~109533 La présente invention concerne des câbles électriques souples à isolant ondulé et leur procédé de fabrication en continu.
Pour de nombreuses applications, il est nécessaire de disposer de câbles électriques souples, soit en raison des trajets qu'on leur impose lors de l'installation ou encore parce que l'appareil auquel ils sont reliés est susceptible d'effectuer des mouvements fréquents et de plus ou moins grande amplitude.
Dans ces câbles, la souplesse de l'âme conductrice est obtenue en associant des brins élémentaires de faible diamètre, souvent inférieur au millimètre et pouvant descendre jusqu'au dixième de millimètre.
Les isolants classiques, tels que les polymères thermoplastiques, possèdent, à des températures voisines de l'ambiante, une souplesse généralement considérée comme suffisante. Mais, il n'en est plus de même aux basses tempéra-tures que l'on peut rencontrer dans la nature ou dans les installations cryogéniques où ces isolants perdent la plus grande partie de leur souplesse.
De même, des isolants spéciaux, par exemple à base de dérivés fluorés, particulièrement recherches pour leurs qualités diélectriques et leur résistance au feu, possèdent une raideur qui les rend inutilisables dans la fabrication des câbles souples isolés autres que ceux de très petites dimensions.
Pour résoudre cette difficulté, on a tenté pour des petites longueurs de câbles, d'utiliser comme isolant un tube souple, ondulé, en matière isolante que l'on enfile sur l'âme conductrice. Mais, cette solution est inapplicable lorsqu'il s'agit d'isoler des centaines de mètres et même des kilomètres de câbles. Elle est, en outre, relativement onéreuse; et, du fait du jeu important indispensable entre le tube souple et l~âme pour permettre llenfilage~ on enferme un ~olume d~air important dans le cable a~ec les inconvénients que l'on sait.
Selon la présente invention, il est prevu un câble électrique souple, de longueur indéfinie, muni dlune matière isolante qui est rigide à l~état massif, comprenant une âme conductrice~des éléments profilés prévus autour de ladite âme, ladite matiere isolante comprenant un isolant solidaire de ladite ame conductrice et ne laissant avec elle q'un espace libre reduit, ledit isolant etant muni d'ondulations supportes par lesdits elements profiles.
Selon la présente invention il est aussi prévu un procedé
de fabrication d'un câble électrique, souple, de longueur indéfinie ayant une âme conductrice munie d'une matière isolante qui est rigide a l'état massif, caractérisé en ce qu'on dispose autour de ladite ame conductrice des élé-ments profiles et en ce qu'on depose ladite matière isolante sur ladite âme munie desdits elements profiles de sorte a ce que ladite matière isolante forme des ondulations suppor-tees par lesdits elements profiles.
L'expression " support" qu'on peut rencontrer dans la description designent le ou les conducteurs nus, ou dans certains cas, recouverts d'une première couche isolante souple de caoutchouc ou plastique souple ou semi-conductrice.
De même, l'expression " relativement rigide" qu'on rencontre dans la description peut être expliquer comme suit.
Les electriciens parlent de " câbles souples" et de " câbles rigides~', ce dernier terme signifiant que le câble ne s'adapte pas spontanement aux irregularites du trajet sur lequel on le pla~e (changements brusques de direction, à angle droit, par exemple). Les isolants du type " fluorocarbonesl' (Teflon et analogues), sont consideres comme " rigides"
.
, ~ la temperature ambia~te~ et a foxtiorl~ ~ froid~ ~ noter que, ~relati~e~ent rigide~ et ~' is~a~t rigide ~
l'etat massif" sont des équi~alents d~ns cette demande.
Dans un mode de réalisation, l~élement profilé
est creux.
Parmi les moyens de déposer llisolant sur le rapport figurent notamment l'extrusion et le rubanage.
Les figures qui suivent données à titre d'exemple explicitent les dif~érents modes de mise en oeuvre de l'in-vention.
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un câble selon l'invention dans lequel le profilé a la forme d'anneaux successifs disposes transversalement.
