Machine pour la réalisation d'isolation plastique tubulaire aérée pour conducteurs électriques, en particulier paires coaxiales pour télécommunications La présente invention concerne une machine pour la fabrication de conducteurs isolés, destinés, par exemple, à constituer le conducteur central de paires coaxiales pour la transmission téléphonique à courants porteurs en haute fréquence,
dont la fabrication est soumise à des exigences de qualité dont les principales sont les sui vantes - la matière isolante utilisée doit avoir d'excellentes caractéristiques électriques, (pertes très faibles).
- La quantité de matière isolante doit être la plus faible possible afin de réduire la permittivité glo bale de l'isolation, et la partie de cette matière en contact avec le conducteur doit également être la plus faible possible.
- La matière doit être répartie uniformément le long du conducteur afin d'obtenir des caractéristiques électriques homogènes.
- La paroi périphérique du tube de matière isolante doit avoir un diamètre très régulier, présentant des variations de diamètre inférieures à des limites imposées.
- Des variations du poids par unité de longueur du conducteur de la matière isolante et la variation du diamètre de l'isolation ne doivent pas se repro duire à des intervalles réguliers. On connaît des procédés d'isolation de conducteurs par un tube isolant sur lequel des gorges hélicoïdales sont formées à l'aide de l'enroulement continu d'un fil ou d'un ruban. Ces procédés connus permettent de réa liser des isolants tubulaires à gorges hélicoïdales avec des matériaux élastomères, tels que le caoutchouc, pou vant être durcis après leur mise en forme. Ces procédés ne permettent cependant pas d'obtenir des fils isolés pré sentant la régularité requise pour l'application envisagée.
Ils ne peuvent pas non plus être appliqués pour la mise en forme des matières thermoplastiques, telles que le polyéthylène, présentant les caractéristiques électriques requises.
La présente invention a pour objet une machine, pour la réalisation autour d'un conducteur électrique, d'une isolation tubulaire aérée formée d'un tube portant une ou plusieurs gorges hélicoïdales dont le fond est appli qué sur le conducteur au moyen d'un ruban de matière isolante enroulé de manière serrée sur ce tube, ce tube étant d'abord formé et placé par une tête d'extrusion autour dudit conducteur défilant à une vitesse linéaire constante sous l'action d'un dispositif mécanique d'en- trâimement, caractérisée par le fait qu'elle comporte a)
un dispositif d'enroulement du ou desdits rubans entraîné à partir dudit dispositif mécanique et tournant autour dudit tube et donnant audit ruban une vitesse linéaire d'enroulemen égale à une fraction fixée de ladite vitesse constante ;
b) des moyens pour amener de l'air sous une pres sion donnée à l'intérieur dudit tube et de l'air sous une pression sensiblement égale à ladite pression donnée à l'extérieur dudit tube ; et c) un dispositif de moulage recevant ledit tube à la sortie du dispositif (a) et comprenant un calibreur lisse refroidi par une circulation d'eau ou d'air froid dans lequel le tube extrudé prend son diamètre et sa forme définitive en achevant de se gonfler et en se refroidis sant ; et portant d'autre part le dispositif d'enroulement du ruban suivant (a), ledit dispositif de moulage pouvant coulisser dans un bâti fixe afin de pouvoir être approché ou éloigné de la tête d'extrusion pour le démarrage ou l'arrêt des opérations d'extrusion et de formation.
Le diamètre extérieur et le fond des gorges du tube fabriqué sont parfaitement calibrés. Cette machine per met de réaliser des conducteurs isolés de gros diamètre, par exemple des conducteurs isolés dont 1e diamètre me suré sur l'isolation tubulaire dépasse 50 mm. Le dispositif de mise en place et en forme de l'isola tion, est placé dans une ligne s> de fabrication à la sor tie de la machine d'extrusion, essentiellement constitué par l'ensemble d'un dispositif pour la mise en place du ruban, d'un système de réparition d'air sous pression et d'un dispositif de montage.
