FR2593929A1 - Cable a fibres optiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la fabrication des câbles à fibres optiques. Un câble à fibres optiques comprend une âme 22 contenant des fibres optiques 24, et un système d'enveloppe 50 qui procure la flexibilité nécessaire pour faciliter la manipulation et l'installation, la résistance mécanique nécessaire pour supporter des efforts de traction et de torsion, et la protection contre les rongeurs et/ou la foudre. L'âme est entourée par un tube de matière plastique 28, par un système de blindage 52 et par une gaine extérieure en matière plastique 54. La résistance mécanique est assurée par des éléments de renfort 58 disposés en une seule couche. Application aux télécommunications optiques. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne un câble à fibres

optiques. Elle porte plus particulièrement sur un câble à fi-

bres optiques comportant un système d'éléments de renfort pé-

riphérique et un blindage qui conduisent à un diamètre exté-

rieur notablement inférieur à celui de câbles à fibres opti-

ques de l'art antérieur et qui procurent de meilleures per-

formances. Les fibres optiques sont largement utilisées à l'heure actuelle en tant que supports de transmission, du fait de leur possibilité de fonctionnement à large bande et de leur faible taille. Elles sont cependant mécaniquement

fragiles, elles se cassent pour un niveau de contrainte fai-

ble en présence d'une charge de traction et leurspropriétésde transmission de la lumière sont dégradées lorsque les fibres sont courbées. On a donc développé des structures de câbles destinées à protéger mécaniquement les fibres optiques pour que celles-ci puissent constituer un support de transmission

utilisable. La pose dans des conduites constitue une applica-

tion potentielle pour un câble à fibres optiques. Dans une telle utilisation, le câble doit être capable de supporter des charges de traction qui lui sont appliquées lorsqu'il est

tiré dans les conduites, et des efforts de flexion qui se ma-

nifestent lorsque le câble est tiré au niveau de changements de direction dans les conduites et est courbé lorsqu'il est

introduit par des trous d'homme.

Le brevet des E.U.A. n0 4 078 853 décrit un câble à fibres optiques qui convient pour une telle utilisation. Dans

un mode de réalisation, une âme formée par des rubans de fi-

bres optiques est entourée par une gaine intérieure lâche, une couche souple de fibres de matière plastique entrelacées, et une gaine extérieure en matière plastique qui est armée

par des éléments de renfort principaux. Les éléments de ren-

fort sont noyés dans la gaine extérieure de façon à établir

un couplage notable avec celle-ci.

Dans d'autres situations, on peut rencontrer des charges de traction plus élevées, en particulier lorsque des conduites sont extrêmement encombrées ou lorsque les conduites présentent plus de changements de direction que dans les cas

habituels. Si on ajoute des éléments de renfort supplémentai-

res au câble décrit ci-dessus pour satisfaire ces exigences accrues, la flexibilité qui est si nécessaire pour faciliter la manipulation et l'installation du câble diminue. Le brevet

des E.U.A. n 4 241 979 décrit un câble qui est capable de ré-

sister à des charges de traction relativement élevées, tout en présentant une bonne flexibilité. Dans ce câble, le couplage entre les éléments de renfort et la gaine en matière plastique extérieure est défini de façon précise. Une couche de matière de base souple autour de laquelle les éléments de renfort sont enroulés en hélice, est ajoutée entre une gaine intérieure en

matière plastique et la gaine extérieure, pour définir la me-

sure dans laquelle les éléments de renfort sont enrobés par la

gaine extérieure. En empêchant l'enrobage de parties des élé-

ments de renfort, ces derniers sont toujours en couplage serré avec la gaine extérieure en présence d'une charge de traction,

mais ils sont capables de glisser par rapport à la gaine exté-

rieure sous l'effet d'une courbure locale aux endroits il n'y a pas d'enrobage. En présence d'une charge de traction, le glissement est pratiquement éliminé du fait qu'il existe un couplage de cisaillement et de friction suffisant entre la

gaine extérieure et les éléments de renfort.

Dans un mode de réalisation, le câble représenté dans le brevet des E.U.A. n 4 241 979 comprend deux couches

d'éléments de renfort et d'armature qui sont enroulées en hé-

lice dans des directions opposées. En présence d'une charge de traction, ces deux couches d'éléments de renfort produisent des couples égaux mais dirigés dans des sens opposés, autour de l'axe longitudinal du câble, pour assurer l'absence de

fluage en torsion en présence de charges de traction perma-

nentes. Des câbles à fibres optiques peuvent également être accrochés entre des poteaux ou enterrés dans le sol, ce qui

les expose à des détériorations telles par exemple que l'at-

taque par des rongeurs, l'abrasion mécanique et l'écrasement.

