CA1109533A - Cable electriques souples a isolant ondule et procede de fabrication - Google Patents

Cable electriques souples a isolant ondule et procede de fabrication

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CA1109533A
CA1109533A CA301,517A CA301517A CA1109533A CA 1109533 A CA1109533 A CA 1109533A CA 301517 A CA301517 A CA 301517A CA 1109533 A CA1109533 A CA 1109533A
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Michel Sebille
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables

Abstract

Câbles souples, isolés au moyen d'une matière qui posséderait, dans les conditions d'utilisation du câble, une souplesse insuffisante. Ces câbles comportent un ou plusieurs profilés, enroulés sur l'âme, sur lesquels on dépose l'isolant qui forme ainsi des ondulations. La souplesse est assurée par le mouvement des ondulations et par l'écrasement du profilé. L'invention est applicable à des câbles pour basses températures ou dont l'isolant serait relativement rigide à la température d'utilisation.

Description

~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.
..

Claims (38)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendi-qué, sont définies comme il suit:
1.- Câble électrique souple, de longueur indéfinie, muni d'une matière isolante qui est rigide à l'état massif, comprenant:
- une âme conductrice, - des éléments profilés prévus autour de ladite âme, - ladite matière isolante comprenant un isolant solidaire de ladite âme conductrice et ne laissant avec elle qu'un espace libre réduit, ledit isolant étant muni d'ondu-lations supportés par lesdits éléments profilés.
2.- Câble electrique selon la revendication 1, dans lequel lesdits profilés sont creux.
3.- Câble électrique selon la revendication 2, dans lequel ladite âme du câble est recouverte d'une première couche isolante souple.
4.- Câble électrique selon la revendication 3, dans lequel ladite première couche isolante est du caoutchouc ou plastique souple.
5.- Câble électrique, selon revendication 2, caractérisé
en ce que les éléments profiles sont des anneaux disposés transversalement.
6.- Câble électrique, selon revendication 2, carac-térisé en ce que les éléments profilés sont enroulés héli-coidalement.
7.- Câble électrique selon la revendication 5, dans lequel lesdits anneaux sont constitués par un jonc élastique
8.- Câble électrique selon la revendication 7, dans lequel ledit jonc a une section elliptique.
9.- Câble électrique selon la revendication 7, dans lequel ledit jonc a une section polygonale.
10.- Câble électrique selon la revendication 6, dans lequel lesdits profilés sont constitués par un tube écrasé, enroulé en hélice tout au long de ladite âme.
11 _ Câble électrique selon la revendication 6, dans lequel lesdits profilés sont enroulés en hélice tout au long de l'âme et sont à section étoilée.
12.- Câble électrique selon le revendication 6, dans lequel lesdits profilés sont tubulaire et sont à section approximativement triangulaire.
13.- Câble électrique selon la revendication 6, dans lequel ladite âme est toronné et lesdits éléments profilés sont enroulés hélicoidalement autour de ladite âme avec un pas sensiblement égal au pas du toronnage de l'âme.
14.- Câble électrique selon la revendication 6, dans lequel ladite âme est toronné et lesdits éléments profi-lés sont enroules hélicoidalement avec un pas différent du pas du toronnage de l'âme.
15.- Câble électrique selon la revendication 13 ou 14, dans lequel les éléments profiles sont enroulés hélicoi-dalement avec un pas de même sens que le pas du toronnage de l'âme.
16.- Câble électrique selon la revendication 13 ou 14 dans lequel les éléments profilés sont enroulés hélicoi-dalement avec un pas de sens contraire que le pas du toron-nage de l'âme.
17.- Câble électrique selon la revendication 1, dans lequel les éléments profilés sont pleins.
18.- Câble électrique selon la revendication 1, dans lequel ladite âme comprend deux conducteurs enrobés dans un premier isolant sur lequel sont appliqués lesdits éléments profilés supportant ledit isolant ondulé extérieur.
19.- Câble électrique selon la revendication 2, dans lequel ladite âme conductrice est munie d'une couche de revêtement semi-conducteur.
20.- Câble électrique souple, selon la revendi-cation 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'isolant est un copolymère d'éthylène et de tétrafluoroéthylène.
21.- Câble électrique selon la revendication 1, dans lequel les éléments profilés sont mis en place sous forme d'une succession d'anneaux thermo-soudés.
22.- Procédé de fabrication d'un câble électrique, souple, de longueur indéfinie, ayant une âme conductrice munie d'une matière isolante qui est rigide à l'état massif, caractérisé en ce qu'on dispose autour de ladite âme conductrice des éléments profilés et en ce qu'on dispose ladite matière isolante sur ladite âme munie desdits éléments profilés de sorte à ce que ladite matière isolante forme des ondulations supportées par lesdits éléments profilés.
23.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel on utilise des éléments profilés creux.
24.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel on utilise des éléments profilés pleins.
25.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel avant de procéder aux autres étapes on recouvre ladite âme conductrice d'une première couche isolante souple.
26.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel avant de procéder aux autres étapes on recouvre ladite âme conductrice d'une couche de revêtement semi-conducteur.
27.- Procédé selon la revendication 2?, dans lequel on dispose les éléments profilés sous forme d'anneaux transversaux.
28.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel on enroule les éléments profilés hélicoidalement.
29.- Procédé selon la revendication 28, dans lequel on enroule lesdits éléments profilés hélicoidalement autour de ladite âme conductrice qui est toronné, avec un pas sensi-blement égal au pas du toronnage de ladite âme.
30.- Procédé selon la revendication 28, dans lequel on enroule lesdits éléments profilés hélicoidalement autour de ladite âme conductrice qui est toronné, avec un pas différent du pas du toronnage de ladite âme.
31.- Procédé selon la revendication 29 ou 30, dans lequel les éléments profilés sont enroulés hélicoidalement avec un pas de même sens que le pas du toronnage de ladite âme.
32.- Procédé selon la revendication 29 ou 30, dans lequel les éléments profilés sont enroulés hélicoidalement avec un pas de sens contraire au pas du toronnage de ladite âme.
33.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel on enrobe d'abord ladite âme conductrice composé de conduc-teurs dans un premier isolant, et ou applique lesdits élé-ments profilés sur ledit premier isolant, et on fait supporter ladite matière isolante par lesdits éléments profilés.
34.- Procédé selon la revendication 22, dans lequel on met en place lesdits éléments profilés sous forme d'une succession d'anneaux thermo-soudés.
35.- Procédé selon revendication 22, caractérisé en ce que l'isolant est déposé par l'extrusion.
36.- Procédé selon revendication 22, caractérisé en ce que l'isolant est déposé par rubanage.
37.- Procédé selon la revendication 36, dans lequel on soumet le câble rubané à une source de chaleur qui permet de former les ondulations sur les éléments profilés par ramolissement ou effet thermo-réfractation de la matière isolante sous forme de ruban.
38.- Câble électrique selon la revendication 7, dans lequel ledit jonc a une section circulaire.
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