quelle application d'adhésif et on amène un tube thermorétrécissable en matière non élastomère à reprendre partiellement sa forme sur la partie élastomère dilatée. On laisse ensuite refroidir le tout et on l'enlève du mandrin. Lors d'un réchauffage sur un substrat à couvrir, la partie susceptible de reprendre sa forme
à chaud ramollit, ce qui permet à la partie élastomère de se contracter, et reprend elle-même une forme plus proche <EMI ID=24.1>
Des produits conformes à l'invention conviennent spécialement pour dos épissuros de câbles isolants et à haute tension et certaines matières conviennent particulièrement pour la construction suivant l'invention.
L'invention procure, par conséquent, un produit destiné
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comprenant un stratifié fait d'une couche électroconductrice thermoplastique extérieure et d'une couche élastomère isolante intérieure, et éventuellement un élément rapporté électroconducteur élastomère à l'intérieur de la couche interne, la couche élastomère ayant été déformée à partir de sa configuration d'équilibre afin d'agrandir la section de son passage et étant retenue dans sa configuration déformée par la couche thermoplas- tique, la couche thermoplastique pouvant être chauffée dans un
état dans lequel elle devient insuffisamment robuste pour retenir la couche élastomère dans sa configuration déformée, le
produit se contractant ensuite autour d'une épissure à couvrir.
La configuration du produit est de préférence en sub- stance tubulaire mais elle est telle que, lorsqu'il reprend
sa forme, ses extrémités s'amincissent pour former un cône anticontraintes à chaque extrémité.
Une matière préférée pour la couche intérieure est un caoutchouc d'éthylène-propylène dilué à l'huile comportant une charge d'argile traitée au silane.
L'invention procure un procédé servant à isoler un câble à haute tension à une extrémité,suivant lequel on applique un produit suivant l'invention sur l'extrémité du câble, on élève la température d'au moins la partie non élastomère à la température critique, de sorte que le produit reprend sa
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. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1.-
On prépare la composition suivante :
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On moule la composition jusqu'à une épaisseur de paroi
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tion suivante sur la surface externe jusqu'à une épaisseur de paroi totale de 18 mm.
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ration déformée jusqu'à ce que, après chauffage, il se contracte à nouveau jusqu'à sa section originale. Il est à noter que la
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section interne épaisse Or, 7 irai), les deux dimensions étant telles que obtenues, de revenir à ses dimensions originales.
EXEMPLE 2.-
Une première couche comportant des caractéristiques
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suivanto :
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On prépare cette couche dans un broyeur de laboratoire
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2 mm,par cuisson dans un moule chauffé à 200[deg.]C pendant 10 minutes.
On prépare un tube à non-cheminement de la manière suivante :
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On moule cette couche en un tube des mêmes dimensions que celles mentionnées plus haut.
On dilate la première couche à température ambiante en introduisant dans le tube un mandrin en polytétrafluoréthylène <EMI ID=38.1>
drin en les plaçant dans de l'eau froide pendant 5 minutes après quoi on retire le tube du mandrin.
On fixe le tube à non cheminement sur la première couche par rétrécissement sur celle-ci, après avoir enveloppé la couche interne d'une épaisseur de ruban adhésif. Ce ruban est préparé suivant la formule
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pendant 5 minutes après quoi on le retire du mandrin sous la
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mesuré sur l'isolant de 26 mm).
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On prépare une première couche comme la première couche de l'exemple 2. On transfère ensuite le tube moulé et le noyau central (qui est plus long que le tube) sur un moule différent et on moule une couche sur le tout. Les dimensions généra-
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On prépare cette couche extérieure de la manière suivante :
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Le traitement de cette préparation est effectué dans un broyeur à deux cylindres comme décrit dans l'exemple 2 et est suivi d'une cuisson à 190[deg.]C pendant 12 minutes. Le tube composite est alors dilaté sur un mandrin en polytétrafluoréthylène
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stable qui peut être rétréci à chaud.
EXEMPLE 4.-
On confectionne une épissure de câble à haute tension en substance semblable quant à ses dimensions générales à celles des Fig. 7 et 8 de la manière suivante.
On moule un tube en silicone élastomère conducteur
de la composition suivante :
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16 mm de diamètre intérieur et il n'est pas enlevé à ce stade du noyau de moulage.