On a trouvé que des câbles ayant un diamètre extérieur infé-

rieur à une taille critique d'environ 1,9 cm, ce qui est de façon caractéristique une limite supérieure pour des câbles

à fibres optiques, sont davantage susceptibles d'être endom-

magés par des rongeurs que de plus gros câbles, du fait que les animaux peuvent les mordre directement. Pour des câbles supérieurs à la taille critique, l'utilisation d'un blindage

en acier ondulé de qualité courante ayant un joint en recou-

vrement longitudinal s'est avérée constituer une protection suffisante. Un blindage appliqué de façon longitudinale, s'il convient par ailleurs, est économiquement préférable du point de vue de la fabrication. Cependant, pour les plus petites tailles, une telle structure de blindage en acier a conduit

à l'apparition de défauts. Des rongeurs sont parvenus à en-

tourer le câble avec leurs dents et à tirer sur le joint pour

l'ouvrir. L'humidité qui entre dans le câble par des ouvertu-

res que des rongeurs ont formées dans la gaine provoque la

corrosion du blindage en acier de qualité ordinaire.

Les câbles enterrés comme les câbles aériens sont également endommagés par la foudre. L'endommagement thermique c'est-à-dire la combustion, la carbonisation et la fusion des

éléments constitutifs de l'enveloppe, est produit par les ef-

fets thermiques de l'arc de la foudre et par un courant qui est acheminé vers la masse par les éléments métalliques de l'âme ou de l'enveloppe. Dans les câbles enterrés, il existe un second mode d'endommagement qui est mécanique et provoque un écrasement et une déformation de l'enveloppe. Ceci résulte d'un impact explosif, qu'on appelle quelquefois un effet de

marteau-pilon, qui est produit par la vaporisation instanta-

née de l'eau contenue dans la terre, dans un chemin de propa-

gation de la foudre vers le câble.

Le brevet des E.U.A. n 4 557 560 décrit un câble qui procure une protection appropriée contre les rongeurs et

la foudre. Dans ce câble, une âme est enfermée dans un blin-

dage constitué par une matière fortement conductrice, comme par exemple le cuivre, et dans un blindage extérieur ondulé qui est constitué par une matière métallique résistant à la

corrosion, comme l'acier inoxydable, auquel est collé un sys-

tème d'adhésifs.fe système d'adhésifs comprend une première matiè-

re adhésive qui est collée sur une surface extérieure de la matière métallique résistant à la corrosion, et une seconde

matière adhésive, ou porteur, qui se colle sur une gaine ex-

térieure lorsqu'une matière plastique est extrudée autour de

l'enveloppe extérieure pour former la gaine. Même si des ron-

geurs forment une ouverture dans la gaine extérieure, ce qui met à nu l'enveloppe extérieure, il n'y a pas de corrosion de l'acier inoxydable et l'intégrité des parties intérieures

du câble est préservée. La résistance aux rongeurs est fonc-

tion de l'épaisseur et de la dureté du blindage extérieur. De

plus, le collage de la gaine sur le blindage extérieur con-

tribue à éviter le soulèvement du joint par des rongeurs. Une

telle structure de câble procure également la protection con-

tre la foudre qui est nécessaire dans des cables à fibres op-

tiques qui utilisent des éléments de renfort métalliques et/

ou des blindages métalliques pour la protection mécanique.

Comme on peut le voir, cette dernière structure de

cable et d'autres qui sont commercialisées ont ajouté une en-

veloppe de protection contre la foudre et les rongeurs à une structure de câble existante. Ceci a conduit à un cable qui

peut avoir un diamètre inutilement élevé et dont la fabrica-

tion peut exiger un encombrement au sol, une quantité de ma-

tières et un travail excessifs.

Ce dont on a besoin et que l'art antérieur ne pro-

cure apparamment pas, est un système de câble qui assure la protection contre la foudre ou les rongeurs ou les deux, et qui puisse être fabriqué de façon simple et économique avec un équipement existant. En outre, une structure de blindage

destinée à procurer cette sorte de protection doit être inté-

grée aux autres éléments de la structure de câble.