A la sortie de la tête d'extrusion le tube isolant à l'état plastique passe d'abord dans le dispositif pour la mise en place du ruban. Dans ce dispositif, un ruban est enroulé sur le tube et ébauche une gorge hélicoïdale. Ce dispositif comporte un système de réglage de la longueur de ruban par unité de longueur du conducteur isolé enroulée dans le fond de la gorge hélicoïdale, ayant pour but de doser et de maintenir constante la quantité de matière isolante en contact avec une longueur donnée de conducteur. Un dispositif permettant de poser plu sieurs rubans simultanément selon des trajets en hélices décalées peut aussi être réalisé suivant le même principe.
Simultanément, de l'air sous pression est amené à l'inté rieur du tube pour le gonflement de celui-ci et de l'air sous une pression sensiblement égale est amené à l'exté rieur du tube, à la sortie de la tête d'extrusion, pour éviter que le tube isolant ne soit trop gonflé avant son entrée dans le dispositif de moulage.
L'invention va maintenant être décrite en détail en se référant aux figures annexées dans lesquelles la fig. 1 représente un conducteur isolé avec une isolation tubulaire à gorge hélicoïdale ; la fig. 2 représente la disposition générale de la ligne de fabrication de l'isolation à gorge hélicoïdale; les fig. 3 et 4 représentent la machine d'extrusion, le dispositif de mise en forme, le dispositif de calibrage de l'isolation et le système de régulation du déroulage du ruban utilisé pour la formation de la gorge hélicoïdale.
Sur la fig. 1 est représenté un conducteur métallique 1 entouré d'une isolation de forme tubulaire 4. Le con ducteur 1 est maintenu centré dans le tube 4 par une gorge hélicoïdale 3 réalisée dans la paroi cylindrique du tube à l'aide du ruban 2 qui applique sur le conducteur une portion de la paroi du tube.
Le processus de fabrication du conducteur isolé qui vient d'être décrit est représenté sur la fig. 2. Sur cette figure le condutceur 5 est déroulé par traction au moyen d'un dispositif d'entraînement une chenille 8 (cater-pil- lar) qui l'entraîne à travers un redresseur mécanique 7 (par exemple du type à galets) et qui donne à ce con ducteur 5 une vitesse constante. Ce conducteur traverse ensuite la tête 6 d'une machine d'extrusion et le disposi tif 17, de mise en forme de l'isolation.
Le conducteur isolé est reçu à l'extrémité de l'installation au moyen d'un enrouloir 22 à tension constante assurée par un moteur à glissement 24.
L'isolation à gorge hélicoïdale est obtenue par défor mation à chaud, calibrage et refroidissement, d'un tube 32 en matière thermoplastique extrudé concentriquement au conducteur à isoler. A la sortie de la tête d'extrusion, un ruban isolant est enroulé autour du tube, appliquant celui-ci sur le conducteur et réalisant ainsi un sillon héli coïdal. Le ruban utilisé doit être un ruban pratiquement inextensible formé de préférence d'une matière analogue à celle qui constitue le tube isolant et ayant des caracté ristiques électriques voisines et un point de fusion plus élevé. Le ruban peut également être fait en autres maté riaux, tels que textile, fibre de verre, etc.
Un système de régulation de la vitesse de déroulement de ce ruban est prévu pour régler à une valeur déterminée la longueur du ruban posé au fond de la gorge hélicoïdale et par suite l'épaisseur de la matière isolante comprise entre ce ruban et le conducteur métallique, et par là, la quantité de matière isolante en contact immédiat avec le conduc teur. Le système de régulation de vitesse est porté par une tête 12 tournant sur le support 17, par l'intermédiai re des paliers 55.
Ce système est représenté avec plus de détails sur les fig. 3 et 4. La rotation du système de régulation est com mandée par un engrenage 14, engrenant sur un pignon 13 dont la rotation est réglée par le variateur 15 et l'or gane d'embrayage et de débrayage 42 montés sur l'arbre de transmission 9 assurant la liaison avec le système d'entraînement 8 mû par le moteur 10. Le rapport entre la vitesse de rotation de la tête tournante 12 et la vitesse d'avancement du conducteur 5 fixe le pas de la gorge hélicoïdale formée dans l'isolant tubulaire.