Les figures 2 à 7 representent, en coupes longitudinales, des câbles selon l'invention, dans lesquels les profilés sont enroulés hélicoidalement le long du câble.
La figure 6 concerne un câble multiconducteurs et la figure 7 concerne un câble dans lequel l'ame a éte preala-blement recouverte d'une couche semi-conductrice.
Sur la figure 1, le cable souple 1 dont les brins élémentaires sont représentés schématiquement, est muni d'un série d'anneau transversaux 2 constitues par un jonc élastique.
.. . . .... . .. . _ . .
.:
L'isolant 3 a été déposé par extrusion et a ainsi formé une série d'ondulations transversales 4. La section du jonc peut ; être circulaire, mais également de toute autre forme : ellipti-que ou polygonale, par exemple. Le volume de l'espace vide 5 dépend de la forme du profilé.
Sur la figure 2, l'élément profilé est constitué par un tube 6 dont l'écrasement, lors d'une flexion du câble, améliore encore la souplesse de la gaine isolante. Le tube 6 est enroulé en hélice tout au long de l'âme.
Sur la figure 3, le profilé 7 également enroulé en hélice, est à section étoilée, ce qui augmente encore la capacité de déformation de la gaine ondulée, mais augmente quelque peu le volume d'air emprisonné entre l'isolant 3 et l'âme 1.
Sur la figure 4, le profilé 8, également enroulé en hélice, est tubulaire et à section approximativement triangu--laire.
En choisissant pour l'enroulement hélicoidal du profilé un pas sensiblement égal ou, au contraire, nettement différent du pas du toronnage de l'âme et, de meme, en choisis-sant un pas de même sens ou de sens contraire, on peut faire varier quelque peu la souplesse de l'ensemble, en fonction `-des caractéristiques d'utilisation.
Il est possible, comme on le voit sur la figure 5, d'utiliser plusieurs profilés distincts, 9, 10, 11 pleins ou creux ou de section quelconque, enroulés en hélices distinctes.
La figure 6 montre une variante d'exécution dans laquelle le câble souple est un câble qui comporte deux conduc-teurs 12 et 13 avec un premier isolant 14 sur lequel on a appliqué conformément à l'invention, un profilé 15 supportant l'isolant ondulé extérieur 3. La même disposition est appli-cable à des câbles multifilaires.
' La figure 7 montre une variante d'exécution dans laquelle l'âme conductrice a ét~ préalablement munie d'une couche de revêtement semi-conducteur.
Dans le cas des figures 6 et 7, l'isolant ondulé 3 est donc solidaire de l'âme conductrice au travers d'une couche intermédiaire elle-même isolante ou semi-conductrice.
Dans tous les cas, une flexion du câble, même sur un faible rayon de courbure n'entraîne pratiquement pas de déplace-ment de la gaine ondulëe par rapport à l'âme conductrice.
Grâce aux ondulations, supportées par le profilé, les déformations de la gaine lsoiante, en compression ou en extension, s'effectuent dans le domaine de déformation élasti-que de la matière constituant l'isolant de sorte que, après une flexion, le cable ne conserve pas de déformation permanente.
Le procédé de fabrication en continu des câbles souples isolés selon l'invention comporte la mise en place du profilé et le dépôt de l'isolant.
Le profilé peut être mis en place sous forme d'une succession d'anneaux thermo-soudés, comme dans le cas de la A, 20 figure 1. Cependant, il est souvent plus commode, surtout dans le cas de profilés tubulaires, de les enrouler en une ou plusieurs hélices comme dans le cas des figures 2 à 7, hélices dont le pas et le sens peuvent être choisis en fonction du degré de souplesse désiré, un pas de même sens et de même j amplitude que celui du toronnage de l'âme conductrice assurant ; le maximum de souplesse.
Le dépôt de l'isolant est effectué dans une tête d'extrusion, selon les techniques actuellement mises en oeuvre pour la fabrication, en continu, des câbles isolés. L'isolant, extrudé à l'état pâteux, forme les ondulations grâce à une dépression contrôlée et se fige au contact du support.
