FR2462771A1

FR2462771A1 - CONDUCTIVE CABLE WITH MINERAL INSULATION AND METHOD OF MANUFACTURING SAME

Info

Publication number: FR2462771A1
Application number: FR8016038A
Authority: FR
Inventors: Akira Takeuchi
Original assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-21
Publication date: 1981-02-13
Also published as: GB2056158A; NL8003259A; DE3022736A1

Abstract

CE CABLE COMPORTE UNE GAINE METALLIQUE 1 DANS LAQUELLE SONT DISPOSES DES CONDUCTEURS METALLIQUES 3, UN ISOLANT MINERAL MGO REMPLISSANT L'ESPACE COMPRIS ENTRE LES CONDUCTEURS ET LA GAINE, CET ISOLANT ETANT IMPREGNE D'UNE HUILE DE SILICONE 5 QUI NE SE VAPORISE PAS A DES TEMPERATURES INFERIEURES A ENVIRON 600C. UN PROCEDE DE FABRICATION DE CE CABLE CONSISTE A FORMER DES PASTILLES AGGLOMEREES DE MATIERE MINERALE ISOLANTE QUE L'ON IMPREGNE D'HUILE DE SILICONE AVANT D'Y ENFILER LES CONDUCTEURS ET DE LES PLACER DANS LA GAINE. ON SOUMET L'ENSEMBLE AINSI FORME A DES OPERATIONS SUCCESSIVES DE REDUCTION DE DIAMETRE ET DE RECUIT JUSQU'A CE QUE LA GAINE AIT ATTEINT LE DIAMETRE VOULU. APPLICATION, NOTAMMENT A DES CABLES ELECTRIQUES UTILISES DANS DES EMPLACEMENTS A HAUTE TEMPERATURE, ETC.THIS CABLE CONTAINS A METAL SHEATH 1 IN WHICH METAL CONDUCTORS 3 ARE AVAILABLE, A MINERAL MGO INSULATION FILLING THE SPACE BETWEEN THE CONDUCTORS AND THE SHEATH, THIS INSULATION BEING IMPREGNATED WITH A SILICONE 5 OIL WHICH DOES NOT VAPORIZE AT TEMPERATURES BELOW ABOUT 600C. A PROCESS FOR MANUFACTURING THIS CABLE CONSISTS OF FORMING AGGLOMERATED PELLETS OF INSULATING MINERAL MATERIAL WHICH IS IMPREGNATED WITH SILICONE OIL BEFORE THREADING THE CONDUCTORS THEREIN AND PLACING THEM IN THE SHEATH. THE ASSEMBLY IN THIS FORM IS SUBJECTED TO SUCCESSIVE DIAMETER REDUCTION AND annealing operations UNTIL THE SHEATH HAS REACHED THE DESIRED DIAMETER. APPLICATION, ESPECIALLY TO ELECTRICAL CABLES USED IN HIGH TEMPERATURE LOCATIONS, ETC.

Description

La présente invention concerne un câble isolé parThe present invention relates to a cable isolated by

une matière minérale et son procédé de fabrication. a mineral material and its manufacturing process.

Comme celâ est bien connu, un câble isolé par une matière minérale comporte de l'oxyde de magnésium (MgO) en tant qu'isolant qui est fortement tassé dans l'espace compris entre une gaine métallique, telle qu'un tube de As is well known, a mineral-insulated cable has magnesium oxide (MgO) as an insulator which is densely packed in the space between a metal sheath, such as a tube of

cuivre, et un conducteur métallique disposé dans la gaine. copper, and a metal conductor disposed in the sheath.

Grâce à cette construction particulière, le câble isolé par une matière minérale présente des caractéristiques excellentes, telles que, notamment, une résistance élevée aux flammes, à la chaleur, à la corrosion, à l'eau et à la Thanks to this particular construction, the cable insulated with a mineral material has excellent characteristics, such as, in particular, a high resistance to flame, heat, corrosion, water and heat.

radioactivité et, en outre, il possède une capacité con- radioactivity and, in addition, it has a capacity

ductrice élevée et une forte résistance mécanique. Du fait de ces caractéristiques, les câbles isolés par une matière minérale sont utilisés pour effectuer des câblages soumis à des conditions spéciales dans des emplacements tels que ceux o règne une température élevée, dans les zones à l'épreuve des explosions, à bord des navires, dans les usines de fabrication de produits chimiques, les réacteurs high ducting and high mechanical strength. Because of these characteristics, mineral-insulated cables are used to conduct cabling under special conditions in locations such as high temperature environments in explosion-proof areas on board ships. , in chemical manufacturing plants, reactors

atomiques, les transmetteurs de signaux, etc... atomic devices, signal transmitters, etc.