Le ruban est déroulé à partir d'une bobine 60 repré sentée sur la fig. 4 et portée par la tête tournante 12. Il passe sur la roue à vitesse constante 66 sur laquelle il ne peut pas glisser grâce à un système de maintien par pression formé par une courroie 61 qui applique le ruban 35 sur la roue 66. Cette courroie 61 passe sur les galets tournants 64 et 65 et sa tension est assurée par le galet 62 rappelé par un ressort 63. Cette tension d'application sur la roue 66 assure à la courroie 61 une vitesse linéai re égale à la vitesse périphérique de la roue 66 et donne au ruban serré entre la roue 66 et la courroie 61 cette même vitesse. Ce serrage est réglé de manière à empê cher tout glissement.
La vitesse de rotation de la roue 66 vue sur la fig. 4 est déterminée par un engrenage satellite 44 (fig. 3) en prise avec un engrenage planétaire 45 commandé par le variateur 47, lui-même synchronisé avec l'arbre principal 9 par l'intermédiaire du couple d'engrenages 48 et 49.
Le ruban 35 passe sur un guide 37 (fig. 4) solidaire du plateau 12, guide dont la position est ajustable en fonction du pas de la gorge hélicoïdale à réaliser, qui applique le ruban sur le tube isolant 32 de manière à creuser la gorge hélicoïdale 67 dans ce tube et participe à la réalisation de l'enfoncement de la paroi tubulaire. Ce guide peut être refroidi par circulation d'air ou d'eau.
De l'air sous pression, amené par le tube 16, est admis en 50 autour du tube isolant extrudé pour empêcher sa dilatation prématurée sous l'action de l'air sous pres sion admis à l'intérieur du tube par le conduit 11 dans l'intervalle 34, ménagé entre un trou d'admission prévu dans le poinçon 31 et le conducteur 5.
La pression de l'air admis à l'extérieur du tube iso lant équilibre celle de l'air admis à l'intérieur du tube. Le passage du ruban dans ce milieu pressurisé se fait par l'ouverture 51 assurant une étanchéité suffisante pour le maintien de la pression de l'air qui entoure le tube extrudé.
Le tube isolant à gorges hélicoïdales ainsi ébauchées pénètre ensuite dans un moule tubulaire calibreur à refroidissement 54 en passant par l'entrée étanche 52. L'intérieur du moule 54 est, soit mis à pression atmo sphérique par l'ajustage 59, soit relié à un système créant une dépression. Le tube isolant se dilate jusqu'à sa forme finale dans la partie cylindrique du tube calibré. Sous l'effet de la pression intérieure, les bords de la gorge hélicoïdale se rapprochent entre eux et peuvent éventuel lement se rejoindre complètement dans la partie péri phérique du tube.
La déformation des bords des gorges peut être dissymétrique en raison du frottement du tube isolant sur la paroi intérieure du moule tubulaire. Le moule tubulaire est refroidi par une circulation d'eau admise par un ajutage 53. Une injection d'eau peut également être faite à l'intérieur du moule tubulaire pour accélérer le refroidissement du tube isolant et faciliter son glissement.
Le moule tubulaire est porté par un support 17 qui porte également la, tête tournante 12. Ce support ne peut pas tourner mais peut se déplacer longitudinalement en coulissant dans le bâti fixe 57. En fonctionnement, cet en semble vient s'appuyer sur la tête de l'extrudeuse au moyen d'une butée tournante étanche<B>18.</B> Le mouvement de recul ou d'avance du support 17, obtenu par une cré maillère ou un système hydraulique ou pneumatique, permet de dégager la tête 6 de l'extrudeuse au moment du démarrage ou de l'arrêt de l'opération d'isolation.
Les conducteurs isolés décrits ci-dessus peuvent être utilisés avec avantage pour constituer des paires coaxia les pour la transmission téléphonique et la transmission de signaux en haute fréquence. Ils peuvent aussi servir à la réalisation de câbles coaxiaux pour transport d'éner gie, sous pression gazeuse.
Machine for making ventilated tubular plastic insulation for electrical conductors, in particular coaxial pairs for telecommunications The present invention relates to a machine for manufacturing insulated conductors, intended, for example, to constitute the central conductor of coaxial pairs for telephone transmission. with high frequency carrier currents,
the manufacture of which is subject to quality requirements, the main ones being the following - the insulating material used must have excellent electrical characteristics (very low losses).