Le dépôt de l'isolant peut également être effectué
par rubanage. Dans ce cas, il est nécessaire de soumettre le câble rubané à une source de chaleur qui permet de former les ondulations sur les profiles par le ramolissement ou l'effet de thermo-r~tractation de la matière constituant le ruban. -La mise en oeuvre de l'invention s'accomode de tous les types d'isolants utilisés habituellement pour la fabrica-tion des câbles électriques. Cependant, ses avantages sont particulièrement marqués lorsque l'isolant possède, dans les conditions où le câble sera utilisé, une rigidité excessive.
C'est le cas de la plupart des polymères lorsqu'ils sont soumis à de basses températures, et c'est également le cas de plusieurs polymères fluores, tels que l'E.T.F.E. ~copolymère - d'éthylène et de tétrafluoroéthylène), ou le F.E.P. (fluoro-éthylènepropylène), qui étaient jusqu'à présent inutilisables pour la confection de câbles souples isolés, autres que des câbles de très petit diamètre.
Le profilé peut être réalisé en une matière identique à celle qui constitue l'isolant proprement dit, mais sans sortir du cadre de l'invention, en une matière différente, isolante, conductrice ou semi-conductrice.
EXEMPLE
On a réalisé un câble souple isOlé, conforme à
l'invention, avec une âme de 70 mm2 de section, composée de brins élémentaires de 0,25 mm en cuivre électrolytique ét mé.
On a tout d'abord enroulé sur l'âme, en trois hélices distinctes, trois profilés tubulaires en E.T.F.E. (copolymère d'ethylène et de tetrafluoroéthylène) de 2,5 mm de diamètre extérieur et de 1,9 mm de diamètre intérieur, le pas de chaque hélice étant de 30 mm et le sens d'enroulement, inverse du sens de toronnage de l'âme.
Puis, on a déposé, par extrusion, une couche d'E.T.F.E.
.
de 1,2 mm d'épaisseur, qui a pris une forme ondulée conforme à celle de la figure 5.
Le câble ainsi réalisé a pu être enroulé puis déroulé, sans exercer d'effort et sans aucun dommage pour l'isolant, sur un mandrin de 50 mm de diamètre.
A titre de comparaison, on a directement extrudé
sur une âme de 70 mm2 de section un isolant en E.T.F.E. d'une épaisseur moyenne identique à celle du câble préc"édent. Le câble alnsi réalisé n'a pu être enroulé que sur un mandri~ de 400 mm de diamètre, au prix d'un effort important. Des essais d'enroulement sur un mandrin de 300 mm de diamètre ont entraîné
l'apparition de déchirures sur la partie de l'isolant en . extension. Dans ces deux cas, le câble, une fois cintré, n'a ; pas repris spontanëment sa forme initiale.
Outre les avantages résultant de la souplesse ainsi conférée aux câbles selon l'invention, on a constaté que les ondulations de la gaine, diminuant le nombre de points de contacts, facilitent consid~rablement l'enroulement, le déroulement, le tirage du câble et, de façon générale, sa manipulation et sa pose. Inversement, l'augmentation de la surface externe du câble, qui est d'environ le double de la surface externe d'un câble classique ayant une âme de même ; section, améliore son refroidissement et autorise une densité
de courant moyenne sensiblement plus élevée qu'un câble identique à isolant lisse.
.. ~ 109,533 The present invention relates to electrical cables flexible with corrugated insulation and their manufacturing process in continued.
For many applications it is necessary have flexible electrical cables, either due to paths imposed on them during installation or because the device to which they are connected is likely to make frequent movements and more or less large amplitude.
In these cables, the flexibility of the conductive core is obtained by combining elementary strands of low diameter, often less than a millimeter and able to descend up to a tenth of a millimeter.
Conventional insulators, such as polymers thermoplastics, have, at temperatures close to ambient, a flexibility generally considered as sufficient. However, it is no longer the same at low temperatures.
tures that can be found in nature or in cryogenic installations where these insulators lose the most much of their flexibility.