On résout les problèmes précédents au moyen du câ-

ble de l'invention qui comprend une âme à fibres optiques qui est enfermée dans un système d'enveloppe qui assure la pro-

tection contre les rongeurs et/ou la foudre. Le système d'en-

veloppe comprend un tube qui est constitué par une matière plastique et qui entoure l'âme. Un ensemble d'éléments de renfort s'étendant en direction longitudinale sont disposés en une seule couche. La protection contre les rongeurs et/ou

la foudre est assurée par un seul blindage mécanique qui en-

toure le tube de matière plastique. Une gaine extérieure qui est constituée par une matière plastique est collée sur une surface extérieure du blindage métallique. Le blindage et la

gaine ont un co!plage mutuel suffisant pour augmenter consi-

dérablement la stabilité en torsion du câble et pour empêcher un mouvement relatif entre des parties du système d'enveloppe

lorsque le câble est manipulé et/ou installé. Dans une direc-

tion longitudinale du câble, les éléments de renfort sont

suffisamment découplés par rapport aux autres parties du sys-

tème d'enveloppe pour que le câble soit relativement flexible

lorsqu'on le courbe.

Dans un mode de réalisation préféré, les éléments de renfort qui s'étendent en direction longitudinale sont disposés entre le blindage métallique et la gaine extérieure

et ils sont de façon générale en contact intime avec une sur-

face extérieure du blindage métallique et la gaine extérieure.

Le blindage est bimétallique et consiste en une structure multi-

couche avec une couche intérieure en acvreprotégeant contre la foudre et

ure couche extérieure en acier inoxydable ondulé protégeant contre les rongeurs.

Onutiise le terme "structure multicouche" dans un sens qui en-

globe un ensemble de couches métalliques qui sont liées en-

semble par un adhésif ou par des moyens métallurgiques.

Une surface extérieure du système d'enveloppe est liée à la gaine en matière plastique extérieure. La liaison est obtenue au moyen d'un système d'adhésifs qui comprend une couche extérieure de polyéthylène qui vient en contact avec

la gaine. De plus, les couches de cuivre et d'acier inoxyda-

ble sont liées ensemble par un système d'adhésifs qui com-

prend trois couches de matières. Cependant, le caractère fonctionnel du blindage bimétallique est indépendant de l'utilisation d'une ou de trois couches d'adhésifs pour lier

ensemble les couches métalliques et il est également indépen-

dant du fait que les couches métalliques soient liées ensem-

ble par un adhésif ou de manière métallurgique.

La résistance mécanique du câble n'est pas diminuée par l'utilisation d'une seule couche d'éléments de renfort

plus grands, au lieu de la double couche de plus petits élé-

ments de structures de l'art antérieur. La liaison entre le

blindage et la gaine extérieure résiste à une charge de tor-

sion appliquée au câble. L'utilisation d'une seule couche d'éléments de renfort conduit avantageusement à un diamètre

extérieur réduit par rapport à celui de câbles de l'art anté-

rieur. Le câble de l'invention comporte différents modes

de réalisation qui dépendent de l'utilisation finale du câ-

ble. Dans une utilisation qui n'exige que la protection con-

tre la foudre, il suffit d'utiliser un blindage ayant seule-

ment une conductivité relativement élevée, tandis que pour un câble ne nécessitant que la protection contre les rongeurs, on n'utilise que le blindage extérieur en acier. La structure

de blindage feuilletéecuivre-acier inoxydable du mode de réa-

lisation préféré est utilisée pour protéger le câble contre

la foudre et contre les rongeurs.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée qui va suivre de modes de réalisation

spécifiques, et en se référant aux dessins annexés sur les-

quels: La figure 1 est une vue en perspective d'un câble conforme à l'invention; La figure 2 est une coupe transversale du câble de la figure 1; La figure 3 est une coupe transversale d'un câble à rubans qui comprend le système d'enveloppe de l'invention; La figure 4 est une vue en perspective d'un câble de l'art antérieur; La figure 5 est une coupe transversale du cable de l'art antérieur de la figure 4; La figure 6 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré de l'invention La figure 7 est une coupe transversale du cable de la figure 6; La figure 8 est une vue de détail d'une partie du système d'enveloppe du câble des figures 6 et 7; La figure 9 est une coupe transversale d'un autre mode de réalisation du cable de l'invention; et La figure 10 est une vue de détail d'une partie du

système d'enveloppe du cable de la figure 1.

