EP1308968B1 - Câble d'énergie ou de communication adapté à être enterré - Google Patents

Câble d'énergie ou de communication adapté à être enterré Download PDF

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EP1308968B1
EP1308968B1 EP02292568A EP02292568A EP1308968B1 EP 1308968 B1 EP1308968 B1 EP 1308968B1 EP 02292568 A EP02292568 A EP 02292568A EP 02292568 A EP02292568 A EP 02292568A EP 1308968 B1 EP1308968 B1 EP 1308968B1
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EP
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cable
outer layer
protective sheath
cable according
protective sleeve
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Bernard Poisson
Jean-François Lecoeuvre
Patrick Sanchez
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Silec Cable SAS
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Silec Cable SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1875—Multi-layer sheaths
    • H01B7/1885—Inter-layer adherence preventing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/184—Sheaths comprising grooves, ribs or other projections

Definitions

  • the present invention relates to a cable with high mechanical strength particularly suitable for being buried.
  • the invention applies not only to an energy cable regardless of the supply voltage, but also to a communication cable, including an optical fiber cable.
  • the protective sheath In order to eliminate these earth-moving stresses during the installation of a cable, it has been envisaged to increase the thickness of the protective sheath sufficiently so that it can withstand, on the one hand, abrasion resulting from friction during unwinding, and mechanical stresses such as the fall of a construction tool on the cable, the passage of a machine on it or aggression by an object such as a stone flush with the bottom of the trench or resting on the cable during backfilling.
  • the protective cable sheaths are generally made of polyethylene or polyvinyl chloride and to obtain a satisfactory mechanical strength, it is necessary to provide a significant increase in the thickness of the protective sheath of the cable so that the unwinding cable and the use of cable preparation tools become difficult.
  • the protective sheath of the cable with an outer layer made of a polymeric material having a higher elasticity than the protective sheath and having, with respect to the protective sheath, an adhesion lower than the tearing of the outer layer.
  • the outer layer is elastically damping the stresses and thereby indirectly reduces the risk of damage to the cable so that the use of a fine textured material in the trench is no longer necessary.
  • the high elasticity polymer materials can easily be cut by the usual cable preparation tools and the limited adhesion of the outer layer relative to the protective sheath makes it possible successively to cut the outer layer and then the protective sheath using the usual preparation tools.
  • the outer layer has an outer contour having projecting parts.
  • the protruding parts are stressed first and the damping they perform minimizes the stress to which the central portion of the cable is subjected.
  • the protruding parts constitute wear pads during friction on the ground during unwinding of the cable and its installation in the trench, which makes it possible to verify that the abrasion has not caused wear. of the outer layer beyond an acceptable amount.
  • the parts of the outer layer of smaller thickness between the projecting parts allow better thermal evacuation than that made by a layer of uniform thickness.
  • the outer layer has an outer crenellated contour whose protruding parts are longitudinal or arranged in a helix around the cable. This ensures a multidirectional protection of the cable while promoting bending of the cable during unwinding.
  • the outer layer comprises reinforcing fibers which preferably extend in a substantially longitudinal direction of the cable.
  • the illustrated electric cable comprises in known manner a conductor 1 covered with a conductive layer 2, itself covered of an insulating layer 3.
  • the insulating layer 3 is in turn covered with a conductive layer 4 on which is disposed a metal shield 5 covered with a protective sheath 6, the latter being generally made of polyethylene or polyvinyl chloride .
  • the cable further comprises an outer layer 7 which covers the protective sheath 6 and is made of a material having a higher elasticity than the protective sheath 6 and whose adhesion to the protective sheath 6 is less than the tear resistance of the outer layer.
  • the outer layer 7 is made, for example, of a cross-linked elastomer, or of an elastomeric thermoplastic material, that is to say a multiphasic polymer comprising a thermoplastic phase and a mixed polymer phase, the polymer obtained being either in mass form or in cellular form , and not naturally adhering to the protective sheath.
  • the outer layer 7 has a crenellated contour whose projecting portions 8 extend helically around the cable.
  • the outer layer further comprises reinforcing fibers 9, for example aramid fibers, which extend between the protruding portions 8 and thus provide a reinforcement of the outer layer 7 in the parts of lower thickness of it.
  • the reinforcing fibers 9 extend as the projections 8, helically in a substantially longitudinal direction of the cable.
  • the figure 2 illustrates a second embodiment in which the cable has the same basic structure covered with an outer layer 7 made of a material having a higher elasticity than the protective sheath 6.
  • the outer layer 7 has no reinforcing fibers 9 and has a polygonal outer contour, the protruding ridges 10 extend along the longitudinal direction of the cable.
  • the outer layer according to the invention may be applied to a cable having no metal shielding 5 or conductive layers and may have any external contour, including a smooth circular outer contour corresponding to an outer layer 7 of constant thickness.
  • the thickness of the outer layer 7 is adapted to the size of the cable, the forces to which it may be subjected during its installation and the nature of the ground in which the cable must be placed.
  • a protective sheath having a thickness of between 1.5 mm and 3 mm an outer layer having a thickness of between 1 mm and 5 mm has given satisfactory results in tests simulating the handling, laying and use of the cable.
  • the outer layer has been illustrated with helically extending reinforcing fibers 9 such as projecting portions 8, lengthwise extending reinforcing fibers or segments may be provided. reinforcing fibers distributed randomly in the elastic layer 7, the fibers of Reinforcement having as main function to distribute a radial shock on the area surrounding the point of shock.
  • the projecting parts are illustrated with identical widths, it is possible to provide parts of different widths, a wider part being able in particular to be made to facilitate the marking of the cable.