Likewise, special insulators, for example based fluorinated derivatives, particularly research for their dielectric qualities and their fire resistance have a stiffness which makes them unusable in the manufacture of insulated flexible cables other than those of very small dimensions.
To resolve this difficulty, we tried to short cable lengths, use a tube as insulation flexible, corrugated, made of insulating material which is threaded over the core conductive. But, this solution is inapplicable when is to isolate hundreds of meters and even kilometers cables. It is, moreover, relatively expensive; and makes the important play essential between the flexible tube and the soul to allow the threading we enclose an air olume important in the cable to ~ ec the disadvantages that one know.
According to the present invention, a cable is provided.
flexible electric, of indefinite length, provided with a material insulating which is rigid in the solid state, comprising a conductive core ~ profiled elements provided around said core, said insulating material comprising an insulator integral with said conductive core and not leaving with it has a reduced free space, said insulator being provided undulations supported by said profiled elements.
According to the present invention there is also provided a method for manufacturing an electric cable, flexible, of length indefinite having a conductive core provided with a material insulating which is rigid in the solid state, characterized in what is available around said conductive core of the elements profiled elements and in that said insulating material is deposited on said core provided with said profiled elements so that that said insulating material forms corrugations tees by said profiled elements.
The expression "support" that can be encountered in the description designates the naked conductor (s), or in some cases covered with a first flexible insulating layer rubber or flexible or semi-conductive plastic.
Similarly, the expression "relatively rigid" that we encounter in the description can be explained as follows.
Electricians talk about "flexible cables" and "cables rigid ~ ', the latter term meaning that the cable does not not spontaneously to irregularities in the route on which on the pla ~ e (sudden changes of direction, at angle right, for example). Insulators of the "fluorocarbon" type (Teflon and the like), are considered "rigid"
.
, ~ ambient temperature ~ te ~ and a foxtiorl ~ ~ cold ~ ~ note that, ~ relati ~ e ~ ent rigid ~ and ~ 'is ~ a ~ t rigid ~
the massive state "are equi ~ alents in this demand.
In one embodiment, the profiled member is hollow.
Among the ways to deposit insulation on the report these include extrusion and taping.
The following figures given by way of example explain the dif ~ erent modes of implementation of the in-vention.
Figure 1 shows, in longitudinal section, a cable according to the invention in which the profile has the shape successive rings arranged transversely.
Figures 2 to 7 show, in longitudinal sections, cables according to the invention, in which the profiles are wound helically along the cable.
FIG. 6 relates to a multicore cable and the Figure 7 relates to a cable in which the core has been preal-completely covered with a semiconductor layer.
In FIG. 1, the flexible cable 1 whose strands elementary are shown schematically, is provided of a series of transverse rings 2 constituted by a rod elastic.
... . ..... ... _. .
.:
The insulation 3 was deposited by extrusion and thus formed a series of transverse undulations 4. The section of the rod can ; be circular, but also of any other form: ellipti-that or polygonal, for example. The volume of empty space 5 depends on the shape of the profile.
In FIG. 2, the profiled element is constituted by a tube 6, the crushing of which, when the cable bends, further improves the flexibility of the insulating sheath. Tube 6 is wound in a helix throughout the core.
In Figure 3, the section 7 also wound in propeller, has a star section, which further increases the deformation capacity of the corrugated sheath, but increases somewhat the volume of air trapped between insulation 3 and soul 1.
In FIG. 4, the profile 8, also wound in propeller, is tubular and of approximately triangular cross-section -laire.
By choosing for the helical winding of the profiled with a substantially equal pitch or, on the contrary, markedly different from the stranding of the soul and, similarly, choose sant a step of the same direction or of opposite direction, one can make vary the flexibility of the set somewhat, depending on -usage characteristics.
It is possible, as seen in Figure 5, to use several separate profiles, 9, 10, 11 solid or hollow or of any section, wound in separate helices.