En considérant plus particulièrement les figures 1 et 2, on voit un câble de guides de lumière qui est désigné de façon générale par la référence 20. Le cable comprend une âme 22 qui comporte un ensemble de fibres optiques revêtues

24-24. Dans un mode de réalisation, les fibres optiques 24-

24 sont assemblées en rubans 26-26 (voir la figure 3), avec

plusieurs rubans empilés ensemble. Dans un mode de réalisa-

tion préféré, les fibres optiques 24-24 sont disposées en groupes et les fibres optiques dans chaque groupe ne sont pas

toronnées, L'âme 22 est entourée par un tube 28 qui est cons-

titué par une matière isolante telle que du polyéthylène à

haute densité. Le tube 28 a une épaisseur de paroi caracté-

ristique d'environ 0,76 mm. De plus, comme on peut le voir sur les figures i et 2, le tube 28 peut être empli par une

matière appropriée pour empêcher la pénétration de l'eau, dé-

signée par la référence 29.

Dans l'art antérieur, l'âme enfermée 22 et le tube 28 indiqués ci-dessus sont entourés par une gaine intérieure 31 (voir les figures 4 et 5), et par une gaine intermédiaire 33, chacune de ces gaines étant constituée par une matière plastique. En outre, un ensemble d'éléments de renfort s'étendant en direction longitudinale, 34-34, qui sont par exemple en acier, sont partiellement noyés dans chaque gaine 31 et 33. Bien entendu, les éléments de renfort peuvent être

non métalliques et être constitués par exemple par une matiè-

re armée de fibres de verre. Des parties des éléments de ren-

fort sont en contact intime avec des couches de base souples -35 pour faire en sorte que des surfaces prédéterminées des éléments de renfort soient suffisamment inaccessibles pour le couplage avec la matière plastique extrudée qu'on utilise pour former la gaine enveloppante. Ceci réduit le couplage gaine-fils, ce qui fait que les éléments de renfort 3434

peuvent glisser plus aisément par rapport à la matière plas-

tique de la gaine lorsque le câble est courbé localement. Ce système d'enveloppe et d'âme peut constituer à lui seul un

câble complet.

Le câble de l'art antérieur de la figure 4 peut également être muni d'un système de blindage 37 qui entoure

l'enveloppe et qui se trouve au-dessous d'une gaine extérieu-

re 38. Le système de blindage 37 peut comprendre un blindage intérieur 39 qui est constitué par une matière métallique ayant une conductivité électrique relativement élevée. Le cuivre est un exemple d'une matière qu'on peut utiliser pour le blindage intérieur. Il est ondulé et assure la protection

du câble contre la foudre.

Le blindage intérieur 39 du câble des figures 4 et 5 est entouré par un blindage extérieur 41 qui est lié à la gaine 38 pour améliorer la protection contre l'humidité et

pour améliorer les performances mécaniques du câble. Le blin-

dage extérieur consiste de façon caractéristique en une ma-

tière résistant à la corrosion, comme par exemple de l'acier inoxydable, et de ce fait il procure une meilleure protection

contre la détérioration résultant de l'attaque par des ron-

geurs. Le blindage extérieur 41 est lié à la gaine extérieure

38 au moyen d'un système d'adhésifs 43 qui comprend des pre-

mière et seconde matières adhésives. La première matière adhé-

sive procure une excellente liaison avec la matière métallique du blindage extérieur, consistant en acier inoxydables tandis que la seconde matière adhésive procure une excellente liaison avec la gaine extérieure 38. Ce câble est décrit et revendiqué

dans le brevet des E.U.A. n 4 557 560 mentionné précédemment.

Dans le câble 20 de l'invention, les exigences de renfort et de protection contre la foudre et les rongeurs sont intégrées d'emblée dans un système d'enveloppe 50 (voir les figures 1 et 2), au lieu d'être établies pour un câble conçu antérieurement. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le tube lâche 28 est entouré par le système d'enveloppe 50 qui

comprend un système de blindage ondulé 52 et une gaine exté-

rieure 54 ayant une épaisseur de paroi d'environ 1,27 mm.

On peut utiliser pour la gaine extérieure 54 une ma-

tière plastique telle que du polyéthylène à haute densité

noir, ayant une densité dans la plage de 0,950-0,973 gm/cm3.

Ceci est avantageux dans la mesure o les polyéthylènes de ce

type présentent d'excellentes propriétés à de basses tempéra-

tures en utilisation extérieure, et ont une tenacité supérieu-

re à celle d'autres polyéthylènes.