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  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un câble à tenue mécanique élevée particulièrement adapté à être enterré. L'invention s'applique non seulement à un câble d'énergie quelle que soit la tension d'alimentation, mais également à un câble de communication, y compris un câble à fibres optiques.
  • On sait que la pose des câbles, qu'il s'agisse de câbles d'énergie basse tension, moyenne tension ou haute tension, ou de câbles de communication, nécessite la réalisation de travaux de terrassement dont les conditions de réalisation sont définies de façon rigoureuse afin de minimiser les risques d'endommagement. En particulier, lorsque le câble est disposé directement dans une tranchée, le fond de la tranchée doit être recouvert d'une couche de 0,1 m de matériau (terre fine, sable de faible granulométrie...) exempt de tout élément susceptible de détériorer la gaine de protection du câble.
  • De même, après la pose du câble, celui-ci doit être recouvert d'une couche de terre fine ou de sable de 0,1 m d'épaisseur afin d'éviter un endommagement du câble lors du passage d'un engin lourd à l'aplomb du câble.
  • Ces contraintes impliquent non seulement la réalisation d'une tranchée de profondeur élevée pour recevoir les couches de matériau à texture fine, mais également l'approvisionnement sur le chantier de ces matériaux ou la réalisation d'un criblage sur le chantier des éléments les plus meubles des déblais afin d'en extraire des déblais les matériaux de texture fine destinés à réaliser les couches précitées.
  • Afin d'éliminer ces contraintes de terrassement lors de la mise en place d'un câble, on a envisagé d'augmenter l'épaisseur de la gaine de protection d'une manière suffisante pour que celle-ci puisse résister d'une part à l'abrasion résultant du frottement lors du déroulage, et à des contraintes mécaniques tels que la chute d'un outil de chantier sur le câble, le passage d'un engin sur celui-ci ou l'agression par un objet tel qu'une pierre affleurant le fond de la tranchée ou mis en appui sur le câble lors du remblayage. Toutefois, les gaines de protection des câbles sont généralement réalisées en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle et pour obtenir une résistance mécanique satisfaisante, il est nécessaire de prévoir une augmentation importante de l'épaisseur de la gaine de protection du câble de sorte que le déroulage du câble et l'utilisation d'outils de préparation du câble deviennent difficiles.
  • Selon l'invention, on propose de recouvrir la gaine de protection du câble avec une couche externe réalisée en une matière polymère présentant une élasticité plus élevée que la gaine de protection et ayant par rapport à la gaine de protection une adhérence inférieure à la résistance au déchirement de la couche externe.
  • Ainsi, la couche externe réalise par son élasticité un amortissement des contraintes et assure ainsi indirectement une réduction des risques d'endommagement du câble de sorte que l'utilisation d'un matériau à texture fine dans la tranchée n'est plus nécessaire. En outre, les matériaux polymères à élasticité élevée peuvent facilement être découpés par les outils de préparation habituelle du câble et l'adhérence limitée de la couche externe par rapport à la gaine de protection permet de réaliser successivement un découpage de la couche externe puis de la gaine de protection au moyen des outils de préparation habituels.
  • Selon une version avantageuse de l'invention, la couche externe a un contour externe présentant des parties en saillie. Ainsi, lors d'un choc sur le câble, les parties en saillie sont sollicitées en premier et l'amortissement qu'elles réalisent minimise la contrainte à laquelle la partie centrale du câble est soumise. En outre les parties en saillie constituent des patins d'usure lors du frottement sur le sol à l'occasion du déroulage du câble et de sa pose dans la tranchée, ce qui permet de vérifier que l'abrasion n'a pas provoqué une usure de la couche externe au-delà d'une quantité acceptable. Enfin, les parties de la couche externe de moindre épaisseur entre les parties en saillie permettent une meilleure évacuation thermique que celle réalisée par une couche d'épaisseur uniforme.
  • Selon un mode de réalisation particulier de cette version de l'invention, la couche externe a un contour externe en créneaux dont les parties en saillie sont longitudinales ou disposées selon une hélice autour du câble. On assure ainsi une protection multidirectionnelle du câble tout en favorisant une flexion du câble lors du déroulage.
  • Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la couche externe comporte des fibres de renfort qui s'étendent de préférence selon une direction sensiblement longitudinale du câble. Ainsi les effets d'un choc radial ponctuel sont répartis sur un segment de câble adjacent au point de choc de sorte que le risque d'endommagement du câble est minimisé.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention, en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 2 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • En référence à la figure 1, le câble électrique illustré comporte de façon connue en soi un conducteur 1 recouvert d'une couche conductrice 2, elle-même recouverte d'une couche isolante 3. La couche isolante 3 est à son tour recouverte d'une couche conductrice 4 sur laquelle est disposé un blindage métallique 5 recouvert d'une gaine de protection 6, cette dernière étant généralement en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle.