Les propriétés physiques du silicone conducteur sont. mesurées sur une plaque d'essai obtenue à partir de la même pré-
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On use légèrement cette couche intérieure par abras-
sion et on la dégraisse après moulage puis on applique à la bros-
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Raw Materials Ltd). On introduit la couche dans un second moule
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cissable est préparée comme décrit avec référence aux Fig. 7 et 8 et est ensuite dilatée' L'intérieur de cette couche, en même
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On laisse sécher celte couche à 60[deg.]C pendant 12 nervis pour évaporer le xylène. On fait ensuite rétrécir la couche extérieure conductrice thermorétrécissable sur les deux couches internes
au moyen d'une flamme de gaz propane. On place ensuite la triple épaisseur dans un moule et on cuit le tout à 200[deg.]C rendant 30 mi-
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à ce moment un stratifié expansé et stable. Ce stratifié est alors installé sur le câble à haute tension de 20 kilovolts décrit dans l'exemple 2,par chauffage au moyen d'une flamme de gaz pendant 90 secondes.
Divers produits conformes à l'invention seront décrits
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dans lesquels :
les Fig. 1, 2 et 3 sont des vues en coupe de trois constructions différentes d'un cône de contraintes;
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tages isolants terminant des câbles à haute tension;
les Fig. 7 et 8 sont des vues en coupe d'épissures de câbles, et
les Fig. 9 et 10 sont des vues en coupe de terminaisons de câbles.
Les dessins et, en particulier les Fig. 1 à 3,montrent un
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sur la Fig. 1, une couche conductrice 1 est appliquée sur une partie du composant ramollissable 2.
Normalement, le composant élastomère 3 est isolant mais il peut être semi-conducteur ou accuser une permittivité
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tière thermoplastique (auquel cas elle peut reprendre sa forme à chaud. En variante, la couche 1 peut être une mince feuille
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est intercalée entre une partie du composant élastomère 3 et la couche ramollissable 4.
<EMI ID=63.1> est recouverte d'uno couche ramollissable conductrice 6 tandis que lo reste est recouvert d'une couche ramollissable isolante
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Les matières préférées pour les couches sont les sui.vantes :
couche (2) : polyoléfines thernorétrécissables, en particulier
polyéthylène à basse densité ou copolymère d'éthy-
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éthylène-propylène-diène chargé d'argile,traité au silane et dilué à l'huile,
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l'huile, caoutchouc nitrile, polyéthylène chloresulfoné, polyéthylène chloré, tous ces produits .étant rendus conducteurs par addition d'une charge .particulaire conductrice , comme du noir de carbone, des poudres métalliques, etc., <EMI ID=67.1>
ticulier polyoléfines telles que polyéthylène, copolymères d'éthylène et d'acrylate d'éthyle, couche (7) : comme pour la couche (2).
La jonction entre les couches peut être obtenue pen-
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sation au peroxyde) ou au moyen d'adhésifs. La technique de moulage est préférable.
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temps de contraction d'environ 60 secondes peuvent être obtenus <EMI ID=70.1>
La Fig. 4. montre schématiquement un ensemble à utiliser pour isoler une terminaison de câble à haute tension comprenant un tube cylindrique 9 et plusieurs coiffes 8 dont deux
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élément ramollissable 10 et un second élément élastomère 11 qui
est avantageusement un élément anticheminement. Comme indiqué en détail à la Fig. 5, le tube cylindrique 9 peut comprendre une couche
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de préférence semi-conductrice ou non-linéaire, ci,il sert à échelonner les contraintes pour l'extrémité du câble sur laquelle il doit être installé. En variante, comme or*, peut le voir à la Fig. 6, la couche extérieure 13 peut être une couche ramollissable et anticheminement et la couche intérieure 14 peut être élastomère, de préférence semi-conductrice ou non linéaire.
11 est à noter également que les coiffes modulaires 8
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verre-résine époxyde en vue de former un isolateur de structure. Des nombres appropriés de coiffes 8 avec des jupes de rayons différents sont simplement rétrécies sur le tube, de préférence au moyen d'une couche adhésive ou d'une couche de mastic entre le tube et la coiffe. Dans la construction de l'isolateur, la coiffe inférieure est rétrécie sur un stratifié cylindrique semblable à celui de la Fig. 5. comme dans la terminaison,, sauf que <EMI ID=74.1>
isolante 54 qui, lorsqu'elle a repri� sa forme
est en substance un tube comportant des parois extérieures allant en s'amincissant à chaque extrémité pour donner des parties
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plastique réticulé extérieur conducteur 56 d'une épaisseur de paroi en substance constante.
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Les dimensions approximatives appropriées du manchon sont, à titre d'exemple uniquement, les suivantes:
longueur totale 38 cm longueur de l'élément inséré 13 cm longueur intérieure totale
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épaisseur de l'élément inséré 2 mm épaisseur de la couche inté
rieure 16 mm épaisseur de la couche extérieure 3 mm
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3. diamètre intérieur maximum après reprise à chaud :
20 mm
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6. essai do longévité à courant alternatif de 45 kilovolts : résistance 80 heures sans détérioration des propriétés de décharge.