Récemment, dans le but d'économiser les ressources, l'emploi des câbles isolés par une matière minérale s'est considérablement développé étant donné que de tels câbles n'ont pas besoin d'être remplacés aussi fréquemment que celà est le cas pour les câbles classiques de la technique antérieure. Recently, in order to save resources, the use of mineral-insulated cables has grown considerably as such cables do not need to be replaced as frequently as is the case for conventional cables of the prior art.

Cependant, l'une des propriétés de l'oxyde de magné- However, one of the properties of magnesium oxide

sium qui forme l'isolant du câble isolé par une matière minérale est qu'il est fortement hygroscopique. Ainsi, si Sium which forms the insulation of the cable insulated by a mineral material is that it is strongly hygroscopic. So, if

l'isolant est mis en contact avec l'air, il absorbe immé- the insulation is put in contact with the air, it absorbs

diatement l'humidité de l'air et sa résistance d'isolement diminue fortement. Lorsque l'oxyde de magnésium a absorbé de l'humidité, il devient nécessaire de sectionner cette partie humide ou de la chauffer pour chasser l'humidité du câble. On connaît déjà dans'la technique antérieure divers traitements pour chasser l'humidité ou pour s'opposer à l'entrée de l'humudité aux extrémités des câbles ou aux diatement of the air humidity and its insulation resistance decreases sharply. When the magnesium oxide has absorbed moisture, it becomes necessary to section this wet part or to heat it to drive moisture away from the cable. Various treatments are already known in the prior art to remove moisture or to oppose the entry of humudity at the ends of the cables or

connexions des conducteurs des câbles. cable connections.

Par exemple, un procédé de traitement des extrémités For example, a method of treating extremities

des câbles utilise divers outils et instruments et néces- cables use various tools and instruments and require

site l'exécution successive, en une courte période de temps, des phases qui consistent à couper le câble, à en retirer la gaine, à assembler un serre-garniture, une boîte et un site the successive execution, in a short period of time, phases which consist in cutting the cable, in removing the sheath, to assemble a stuffing box, a box and a

disque et à remplir la boite d'un composé d'étanchéité. disc and fill the box with a sealing compound.

De même, dans le procédé de traitement d'une con- Similarly, in the method of treating a

nexion de conducteurs décrit dans la demande de brevet japonais publiée n' 16.114/1978, on protège de l'humudité un câble isolé par une matière minérale en brasant un manchon sur le câble et en projetant un gaz inerte sur les Conductor connection disclosed in Japanese Laid-open Patent Application No. 16.114 / 1978, a mineral-insulated cable is protected from humudity by brazing a sleeve on the cable and throwing an inert gas onto the cables.

parties de connexion.connection parts.

Cependant, suivant ces procédés de la technique antérieure pour chasser l'humidité ou empêcher l'entrée de However, according to these prior art methods for removing moisture or preventing the entry of

l'humidité, un ouvrier doit effectuer une opération com- humidity, a worker must perform a joint operation

pliquée en une courte période de temps sur les lieux du câblage, lorsque le câblage est compliqué et comporte de nombreuses connexions ou que sa longueur est relativement importante, il est presqu'impossible d'achever le travail nécessaire. En outre, avec les procédés de la technique antérieure, on court le risque que de l'humidité soit absorbée pendant la période de travail de sorte qu'une fois le travail achevé, il est nécessaire de surveiller et contrôler le degré de résistance d'isolement du câble pendant une longue période de temps. En outre, dans le cas o il existe de nombreuses connexions, il est difficile de repérer une connexion défectueuse. En conclusion, les If the wiring is complicated and has many connections or is relatively long, it is almost impossible to complete the necessary work. In addition, with the prior art methods, there is the risk that moisture will be absorbed during the work period so that once the work is completed, it is necessary to monitor and control the degree of resistance of the work. cable insulation for a long period of time. In addition, in the case where there are many connections, it is difficult to identify a faulty connection. In conclusion,

procédés de la technique antérieure non seulement néces- methods of the prior art not only necessary

sitent l'exécution d'opérations compliquées mais encore the execution of complicated operations but still

les connexions qu'ils servent à effectuer ne sont pas fiables. the connections they are used to make are not reliable.

