CH622904A5

CH622904A5 - Insulated flexible electrical cable and method for manufacturing this cable

Info

Publication number: CH622904A5
Application number: CH410978A
Authority: CH
Inventors: Michel Sebille
Original assignee: Precicable
Priority date: 1977-04-21
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1981-04-30
Also published as: SE7804482L; JPS53132788A; IT1094419B; FI72221B; DE7812041U1; FI72221C; CA1109533A; JPS5725923B2; GB1602875A; FR2388382A1; FI781223A; DE2817343A1; IT7822424A0; FR2388382B1

Description

La présente invention concerne un câble électrique souple isolé et un procédé de fabrication de ce câble. The present invention relates to an insulated flexible electric cable and a method of manufacturing this cable.

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. For many applications, it is necessary to have flexible electrical cables, either because of the paths imposed on them during installation or because the device to which they are connected is capable of making frequent movements and of greater or lesser 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. In these cables, the flexibility of the conductive core is obtained by associating elementary strands of small diameter, often less than a millimeter and which can descend to the tenth of a millimeter.

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 températures que l'on peut rencontrer dans la nature ou dans les installations cryogéniques où ces isolants perdent la plus grande partie de leur souplesse. Conventional insulators, such as thermoplastic polymers, have, at temperatures close to ambient, a flexibility generally considered to be sufficient. However, this is no longer the case at the low temperatures that can be encountered in nature or in cryogenic installations where these insulators lose most of their flexibility.

De même, des isolants spéciaux, par exemple à base de dérivés fluorés, particulièrement recherchés 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. Similarly, special insulators, for example based on fluorinated derivatives, which are particularly sought after 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.

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 l'enfilage, on enferme un volume d'air important dans le câble avec les inconvénients que l'on sait. To resolve this difficulty, attempts have been made, for small lengths of cables, to use as a insulator a flexible, corrugated tube made of insulating material which is threaded onto the conductive core. But this solution is inapplicable when it comes to insulating hundreds of meters and even kilometers of cables. It is, moreover, relatively expensive and, due to the important play necessary between the flexible tube and the core to allow threading, it encloses a large volume of air in the cable with the drawbacks that we know.

L'invention a pour but de fournir un câble souple isolé, de longueur indéfinie, dont la matière isolante est dénuée de souplesse dans les conditions d'utilisation du câble exempt des inconvénients qui viennent d'être mentionnés. A cet effet, ce câble est caractérisé en ce que l'isolant, solidaire de l'âme conductrice et ne laissant avec elle qu'un espace vide réduit, est muni d'ondulations supportées par des éléments profilés. The object of the invention is to provide an insulated flexible cable, of indefinite length, the insulating material of which is devoid of flexibility under the conditions of use of the cable free from the drawbacks which have just been mentioned. To this end, this cable is characterized in that the insulator, integral with the conductive core and leaving with it only a reduced empty space, is provided with corrugations supported by profiled elements.

L'invention a également pour but de fournir un procédé de fabrication en continu d'un câble souple isolé, tel qu'on vient de le définir. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on dépose l'isolant, en continu, sur un support préalablement muni d'éléments profilés agencés de manière à former et à supporter les ondulations de la couche d'isolant. L'expression «support», employée ci-dessus, désigne le ou les conducteurs nus ou, dans certains cas, recouverts d'une première couche isolante ou semi-conductrice. The invention also aims to provide a continuous manufacturing process for an insulated flexible cable, as just defined. This process is characterized in that the insulation is deposited continuously on a support previously provided with profiled elements arranged so as to form and support the corrugations of the insulation layer. The expression “support”, used above, designates the conductor (s) that are bare or, in some cases, covered with a first insulating or semiconductive layer.

Parmi les moyens de déposer l'isolant sur le support figurent notamment l'extrusion et le rubanage. Among the means of depositing the insulation on the support are in particular extrusion and taping.

Les figures du dessin annexé illustrent schématiquement et à titre d'exemple différents modes de mise en œuvre de l'invention. The figures of the appended drawing illustrate schematically and by way of example different modes of implementing the invention.

La fig. 1 représente, en coupe longitudinale, un câble selon l'invention dans lequel le profilé a la forme d'anneaux successifs disposés transversalement. Fig. 1 shows, in longitudinal section, a cable according to the invention in which the profile has the shape of successive rings arranged transversely.

Les fig. 2 à 7 représentent, en coupes longitudinales, des câbles selon l'invention, dans lesquels les profilés sont enroulés hélicoïdalement le long du câble. Figs. 2 to 7 show, in longitudinal sections, cables according to the invention, in which the profiles are wound helically along the cable.

La fig. 6 représente un câble multiconducteurs et la fig. 7 représente un câble dans lequel l'âme a été préalablement recouverte d'une couche semi-conductrice. Fig. 6 shows a multicore cable and FIG. 7 shows a cable in which the core has been previously covered with a semiconductor layer.