Un ensemble d'éléments de renfort 58-58 (voir les figures 1-3) s'étendent en direction longitudinale en position adjacente à une surface extérieure 56 du système de blindage 52. Sur les figures 1-3 des dessins, on note qu'un cercle en pointillés qui est désigné par la référence 57 représente la

surface extérieure des crêtes des ondulations du blindage ex-

térieur. C'est avec ces crêtes que les éléments de renfort 58-58 sont en contact. Les éléments de renfort peuvent être par exemple en acier au carbone présentant une résistance à la

traction élevée, auquel cas chaque élément a un diamètre exté-

rieur dans la plage d'environ 0,36 à 0,64 mm, et de 0,58 mm dans le mode de réalisation préféré. Bien entendu, les éléments de renfort peuvent être en d'autres matières, comme par exemple une matière plastique armée par des fibres de verre. Pour des

applications particulières, on peut n'utiliser que deux élé-

ments de renfort 58-58. Dans un tel câble, le diamètre de cha-

cun des éléments de renfort peut être de 1,52 mm.

Comme on peut le voir sur les figures I et 2, les éléments de renfort 5858 sont disposés en une seule couche qui est concentrique par rapport à l'âme 22. Ceci est à comparer

avec la double couche utilisée dans les câbles de l'art anté-

rieur des figures 4 et 5. Dans d'autres câbles de l'art anté-

rieur, la résistance mécanique pour une charge de traction du câble est assurée par un élément de renfort disposé en position centrale. Dans le mode de réalisation préféré, les éléments de renfort 58-58 sont enroulés en hélice autour du système de blindage 52. Il entre cependant dans le cadre de l'invention d'assembler les éléments de renfort 58-58 au câble 20 de façon qu'ils n'aient pas un tors intentionnel et soient pratiquement

parallèles à un axe longitudinal du cable.

Le système de blindage 52 du mode de réalisation

préféré consiste en une structure multicouche ondulée 60 (fi-

gures 6-8) comprenant un blindage intérieur 62 qui est consti-

tué par une matière métallique telle que du cuivre, ayant une conductivité électrique relativement élevée pour assurer la protection contre la foudre, et un blindage extérieur 64 qui est constitué par une matière résistant à la corrosion, telle

que de l'acier inoxydable, pour procurer une protection méca-

nique. Sur la figure 7, comme sur les figures 2 et 3, les crêtes du système de blindage multicouche ondulé 52, qui sont les crêtes de la surface extérieure du blindage extérieur 64, sont représentées par une ligne en pointillés qui est désignée par la référence 65 sur la figure 7. Comme on le voit sur la figure 7, les éléments de renfort 58-58 sont de façon générale

en contact avec les crêtes extérieures de la structure multi-

couche ondulée 60.

La liaison entre les deux couches métalliques du mode de réalisation préféré est obtenue au moyen d'un système d'adhésifs qui est désigné de façon générale par la référence 66 (voir la figure 8). Le système d'adhésifs 66 comprend trois couches de matières semblables à des adhésifs. Une couche 68,

consistant par exemple en un copolymère à base d'acide acryli-

que, vient en contact avec le blindage intérieur 62 et une couche 71 de la même matière vient en contact avec le blindage extérieur 64. Une couche 73 de matière plastique consistant en polyéthylène est disposée entre les deux couches 68 et 71. La couche 73, qui a un point de fusion plus élevé que celui des matières des couches 68 et 71, fait fonction de porteur pour

ces matières, de façon à faciliter la réalisation de la struc-

ture multicouche. Les blindages intérieur et extérieur 62 et 64 ont de façon caractéristique des épaisseurs respectives de 0,13 mm et 0,075 mm, et le système d'adhésifs a une épaisseur

de 0,075 mm, chacune des couches 68, 71 et 73 ayant une Spais-

seur de 0,025 mm.

c- Dans le mode de réalisation préféré, la matière adhésive des couches 67 et 71 est un terpolymère qui comprend un acide carboxylique insaturé de type éthylénique, un ester d'un acide carboxylique insaturé de type éthylénique et de l'éthylène, et qui a une épaisseur d'environ 0,025 mm. Plus précisément, le terpolymère comprend environ 85-90 % en poids d'éthylène, environ 3-5 % en poids d'un acide acrylique et un ester d'acide acrylique. Pris ensemble, l'acide acrylique et l'ester d'acide acrylique représentent environ 10-15 % en poids de la composition du terpolymère. On se référera au

brevet des E.U.A. n 4 122 248.