L'invention a pour but de réaliser un câble isolé par une matière minérale qui ne nécessite pas l'exécution d'une opération compliquée sur les lieux de montage du The object of the invention is to produce a cable insulated by a mineral material that does not require the execution of a complicated operation on the assembly sites of the

câble et qui s'oppose absolument à toute pénétration d'hu- cable and which is absolutely opposed to any penetration of human

midité de sorte que le câble ne souffre jamais d'une midge so that the cable never suffers from a

perte de résistance d'isolement; l'invention vise égale- loss of insulation resistance; the invention also aims

ment un procédé de fabrication d'un tel câble. a method of manufacturing such a cable.

Le câble isolé par une matière minérale suivant l'invention est du type constitué par une gaine métallique qui forme la couche extérieure du câble et un isolant The cable insulated by a mineral material according to the invention is of the type consisting of a metal sheath which forms the outer layer of the cable and an insulator

minéral qui remplit l'espace compris entre la gaine métal- mineral that fills the space between the metal sheath

lique et le conducteur métallique, ce câble étant caracté- and the metallic conductor, this cable being

risé par le fait que les particules de l'isolant minéral sont imprégnées d'une huile de silicone résistant à la chaleur. L'huile de silicone résistant à la chaleur utilisée suivant l'invention doit avoir la propriété de ne pas se vaporiser lorsqu'elle est soumise à une température élevée pouvant atteindre jusqu'à 6000C environ. Parmi les huiles de silicone connues dans le commerce, l'huile "AEROSEAL" vendue par la firme des E.U.A. ARI Industries Inc. remplit la condition ci- dessus. Bien entendu, on peut utiliser d'autres huiles de silicone qui présentent cette This is because the particles of the mineral insulation are impregnated with a heat-resistant silicone oil. The heat-resistant silicone oil used according to the invention must have the property of not vaporizing when subjected to a high temperature of up to about 6000 ° C. Among the commercially available silicone oils, the "AEROSEAL" oil sold by the US firm. ARI Industries Inc. meets the above condition. Of course, it is possible to use other silicone oils which have this

même caractéristique.same characteristic.

Le procédé de fabrication d'un câble isolé par une matière minérale suivant l'invention comprend les phases qui consistent à cuire une matière isolante minérale en poudre pour former une pastille d'isolant aggloméré à The method of manufacturing a mineral-insulated cable according to the invention comprises the steps of firing a powdered inorganic insulating material to form an agglomerate insulating pellet.

tremper ladite pastille dans une huile de silicone résis- soaking said pellet in a resistant silicone oil

tant à la chaleur, à la température ambiante, pour imprégner la pastille agglomérée d'huile de silicone, à insérer des conducteurs métalliques dans la pastille agglomérée et à placer une gaine métallique autour de la pastille afin de former un câble, à réduire le diamètre extérieur du câble, both to heat, at room temperature, to impregnate the agglomerated pellet of silicone oil, to insert metal conductors into the agglomerated pellet and to place a metallic sheath around the pellet to form a cable, to reduce the diameter outside the cable,

à la température ambiante, à recuire le câble à une tem- at room temperature, annealing the cable at a time

pérature élevée qui ne dépasse pas environ 600'C et à ré- high temperature which does not exceed about 600 ° C and

péter alternativement les phases de réduction de diamètre et de recuit, plusieurs fois, pour obtenir un câble de alternatively farting the diameter reduction and annealing phases, several times, to obtain a cable of

diamètre extérieur prédéterminé. predetermined outside diameter.

Il existe deux procédés antérieurs connus de fabrication d'un câble isolé par une matière minérale. L'un de ces procédés consiste à former une pastille agglomérée, comme indiqué ci-dessus, et l'autre consiste à injecter un isolant en poudre directement dans l'espace compris entre la gaine métallique et les conducteurs. Suivant l'invention, on utilise le premier procédé dans le but de répartir There are two prior known methods of manufacturing a cable insulated by a mineral material. One of these methods consists in forming an agglomerated pellet, as indicated above, and the other consists in injecting a powder insulator directly into the space between the metallic sheath and the conductors. According to the invention, the first method is used for the purpose of distributing

uniformément l'huile de silicone dans l'isolant.- evenly the silicone oil in the insulation.-