- The amount of insulating material must be as low as possible in order to reduce the overall permittivity of the insulation, and the part of this material in contact with the conductor must also be as low as possible.
- The material must be distributed uniformly along the conductor in order to obtain homogeneous electrical characteristics.
- The peripheral wall of the tube of insulating material must have a very regular diameter, exhibiting variations in diameter below the imposed limits.
- Variations in the weight per unit length of the conductor of the insulating material and the variation in the diameter of the insulation must not recur at regular intervals. There are known methods of insulating conductors by an insulating tube on which helical grooves are formed by means of the continuous winding of a wire or a tape. These known methods make it possible to produce tubular insulators with helical grooves with elastomeric materials, such as rubber, which can be cured after their shaping. These methods do not, however, make it possible to obtain insulated wires having the regularity required for the envisaged application.
They also cannot be applied for shaping thermoplastic materials, such as polyethylene, having the required electrical characteristics.
The present invention relates to a machine, for producing around an electrical conductor, a ventilated tubular insulation formed of a tube carrying one or more helical grooves, the bottom of which is applied to the conductor by means of a tape of insulating material tightly wound on this tube, this tube being first formed and placed by an extrusion head around said conductor passing at a constant linear speed under the action of a mechanical tethering device , characterized by the fact that it comprises a)
a device for winding said tape (s) driven from said mechanical device and rotating around said tube and giving said tape a linear winding speed equal to a fixed fraction of said constant speed;
b) means for supplying air under a given pressure inside said tube and air under a pressure substantially equal to said pressure given outside said tube; and c) a molding device receiving said tube at the outlet of the device (a) and comprising a smooth calibrator cooled by a circulation of water or cold air in which the extruded tube takes its diameter and its final shape by finishing swelling and cooling down; and on the other hand carrying the following tape winding device (a), said molding device being able to slide in a fixed frame so as to be able to be approached or moved away from the extrusion head for starting or stopping operations extrusion and forming.
The outer diameter and the bottom of the grooves of the manufactured tube are perfectly calibrated. This machine makes it possible to produce insulated conductors of large diameter, for example insulated conductors whose diameter measured on the tubular insulation exceeds 50 mm. The device for placing and in the form of the insulation, is placed in a production line at the exit of the extrusion machine, essentially consisting of the assembly of a device for placing tape, a pressurized air repair system and a mounting device.
On leaving the extrusion head, the insulating tube in the plastic state first passes into the device for placing the tape. In this device, a tape is wound on the tube and forms a helical groove. This device includes a system for adjusting the length of tape per unit length of the insulated conductor wound in the bottom of the helical groove, the purpose of which is to dose and keep constant the amount of insulating material in contact with a given length of conductor. . A device making it possible to lay several ribbons simultaneously along offset helical paths can also be produced according to the same principle.
Simultaneously, pressurized air is brought inside the tube for the inflation of the latter and air under a substantially equal pressure is brought outside the tube, at the outlet of the head. extrusion, to prevent the insulating tube from being over-inflated before entering the molding device.
The invention will now be described in detail with reference to the appended figures in which FIG. 1 shows an insulated conductor with tubular insulation with a helical groove; fig. 2 shows the general arrangement of the helical groove insulation production line; figs. 3 and 4 show the extrusion machine, the forming device, the device for calibrating the insulation and the system for regulating the unwinding of the tape used for the formation of the helical groove.
In fig. 1 is shown a metal conductor 1 surrounded by a tubular-shaped insulation 4. The conductor 1 is kept centered in the tube 4 by a helical groove 3 made in the cylindrical wall of the tube using the tape 2 which is applied on the conductor a portion of the tube wall.
The process for manufacturing the insulated conductor which has just been described is shown in FIG. 2. In this figure the driver 5 is unwound by traction by means of a drive device 8 (cater-pil- lar) which drives it through a mechanical straightener 7 (for example of the roller type) and which gives this driver 5 a constant speed. This conductor then passes through the head 6 of an extrusion machine and the device 17 for shaping the insulation.
The insulated conductor is received at the end of the installation by means of a winder 22 at constant voltage provided by a slip motor 24.