Le système d'adhésifs 66 est important pour pouvoir

onduler avec succès la structure multicouche 60. En son absep-

ce, une déformation à froid excessive peut se produire pendant l'ondulation. Ceci pourrait entraîner un effort de traction excessif écrasant les ondulations lorsqu'on fait avancer la structure multicouche ondulée à travers une filière de mise

en forme, et le blindage pourrait alors être incapable de ré-

sister à des efforts de flexion. Le système d'adhésifs 66 au-

torise un degré de liberté suffisant entre les couches métal-

liques qui constituent le système de blindage, de façon que les couches métalliques puissent glisser l'une par rapport à l'autre lorsqu'on fait avancer la structure multicouche entre des cylindres d'ondulation, pour éviter une déformation à

froid excessive.

Pour assurer une liaison appropriée du système de blindage 60 avec la gaine en matière plastique extérieure 54, un système de liaison 80 (voir la figure 8) est prévu sur une

surface extérieure 82 de la couche métallique extérieure 64.

Le système de liaison 80 comprend une couche 84 d'un copoly-

mère d'acide acrylique qui vient en contact avec la surface extérieure de la couche métallique extérieure du blindage, et qui a une épaisseur de 0, 025 mm. Dans le mode de réalisation préféré, la couche 84 est constituée par la même matière que

les couches 68 et 71. Deux couches de matière plastique con-

sistant en polyéthylène, 86 et 88, d'une épaisseur de 0,025

mm, sont superposées sur la couche 84, et une couche exté-

rieure parmi ces deux couches assure la liaison avec la gaine en matière plastique extérieure 54. Le polyéthylène ou une

autre matière ayant une fonction de porteur, qui est compati-

ble avec la matière plastique de la gaine extérieure 54, pourrait tout aussi bien être placé sur une couche au lieu de deux. Si les deux couches extérieures sont constituées par la même matière semblable à un adhésif, on peut utiliser une

seule couche ayant une épaisseur de 0,050 mm.

Le système de liaison 80 empêche avantageusement la propagation de l'humidité dans le câble et contribue à faire

en sorte que le système d'enveloppe présente des caractéris-

tiques uniformes. La liaison permet au câble 20 de résister à des efforts de torsion, ce qui est particulièrement important lorsque le câble ne comprend qu'une seule couche d'éléments de renfort s'étendant en hélice. De plus, la liaison de la gaine extérieure avec le système de blindage 52 contribue à

assurer la protection du câble contre les rongeurs. Les ron-

geurs ne peuvent pas soulever une partie du joint en recou-

vrement. La figure 9 représente un autre mode de réalisation d'un câble conforme à l'invention. Un câble désigné de façon générale par la référence 100 comprend une âme 102 qui peut

contenir plusieurs ruban à fibres optiques ou plusieurs grou-

pes de fibres optiques, et qui peut être emplie par une ma-

tière 103 empêchant la pénétration de l'eau. L'âme 102 est enfermée dans un tube 104 qui est de préférence constitué par

une matière plastique consistant en polyéthylène à haute den-

sité. Le tube 104 est enfermé dans une gaine intérieure ex-

trudée 106 qui est constituée par une matière plastique telle que le polyéthylène et qui a une épaisseur de paroi d'environ

0,84 mm.

Une couche de base souple 108 est intercalée entre la gaine intérieure 106 et le tube 104 pour constituer un plan de glissement pour un ensemble d'éléments de renfort

-110, s'étendent en direction longitudinale, qui sont en-

roulés en hélice autour du tube 104. Comme on peut le voir dans le brevet des E.U.A. n0 4 241 979, la couche de base

souple isole des parties des éléments de renfort 110-110 vis-

à-vis de la matière extrudée de la gaine intérieure envelop-

pante 106. La couche de base souple 108 a de façon caracté-

ristique une épaisseur d'environ 0,20 mm et elle est enroulée

longitudinalement autour du tube 104, avec un joint s'éten-

dant en direction longitudinale.

La couche de base souple 108 définit le couplage entre les éléments de renfort 110-110 et la gaine 106. La couche de base souple 108 vient en contact intime avec des parties des surfaces des éléments de renfort 110110 pour rendre ces parties de surface des éléments de renfort suffi-

* samment inaccessibles pour le couplage avec la gaine en ma-

tière plastique 106. Ceci empêche un enrobage complet des

éléments de renfort 110-110.

Pendant la fabrication, les éléments de renfort -110 sont enroulés en hélice sur la couche de base souple 108, sous tension, de façon que des parties des surfaces des éléments de renfort viennent en contact de surface intime

avec la couche de base souple. La gaine 106 est;:ensuite ex-

trudée sous pression sur la couche de base souple et les

éléments de renfort. La couche de base souple 108 a une ri-

gidité suffisante pour empêcher l'écoulemrent de la matière plastique extrudée de la gaine jusqu'aux parties précitées

des surfaces, de façon à empêcher l'enrobage de ces surfaces.