D'autres caractéristiques et avantages de l'in- Other features and advantages of the

vention ressortiront de la description qui va suivre, donnée will appear from the description which will follow, given

à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la Fig. 1 est une vue éclatée, avec coupe partielle, des éléments du câble isolé par une matière minérale suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en élévation latérale, by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawing in which FIG. 1 is an exploded view, partly in section, of the elements of the cable insulated by a mineral material according to the invention; FIG. 2 is a side elevational view,

avec coupe partielle, du câble isolé par une matière miné- partially cut, cable insulated by a mineral material

rale assemblé; et - la Fig. 3 est une vue en coupe partielle, à assembled; and - FIG. 3 is a partial sectional view,

plus grande échelle, du câble isolé par une matière miné- larger scale, cable insulated by a mineral material

rale, achevé.completed.

Comme représenté à la Fig. 1 à laquelle on se référera initialement, on prépare tout d'abord, en vue des phases de traitement ultérieures, une gaine métallique 1, en cuivre ou en aluminium, ayant un diamètre et une longueur prédéterminés, une série de pastilles 2 d'isolant minéral aggloméré et des conducteurs-métalliques 3, en cuivre par As shown in FIG. 1 to which reference will be made initially, is prepared first, for the subsequent processing phases, a metal sheath 1, copper or aluminum, having a predetermined diameter and length, a series of pellets 2 of insulation agglomerated mineral and metallic conductors 3, copper by

exemple. Les pastilles 2 d'isolant sont fabriquées confor- example. The insulating pellets 2 are manufactured according to

mément à un procédé bien connu en extrudant de la poudre de MgO, à laquelle on a ajouté de l'eau et un liant (matière liante), et en cuisant les tronçons à 1400'C pendant environ to a well known process by extruding MgO powder, to which water and a binder (binder material) were added, and baking the sections at 1400 ° C for about

4 heures. Des trous 4 dans lesquels les conducteurs métal- 4 hours. Holes 4 in which the metal conductors

liques doivent être enfilés peuvent être formés-en un should be threaded can be trained-in one

nombre désiré quelconque au cours de la phase d'extrusioxi. any desired number during the extrusion phase.

Suivant l'invention, on imprègne les pastilles d'isolant, après cuisson, d'une huile de silicone résistant à la chaleur, telle que l'huile AEROSEAL précitée, en les plongeant dans un bain d'huile de silicone à la température ambiante. Ce traitement de bain dure pendant environ-65 heures, sous la pression ambiante ou sous vide. Si on le désire, on peut n'imprégner qu'une partie de la pastille en plongeant seulement cette partie particulière dans According to the invention, the insulating pellets are impregnated, after curing, with a heat-resistant silicone oil, such as the abovementioned AEROSEAL oil, by immersing them in a bath of silicone oil at room temperature. . This bath treatment lasts for about -65 hours under ambient pressure or under vacuum. If desired, one can impregnate only a portion of the pellet by immersing only that particular part in

l'huile de silicone. Etant donné que la longueur des pas- silicone oil. Since the length of the steps

tilles est limitée par leur résistance mécanique, plusieurs pastilles d'isolant sont disposées dans une unique gaine métallique. Because of their mechanical strength, several pellets of insulation are arranged in a single metallic sheath.

La Fig. 2 représente un câble isolé par une ma- Fig. 2 represents a cable isolated by a

tière minérale après les phases d'assemblage qui consistent à introduire les pastilles fabriquées au cours de la phase précédente décrite cidessus dans une gaine métallique l et à enfiler des conducteurs métalliques 3 dans les trous 4 des pastilles. On fait passer l'ensemble obtenu dans une filière pour le soumettre à une opération de réduction du diamètre de la gaine métallique 1 de sorte que les pastilles 2 sont broyées en une poudre qui remplit les espaces libres laissés entre elles. Après cette première phase de réduction, mineral powder after the assembly phases which consist in introducing the pellets manufactured during the previous phase described above into a metal sheath 1 and threading metal conductors 3 in the holes 4 of the pellets. The resulting assembly is passed through a die to be subjected to an operation for reducing the diameter of the metal sheath 1 so that the pellets 2 are crushed into a powder which fills the free spaces left between them. After this first phase of reduction,

on soumet l'ensemble à un traitement de recuit afin d'éli- the whole is subjected to an annealing treatment in order to eliminate