The helical groove insulation is obtained by hot deformation, calibration and cooling, of a tube 32 of thermoplastic material extruded concentrically to the conductor to be insulated. At the exit of the extrusion head, an insulating tape is wound around the tube, applying the latter to the conductor and thus forming a helical groove. The tape used should be a substantially inextensible tape preferably formed of a material similar to that which constitutes the insulating tube and having similar electrical characteristics and a higher melting point. The tape can also be made of other materials, such as textile, fiberglass, etc.
A system for regulating the speed of unwinding of this tape is provided to adjust to a determined value the length of the tape placed at the bottom of the helical groove and therefore the thickness of the insulating material between this tape and the metal conductor, and thereby the amount of insulating material in immediate contact with the conductor. The speed regulation system is carried by a head 12 rotating on the support 17, by the intermediary of the bearings 55.
This system is shown in more detail in Figs. 3 and 4. The rotation of the regulation system is commanded by a gear 14, meshing with a pinion 13, the rotation of which is regulated by the variator 15 and the clutch and disengagement member 42 mounted on the drive shaft. transmission 9 ensuring the connection with the drive system 8 driven by the motor 10. The ratio between the speed of rotation of the rotating head 12 and the forward speed of the conductor 5 fixes the pitch of the helical groove formed in the tubular insulation.
The tape is unwound from a reel 60 shown in FIG. 4 and carried by the rotating head 12. It passes over the wheel at constant speed 66 over which it cannot slide thanks to a pressure-holding system formed by a belt 61 which applies the tape 35 to the wheel 66. This belt 61 passes over the rotating rollers 64 and 65 and its tension is ensured by the roller 62 biased by a spring 63. This application tension on the wheel 66 ensures the belt 61 a linear speed equal to the peripheral speed of the wheel 66 and gives the tape clamped between the wheel 66 and the belt 61 this same speed. This tightening is adjusted so as to prevent any slipping.
The speed of rotation of the wheel 66 seen in FIG. 4 is determined by a planet gear 44 (FIG. 3) meshing with a planetary gear 45 controlled by the variator 47, itself synchronized with the main shaft 9 by means of the pair of gears 48 and 49.
The tape 35 passes over a guide 37 (fig. 4) integral with the plate 12, the guide whose position is adjustable according to the pitch of the helical groove to be produced, which applies the tape to the insulating tube 32 so as to hollow out the groove helical 67 in this tube and participates in the production of the depression of the tubular wall. This guide can be cooled by air or water circulation.
Pressurized air, supplied through tube 16, is admitted at 50 around the extruded insulating tube to prevent its premature expansion under the action of pressurized air admitted inside the tube through conduit 11 in the gap 34, formed between an inlet hole provided in the punch 31 and the conductor 5.
The pressure of the air admitted outside the insulating tube balances that of the air admitted inside the tube. The tape passes through this pressurized medium through the opening 51 ensuring sufficient sealing to maintain the air pressure which surrounds the extruded tube.
The insulating tube with helical grooves thus outlined then enters a cooling tubular calibrator mold 54 passing through the sealed inlet 52. The interior of the mold 54 is either brought to atmospheric pressure by the fitting 59, or connected to a system creating a depression. The insulating tube expands to its final shape in the cylindrical part of the calibrated tube. Under the effect of the internal pressure, the edges of the helical groove move closer to each other and can possibly meet completely in the peripheral part of the tube.
The deformation of the edges of the grooves can be asymmetrical due to the friction of the insulating tube on the inner wall of the tubular mold. The tubular mold is cooled by a circulation of water admitted by a nozzle 53. An injection of water can also be made inside the tubular mold to accelerate the cooling of the insulating tube and to facilitate its sliding.
The tubular mold is carried by a support 17 which also carries the rotating head 12. This support cannot rotate but can move longitudinally by sliding in the fixed frame 57. In operation, this seems to rest on the head. of the extruder by means of a sealed rotating stop <B> 18. </B> The backward or forward movement of the support 17, obtained by a crankshaft or a hydraulic or pneumatic system, enables the head to be released 6 of the extruder when starting or stopping the isolation operation.
The insulated conductors described above can be used with advantage to form coaxial pairs for telephone transmission and the transmission of high frequency signals. They can also be used for the production of coaxial cables for the transport of energy, under gas pressure.