Sur la fig. 1, le câble souple (1), dont les brins élémentaires sont représentés schématiquement, est muni d'une série d'anneaux transversaux (2) constitués 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: elliptique ou polygonale, par exemple. Le volume de l'espace vide (5) dépend de la forme du profilé. In fig. 1, the flexible cable (1), the elementary strands of which are shown diagrammatically, is provided with a series of transverse rings (2) constituted by an elastic ring. The insulation (3) was deposited by extrusion and thus formed a series of transverse corrugations (4). The section of the rod can be circular, but also of any other shape: elliptical or polygonal, for example. The volume of the empty space (5) depends on the shape of the profile.

Sur la fig. 2, l'élément profilé est constitué par un tube (6) dont l'écrasement, lors d'ime flexion du câble, améliore encore la souplesse de la gaine isolante. Le tube (6) est enroulé en hélice tout au long de l'âme. In fig. 2, the profiled element is constituted by a tube (6), the crushing of which, when the cable flexes, further improves the flexibility of the insulating sheath. The tube (6) is wound in a helix all along the core.

Sur la fig. 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). In fig. 3, the profile (7), also wound in a helix, is of star section, which further increases the deformation capacity of the corrugated sheath, but somewhat increases the volume of air trapped between the insulation (3) and l soul (1).

Sur la fig. 4, le profilé (8), également enroulé en hélice, est tubulaire et à section approximativement triangulaire. In fig. 4, the profile (8), also wound in a helix, is tubular and of approximately triangular section.

En choisissant pour l'enroulement hélicoïdal du profilé un pas sensiblement égal ou, au contraire, nettement différent du pas du toronnage de l'âme et, de même, en choisissant 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. By choosing for the helical winding of the profile a substantially equal pitch or, on the contrary, markedly different from the pitch of the stranding of the core and, similarly, by choosing a pitch of the same direction or of opposite direction, one can vary some little flexibility of the whole, depending on the characteristics of use.

Il est possible, comme on le voit sur la fig. 5, d'utiliser plusieurs profilés distincts, (9), (10), (11), pleins ou creux ou de section quelconque, enroulés en hélices distinctes. It is possible, as seen in fig. 5, to use several separate sections, (9), (10), (11), full or hollow or of any section, wound in separate helices.

La fig. 6 montre une variante d'exécution dans laquelle le câble souple est un câble qui comporte deux conducteurs (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 applicable à des câbles multifilaires. Fig. 6 shows an alternative embodiment in which the flexible cable is a cable which comprises two conductors (12) and (13) with a first insulator (14) to which a profile (15) has been applied, in accordance with the invention supporting the external corrugated insulation (3). The same arrangement is applicable to multi-wire cables.

La fig. 7 montre une variante d'exécution dans laquelle l'âme conductrice a été préalablement munie d'une couche de revêtement semi-conducteur. Fig. 7 shows an alternative embodiment in which the conductive core has been previously provided with a semiconductor coating layer.

Dans le cas des fig. 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. In the case of figs. 6 and 7, the corrugated insulation (3) is therefore secured to the conductive core through an intermediate layer which is itself insulating or semi-conductive.

Dans tous les cas, une flexion du câble, même sur un faible rayon de courbure, n'entraîne pratiquement pas de déplacement de la gaine ondulée par rapport à l'âme conductrice. In all cases, flexion of the cable, even over a small radius of curvature, practically does not cause displacement of the corrugated sheath relative to the conductive core.

Grâce aux ondulations, supportées par le profilé, les déformations de la gaine isolante, en compression ou en extension, s'effectuent dans le domaine de déformation élastique de la matière constituant l'isolant de sorte que, après une flexion, le câble ne conserve pas de déformation permanente. Thanks to the undulations, supported by the profile, the deformations of the insulating sheath, in compression or in extension, take place in the area of elastic deformation of the material constituting the insulator so that, after bending, the cable does not retain no permanent deformation.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

622 904 622,904

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. The continuous manufacturing process of the insulated flexible cables according to the invention comprises the installation of the profile and the deposition of the insulation.

Le profilé peut être mis en place sous forme d'une succession d'anneaux thermo-soudés, comme dans le cas de la fig. 1. Cepen- s dant, 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 fig. 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 amplitude que celui du toronnage de l'âme io conductrice assurant le maximum de souplesse. The profile can be put in place in the form of a succession of heat-welded rings, as in the case of FIG. 1. However, it is often more convenient, especially in the case of tubular profiles, to wind them in one or more helices 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 pitch of the same direction and of the same amplitude as that of the stranding of the conductive core ensuring maximum flexibility.