miner les contraintes résiduelles. Cette phase de recuit est undermine the residual stresses. This annealing phase is

effectuée à une température voisine de 6000C mais infé- at a temperature close to 6000C but below

rieure à 6000C. Au cours de cette phase, étant donné que l'on a utilisé l'huile de silicone précitée qui résiste à la than 6000C. During this phase, since the aforementioned silicone oil which is resistant to

chaleur, il ne se produit aucune vaporisation. Après achève- heat, no vaporization occurs. After completion

ment de ce traitement de recuit, on répète, alternativement, la phase de réduction de diamètre et la phase de recuit, de During this annealing treatment, the diameter reduction phase and the annealing phase are alternately repeated.

la manière requise.the required way.

La Fig. 3 est une vue en coupe du câble isolé par une matière minérale suivant l'invention fabriqué par le procédé décrit ci-dessus. Ce câble n'absorbe pas l'humidité à partir d'une extrémité sectionnée étant donné que, comme on l'a expliqué, les interstices entre les particules de la matière 6 en poudre à base d'oxyde de magnésium sont Fig. 3 is a sectional view of the mineral-insulated cable according to the invention manufactured by the method described above. This cable does not absorb moisture from a severed end since, as explained, the interstices between the particles of magnesium oxide powder material 6 are

remplies d'huile de silicone 5.filled with silicone oil 5.

Lorsque l'on sait dès le début quelles seront les parties d'extrémité ou les parties de connexion du câble, When we know from the beginning what will be the end parts or the connection parts of the cable,

il suffit d'imprégner les parties voulues d'huile de sili- it suffices to impregnate the desired parts with silicone oil

cone. Conformément à la construction décrite ci-dessus cone. In accordance with the construction described above

du câble selon l'invention, de l'huile de silicone inaltéra- of the cable according to the invention, non-corrosive silicone oil

ble par l'humidité remplit les microinterstices entre les particules d'isolant en poudre pour former un joint à l'épreuve de l'humidité (ces interstices étaient jusqu'à présent une cause d'absorption d'humidité) de sorte qu'il n'y a aucun risque que de l'humidité soit absorbée à partir des extrémités sectionnées du cêble ou des parties de connexion. Ainsi, même lorsqu'il est coupe au milieu, moisture fills the microinterstices between the powdered insulating particles to form a moisture-proof joint (these interstices were until now a cause of moisture absorption) so that it There is no risk of moisture being absorbed from the severed ends of the cable or connecting parts. So even when cut in the middle,

le câble suivant l'invention ne souffre pas de la pénétra- the cable according to the invention does not suffer from penetration

tion d'humidité à partir de l'extrémité sectionnée et il n'est pas nécessaire d'effectuer sur place un travail difficile de traitement des extrémités du câble; en outre, du fait que la protection du câble contre l'humidité est fiable, de sorte que l'on fournit un câble isolé par une matière minérale qui est fiable, il n'est pas nécessaire moisture from the severed end and it is not necessary to perform on site hard work of processing the ends of the cable; furthermore, since the protection of the cable against moisture is reliable, so that an insulated cable is provided by a mineral material which is reliable, it is not necessary

de contrôler ensuite la résistance d'isolement. then control the insulation resistance.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. A method of manufacturing a conductive cable insulated by a mineral material, of the type comprising a

mineral insulation enclosed within a metal sheath

1 and metallic conductors (3) arranged inside the insulator (6), characterized in that it comprises: baking an insulating inorganic material (6) in powder form to form a pellet of chipboard insulation,

dip the pellet in a silicone oil (5)

heat, room temperature,

freeze the agglomerated pellet of silicone oil; inserting metal conductors (3) into said wafer and placing a metal sheath around the wafer to form a cable; to reduce the outside diameter of the cable at ambient temperature; annealing the cable at a high temperature which does not exceed about 6000C; and alternately repeating the diameter reduction and annealing phases several times to obtain a

cable having a predetermined outside diameter.

2. Conductive cable insulated by a mineral material

of the type comprising a metallic sheath (1) which

the outer layer of the cable of the conductors (3) arranged inside the assembly, an inorganic insulation (2) filling the space between the metallic sheath

and metallic conductors, this cable being characterized

in that the particles of the inorganic insulation (2) are impregnated with a silicone oil (5) which does not vaporize at a high temperature which can reach up to

about 6000C.