Ceci réduit suffisammentle couplage entre la gaine et les fils

pour que les éléments de renfort puissent glisser plus aisé-

ment par rapport à la gaine lorsque le câble est courbé loca-

lement. Le fait d'empêcher l'enrobage de ces surfaces a peu

d'effet sur la résistance à la traction des éléments de ren-

fort enroulés en hélice 110-110. Lorsque la matière plastique extrudée de la gaine 106 se refroidit pendant la fabrication, elle forme un ajustement avec serrage autour des éléments de renfort 110-110. Lorsque les câbles sont soumis à une charge

de traction, les éléments de renfort enroulés en hélice 110-

tentent de se déplacer en direction radiale mais le tube

104 de l'âme qui se trouve au-dessous empêche ce mouvement.

La gaine intérieure enveloppante 106 empêche toute tentative de déplacement en direction périphérique. Il existe entre les

éléments de renfort et la gaine 106 un couplage de cisaille-

ment suffisant pour assurer un couplage approprié entre les

éléments de renfort et la gaine dans une direction longitudi-

nale, sur la totalité de la longueur du câble.

La couche de base souple peut être une couche min-

ce, par exemple de 0,20 mm,de polyester sous la forme d'une nappe de monofils continus désorientés. Un polyester sous cette forme qui convient pour une telle utilisation est un

produit standard de E.I. DuPont de Nemours and Company. Le po-

lyester sous forme d'une nappe de monofils continus désorientés est suffisamment souple pour former des cavités en forme de

cuvettes qui augmentent la surface de contact avec les élé-

ments de renfort ayant des sections transversales circulaires.

Dans le câble, la couche de base souple 108 est dis-

posée de façon à entourer complètement le tube 104. Ceci faci-

lite l'enlèvement du système d'enveloppe par rapport au coeur

enfermé dans le tube. Ceci permet en outre au système de blin-

dage d'avoir une action prédominante sur le comportement en

flexion du cable.

Aux endroits auxquels les éléments de renfort 110-

sont enrobés par la matière plastique extrudée de la gaine 106, la gaine forme un ajustement serré, semblable à celui

d'un anneau fermé, qui empêche pratiquement tout mouvement pé-

riphérique relatif des éléments de renfort par rapport à a gaine.

Aux endroits oules éléments de renfort sont appliqués contre la couche de base souple, la gaine forme un anneau de type

fendu, qui permet plus aisément un mouvement relatif des élé-

ments de renfort dans une direction longitudinale, par rapport

à la gaine, en présence d'une courbure locale.

Un système de blindage 112 est disposé sur la gaine intérieure 106, et, comme dans le mode de réalisation préféré, ce système comprend une structure multicouche ondulée cuivre/ acier inoxydable, destinée à assurer la protection contre la foudre et les rongeurs. Le système de blindage 112 a de façon caractéristique une épaisseur apparente d'environ 0,75 mm

après avoir été ondulé. Le système de blindage 112 est enve-

loppé par une gaine extérieure 114 qui est constituée par une

matière plastique et qui a une épaisseur caractéristique d'en-

viron 1,3 mm. Dans ce mode de réalisation comme dans le mode de réalisation préféré, les éléments de renfort qui s'étendent en direction longitudinale peuvent être en contact intime avec

le système de blindage métallique.

Dans le câble du mode de réalisation préféré de l'invention, le système de blindage a été représenté sous la forme d'une structure multicouche. Il faut cependant noter qu'il peut prendre d'autres formes, comme par exemple un seul blindage 120 (voir la figure 10). A titre d'exemple, si seule la protection contre les rongeurs est exigée, il peut être inutile d'incorporer dans le système de blindage une couche

de cuivre ou d'une autre matière métallique fortement conduc-

trice. Dans cette situation, pour des câbles enterrés ou des

câbles aériens, on utilise un système de blindage qui com-

prend une couche métallique d'acier inoxydable de 0,13 mm

d'épaisseur, avec un système d'adhésifs pour assurer la liai-

son avec la gaine extérieure en matière plastique. Au con-

traire, il peut y avoir des cas dans lesquels un blindage as-

surant la protection contre la foudre est exigé alors que le câble n'est pas exposé à des attaques de rongeurs. Dans ces cas, un blindage en cuivre seul sera suffisant et ce blindage sera directement lié à la gaine extérieure, au lieu de l'être par l'intermédiaire d'une couche d'acier inoxydable ou de

toute autre couche métallique de protection contre les ron-

geurs.