Figure 6 shows an alternative embodiment in which flexible cable is a cable which has two conduc-tors 12 and 13 with a first insulator 14 on which there is applied in accordance with the invention, a profile 15 supporting the external corrugated insulation 3. The same arrangement is applied cable to multi-wire cables.
'' Figure 7 shows an alternative embodiment in which the conductive core has been ~ previously provided with a semiconductor coating layer.
In the case of Figures 6 and 7, the corrugated insulation 3 is therefore integral with the conductive core through a intermediate layer itself insulating or semiconducting.
In all cases, bending the cable, even on a small radius of curvature practically does not move-ment of the corrugated sheath relative to the conductive core.
Thanks to the corrugations, supported by the profile, deformations of the surrounding sheath, in compression or in extension, take place in the elastic deformation domain that of the material constituting the insulator so that, after bending, the cable does not retain permanent deformation.
The continuous cable manufacturing process flexible insulated according to the invention includes the establishment of the profile and deposition of the insulation.
The profile can be installed in the form of a succession of heat-sealed rings, as in the case of A, 20 Figure 1. However, it is often more convenient, especially in the case of tubular profiles, to roll them up in one or several propellers as in the case of FIGS. 2 to 7, propellers whose pitch and direction can be chosen according to the desired degree of flexibility, a step in the same direction and the same j amplitude as that of the stranding of the conductive core ensuring ; maximum flexibility.
Insulation is deposited in a head extrusion, according to the techniques currently used for the continuous production of insulated cables. The insulation, extruded in a pasty state, forms ripples thanks to a controlled vacuum and freezes on contact with the support.
Insulation can also be deposited by tape. In this case, it is necessary to submit the ribbon cable to a heat source which allows to form the undulations on the profiles by softening or the effect of thermo-r ~ traction of the material constituting the ribbon. -The implementation of the invention accommodates all the types of insulation usually used for manufacturing tion of electric cables. However, its advantages are particularly marked when the insulation has, in the conditions where the cable will be used, excessive rigidity.
This is the case for most polymers when they are subject to low temperatures, and this is also the case with several fluorescent polymers, such as ETFE ~ copolymer - ethylene and tetrafluoroethylene), or FEP (fluoro-ethylenepropylene), which were previously unusable for making insulated flexible cables, other than very small diameter cables.
The profile can be made of an identical material to that which constitutes the insulation proper, but without depart from the scope of the invention, in a different matter, insulating, conductive or semi-conductive.
EXAMPLE
An insulated flexible cable was produced, conforming to the invention, with a core of 70 mm2 section, composed of 0.25 mm elementary strands made of electrolytic copper.
We first wound on the core, in three helices separate, three ETFE tubular profiles (copolymer ethylene and tetrafluoroethylene) 2.5 mm in diameter outside and 1.9 mm inside diameter, the pitch of each propeller being 30 mm and the winding direction reverse of the direction of stranding of the soul.
Then, an ETFE layer was deposited by extrusion .
1.2 mm thick, which has taken a conforming wavy shape to that of figure 5.
The cable thus produced could be wound up then unfolded, without exerting any effort and without any damage for the insulator, on a 50 mm diameter mandrel.
For comparison, we directly extruded on a 70 mm2 section core, an ETFE insulation of a average thickness identical to that of the previous cable.
alnsi cable produced could only be wound on a mandri ~ of 400 mm in diameter, at the cost of a significant effort. Tests winding on a 300 mm diameter mandrel resulted in the appearance of tears on the part of the insulation . extension. In these two cases, the cable, once bent, did not ; not spontaneously return to its original form.
Besides the benefits resulting from flexibility as well conferred on the cables according to the invention, it has been found that the sheath undulations, reducing the number of points of contacts, considerably facilitate winding, unwinding, cable pulling and, in general, its handling and installation. Conversely, the increase in outer surface of the cable, which is about double the outer surface of a conventional cable having the same core ; section, improves its cooling and allows a density significantly higher average current than a cable identical to smooth insulation.
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