  • Selon l'invention, le câble comporte en outre une couche externe 7 qui recouvre la gaine de protection 6 et est réalisée en une matière présentant une élasticité plus élevée que la gaine de protection 6 et dont l'adhérence à la gaine de protection 6 est inférieure à la résistance au déchirement de la couche externe. La couche externe 7 est par exemple réalisée en élastomère réticulée, ou en matière thermoplastique élastomère c'est-à-dire un polymère multiphasique comportant une phase thermoplastique et une phase polymère mélangées, le polymère obtenu pouvant être soit sous forme massique soit sous forme cellulaire, et n'adhérant pas naturellement à la gaine de protection.
  • Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la couche externe 7 a un contour en créneaux dont les parties en saillie 8 s'étendent en hélice autour du câble. Dans ce mode de réalisation, la couche externe comporte en outre des fibres de renfort 9, par exemple des fibres en aramide, qui s'étendent entre les parties en saillie 8 et réalisent ainsi un renfort de la couche externe 7 dans les parties de moindre épaisseur de celle-ci. Dans le mode de réalisation illustré, les fibres de renfort 9 s'étendent comme les parties en saillie 8, en hélice selon une direction sensiblement longitudinale du câble.
  • La figure 2 illustre un second mode de réalisation dans lequel le câble présente la même structure de base recouverte d'une couche externe 7 réalisée en une matière présentant une élasticité plus élevée que la gaine de protection 6. Dans ce mode de réalisation la couche externe 7 ne comporte pas de fibres de renfort 9 et présente un contour externe polygonal dont les arêtes 10 en saillie s'étendent selon la direction longitudinale du câble.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
  • En particulier, la couche externe selon l'invention peut être appliquée à un câble ne comportant pas de blindage métallique 5 ni de couches conductrice et peut présenter un contour externe quelconque, y compris un contour externe circulaire lisse correspondant à une couche externe 7 d'épaisseur constante.
  • Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un câble d'énergie comprenant un seul conducteur métallique isolé, on peut réaliser un câble avec plusieurs conducteurs métalliques ou avec des fibres optiques s'étendant dans une gaine de protection elle-même recouverte d'une couche externe élastique.
  • L'épaisseur de la couche externe 7 est adaptée à la dimension du câble, aux efforts auxquels celui-ci risque d'être soumis lors de sa pose et à la nature du sol dans lequel le câble doit être posé. Pour une gaine de protection ayant une épaisseur comprise entre 1,5 mm et 3 mm, une couche externe ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm a donné des résultats satisfaisants lors de tests simulant la manutention, la pose et l'utilisation du câble.
  • Bien que dans le premier mode de réalisation décrit, la couche externe ait été illustrée avec des fibres de renfort 9 s'étendant en hélice comme les parties en saillie 8, on peut prévoir des fibres de renfort s'étendant en long, ou des segments de fibres de renfort répartis au hasard dans la couche élastique 7, les fibres de renfort ayant comme fonction principale de répartir un choc radial sur la zone entourant le point de choc.
  • Bien que dans le premier mode de réalisation les parties en saillie soient illustrées avec des largeurs identiques, on peut prévoir des parties de largeurs différentes, une partie plus large pouvant en particulier être réalisée pour faciliter le marquage du câble.

Claims (10)

  1. Câble comportant au moins un conducteur (1) s'étendant dans une gaine de protection (6), caractérisé en ce qu'il comporte une couche externe (7) en matière polymère qui recouvre la gaine de protection (6) et est réalisée en une matière présentant une élasticité plus élevée que la gaine de protection (6) et ayant par rapport à la gaine de protection (6) une adhérence inférieure à la résistance au déchirement de la couche externe (7).
  2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe (7) est réalisée en une matière n'adhérant pas naturellement à la gaine de protection (6).
  3. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe (7) est réalisée en élastomère.
  4. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe (7) a un contour externe présentant des parties en saillie (8, 10).
  5. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche externe (7) a un contour externe en créneaux.
  6. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche externe (7) a un contour externe polygonal.
  7. Câble selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les parties en saillie (8) s'étendent selon une hélice autour du câble.
  8. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe comporte des fibres de renfort (9).
  9. Câble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fibres de renfort (9) s'étendent selon une direction sensiblement longitudinale du câble.
  10. Câble selon la revendication 4 et la revendication 8, caractérisé en ce que les fibres de renfort (9) s'étendent entre les parties en saillie (8).
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