Comme matières préférées pour les composants on peut mentionner :
Elément inséré Parties en noies
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peroxyhexyne-3
Les propriétés physiques principales sont :
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Couche interne Parties en poids
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Couche extérieure Parties en poids
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un peroxyde ou un adhésif .
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exemple, lorsque l'on désire attacher un câble.spécialement un câble à haute tension,à un appareil tel qu'un transformateur ou
<EMI ID=89.1> 111 est relié à un connecteur 110 qui part d'un transformateur
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ont été omis. Une douille en résine époxyde 105 part également du bloc 104 et est traversée par le connectez:,@ 110. Un manchon désigné dans son ensemble par la référence 106, conforme &. l'invention,comprend un élément élastomère isolant 107 et une couche conductrice ramollis sable 108 qui, lorsque le manchon est dilata, maintient le composant élastomère 107 à l'état déformé.
A l'intérieur de la partie centrale de l'élément élastomère 107; se trouve un élément inséré conducteur 109. Cet élément est positionné sur la jonction formée entre le conducteur ICI et
le connecteur 110. Apr�s rétrécissement du manchon 100$ on peut faire rétrécir une douille isolante, non représentée, pour cou-
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et les éléments correspondants portent les mêmes références. Le manchon représenté comprend un élément inséré 112 en matière
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linéaire ou non linéaire, -et un élément thermoplastique extérieur réticulé 113 possédant avantageusement des propriétés d'anticheminement. Le manchon est rétréci sur la terminaison et l'élément inséré élastonère 112 est placé sur l'extrémité du blindage 103 et sur une partie de l'isolant 102.
Lorsque le câble pénètre suivant une ligne parallèle à
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des Fig. 9 et 10 peuvent être utilisés, le produit comportant
un coude à angle droit à un endroit approprié de sa longueur.
On peut voir que, par le rrocédé et le produit suivant l'invention,, on obtient un moyen souple pour isoler ot encapsuler des terminaisons à haute tension de.tout type et de toute configuration au moyen d'un reconvi-ement très flexible et adaptable
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Glossaire
Les produits dont les noms commerciaux ont été mentionnés. ci-dessus ont probablement la constitution ci-après.
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de polymère et est vendu par la Société Uniroyal Limited.
2. Le carbure de silicium (qualité F1200/3) est vendu
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boxylique non saturé qui pourrait être l'acide méthacrylique). Les diverses qualités en cause sont les suivantes :
<EMI ID=97.1> indice de fluidité à l'état fondu de 150 et un indice d'acide de 6.
<EMI ID=98.1>
d'un indice de fluidité à l'état fondu de 3 vendu par la Société Union Carbide.
<EMI ID=99.1> silicone d'une dureté Shore de 60, exempt de catalyseur et contenant à peu près 2% de méthylvinylsiloxane. b) le produit EP 5567U est un élastomère de silicone conducteur contenant, croit-on, du noir de carbone. Sa résisti- <EMI ID=100.1>
Angleterre depuis janvier 1968.
c) le produit EP 6024 est une pâte de silicone pour l'enduction d'étoffes à haute résistance. <EMI ID=101.1>
peroxyde de dicumyle sur une charge de carbonate de calcium précipitée que fabrique la Société Hercules Powder Co.
9) le produit Chemlok 607 est un adhésif qui est, croit-on, une résine de silicone modifiée vendue en Angleterre
<EMI ID=102.1>
Hughson Chemical Corp. des Etats-Unis d'Amérique.
10. le produit Thixon AP 1559 est un agent d'adhérence
<EMI ID=103.1>
butyle, etc. Sa composition n'est pas connue. Le produit est fabriqué par la Société Dayton Chemical Product Division or Whittaker Corp. et vendu cn Angleterre par la Société Compounding Ingrédients Ltd. Ces informations sont reprises de l'article <EMI ID=104.1>
en janvier 1973.
REVENDICATIONS
<EMI ID=105.1>
destiné à être utilisé avec un composant électrique
à haute tension , comprenant un stratifié formé d'une partie polymère élastomère qui est déformée de sa configuration d'équilibre et une partie polymère thermoplastique non élastomère réticulée possédant une résistance suffisante à température ambiante pour maintenir la partie élastomère dans une configuration déformée, la partie non élastomère, lorsqu'on la chauffe, devenant cependant insuffisamment résistante pour maintenir la partie élastomère dans sa configuration déformée*