Le dépôt de l'isolant peut être effectué dans une tête d'extru-sion, selon les techniques actuellement mises en œuvre pour la fabrication, en continu, des câbles isolés. L'isolant, extrudé à l'état pâteux, forme les ondulations grâce à une dépression 15 The insulation can be deposited in an extrusion head, according to the techniques currently used for the continuous manufacture of insulated cables. The insulation, extruded in a pasty state, forms the undulations thanks to a depression 15

contrôlée et se fige au contact du support. checked and freezes on contact with the 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 profilés par le ramolissement ou l'effet de thermo-rétractation de 20 la matière constituant le ruban. The insulation can also be deposited by tape. In this case, it is necessary to subject the ribbon cable to a heat source which makes it possible to form the corrugations on the sections by the softening or the heat-shrinking effect of the material constituting the ribbon.

La mise en œuvre de l'invention s'accommode de tous les types d'isolants utilisés habituellement pour la fabrication des câbles électriques. Cependant, ses avantages sont particulièrement marqués lorsque l'isolant possède, dans les conditions où le câble 25 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 fluorés, tels que l'ETFE (copolymère d'éthylène et de tétrafluoréthylène), ou le FEP (fluoroéthylènepropylène), qui étaient jusqu'à présent inutilisables 30 pour la confection de câbles souples isolés, autres que des câbles de très petit diamètre. The implementation of the invention accommodates all types of insulation commonly used for the manufacture of electric cables. However, its advantages are particularly marked when the insulation has, under the conditions where the cable 25 will be used, excessive rigidity. This is the case for most polymers when subjected to low temperatures, and it is also the case for several fluoropolymers, such as ETFE (copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene), or FEP (fluoroethylenepropylene), which have hitherto been unusable for making insulated flexible cables, other than cables of very small diameter.

Le profilé peut être réalisé en une matière identique à celle qui constitue l'isolant proprement dit, mais également, en une matière différente, isolante, conductrice ou semi-conductrice. 35 The profile can be made of a material identical to that which constitutes the insulation proper, but also, in a different material, insulating, conductive or semi-conductive. 35

Exemple: Example:

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 étamé. An insulated flexible cable was produced, in accordance with the invention, with a core of 70 mm 2 in cross section, composed of elementary strands of 0.25 mm in tinned electrolytic copper.

On a tout d'abord enroulé sur l'âme, en trois hélices distinctes, trois profilés tubulaires en ETFE (copolymère d'éthylène et de tétrafluoroéthylène) 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. First, three tubular profiles made of ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer) 2.5 mm outside diameter and 1.9 mm inside diameter were wound onto the core, in three separate helices. pitch of each propeller being 30 mm and the direction of winding, opposite to the direction of stranding of the core.

Puis on a déposé, par extrusion, une couche d'ETFE de 1,2 mm d'épaisseur, qui a pris une forme ondulée conforme à celle de la fig. 5. Then a layer of ETFE 1.2 mm thick was deposited by extrusion, which took a corrugated shape conforming to that of FIG. 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. The cable thus produced was able to be wound and then unwound, without exerting any effort and without any damage to the insulation, on a mandrel of 50 mm in diameter.

A titre de comparaison, on a directement extrudé sur une âme de 70 mm2 de section un isolant en ETFE d'une épaisseur moyenne identique à celle du câble précédent. Le câble ainsi réalisé n'a pu être enroulé que sur un mandrin 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 spontanément sa forme initiale. By way of comparison, an ETFE insulator with an average thickness identical to that of the preceding cable was directly extruded onto a 70 mm2 section core. The cable thus produced could only be wound on a 400 mm diameter mandrel, at the cost of a significant effort. Winding tests on a 300 mm diameter mandrel resulted in the appearance of tears on the part of the insulation in extension. In these two cases, the cable, once bent, did not spontaneously resume its initial shape.

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 considérablement 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. In addition to the advantages resulting from the flexibility thus conferred on the cables according to the invention, it has been found that the corrugations of the sheath, reducing the number of contact points, considerably facilitate the winding, the unwinding, the pulling of the cable and, in general, its handling and installation. Conversely, the increase in the external surface of the cable, which is approximately twice the external surface of a conventional cable having a core of the same section, improves its cooling and allows a significantly higher average current density than an identical cable with smooth insulation.

R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

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1. Flexible electric cable, insulated, the insulating material of which is relatively rigid under the conditions of use of the cable, characterized in that the insulator, integral with the conductive core, and leaving with it only a reduced free space , has corrugations supported by profiled elements.

2. Electric cable according to claim 1, characterized in that the profiled elements are rings arranged transversely.

2

3. Electric cable according to claim 1, characterized in that the profiled elements are wound helically.

4. Electric cable according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the insulator is a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene.

5. Method for manufacturing electrical cables according to one of claims 1,2, 3 or 4, characterized in that the insulation is deposited continuously on a support previously provided with profiled elements arranged so as to form and to withstand the undulations of the insulation layer.

6. Method according to claim 5, characterized in that the insulator is deposited by extrusion.

7. Method according to claim 5, characterized in that the insulation is deposited by tape.