Du fait de la structure du cable de l'invention, le diamètre extérieur du cable est considérablement réduit par rapport à ceux de câbles de l'art antérieur. Par exemple, un cable à fils croisés de type standard (voir les figures 4 et

5) ayant un diamètre extérieur de 10,4 mm présente un diamè-

tre extérieur de 17,8 mm lorsqu'il est équipé de blindages en cuivre et en acier inoxydable et d'une gaine extérieure. Le diamètre extérieur du mode de réalisation préféré du câble de

l'invention est de 10,7 mm. Ceci constitue une réduction no-

table de la taille du câble. En outre, du fait de la configu-

ration et de la structure du câble, le processus de fabrica-

tion est considérablement simplifié.

Dans le câble de l'invention qui est représenté sur la figure 1, on ne trouve qu'une seule couche d'éléments de renfort enroulés en hélice. De plus, contrairement aux cables de l'art antérieur, on n'utilise qu'un seul blindage adjacent

aux éléments de renfort. Bien entendu, comme décrit précédem-

ment, le blindage pourrait être une structure multicouche comprenant deux matières métalliques. On observera que dans le mode de réalisation de la figure 9, les éléments de ren- fort sont disposés aussi près que possible de l'axe neutre du câble. Le câble peut ainsi être courbé plus aisément et il a

moins tendance à former des coques. On obtient ceci en enrou-

lant les éléments de renfort autour de l'élément tubulaire enveloppant et en formant la gaine intérieure sur cette

structure. Dans le mode de réalisation représenté sur les fi-

gures 1-2 et 6-7, des éléments de renfort sont disposés en position adjacente à une surface extérieure du blindage, mais à une distance de l'axe neutre de de la section transversale du câble qui n'est pas beaucoup plus grande que dans le mode de réalisation de la figure 9, -à cause de l'absence de la

gaine intérieure.

Les performances mécaniques du câble de l'invention sont améliorées à cause du degré de couplage longitudinal et tangentiel entre des parties du système d'enveloppe. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 1,2, 6 et 7, les éléments de renfort 58-58 sont enrobés dans la gaine 54 qui est liée au système de blindage 52. Il en résulte que les

éléments constitutifs du système d'enveloppe sont couples en-

semble suffisamment pour améliorer la stabilité du câble en

torsion et pour empêcher un mouvement relatif entre des par-

ties du système d'enveloppe.

Bien qu'on n'utilise qu'une seule couche d'éléments de renfort, le câble présente une résistance suffisante à des forces de torsion et de traction pour ne pas être endommagé

et pour ne présenter aucune dégradation de ses caractéristi-

ques de fonctionnement. On rappelle que la structure du bre-

vet des E.U.A. no 4 241 979 utilise deux couches d'éléments de renfort qui sont enroulées en hélice dans des directions opposées. Ceci a conduit à un câble équilibré au point de vue

des couples. Dans les câbles de l'invention, du fait de l'uti-

lisation d'une seule couche d'éléments de renfort, les élé-

ments de renfort tendent à se vriller plus fortement lors-

qu'ils sont soumis à des forces de traction, et ils ne sont pas équilibrés par une autre couche enroulée en sens opposé.

Cependant, dans les câbles de l'invention, tout mouvement re-

latif entre des parties des câbles est empêché d'une manière qui supprime la nécessité de la seconde couche d'éléments de renfort. Dans le mode de réalisation préféré, le couplage de

cisaillement entre les éléments de renfort et la gaine à la-

quelle est lié le système de blindage 52 est tel que le blin-

dage ne peut pas tourner dans la gaine. Dans le mode de réali-

sation de la figure 9, il existe un couplage suffisant entre

la surface intérieure du système de blindage ondulé et la gai-

ne intérieure 112 dans laquelle sont disposés les éléments de renfort qui appliquent des forces de torsion au câble. De

plus, du fait que pendant l'installation le système de blin-

dage et la gaine extérieure du câble de la figure 9 sont ac-

couplés ensemble et avec la gaine intérieure 106 et le tube 104, la résistance à la torsion du système de blindage et de la gaine extérieure s'oppose à la tendance à la torsion de la couche unique d'éléments de renfort à l'intérieur de la gaine

intérieure. Bien entendu, il entre dans le cadre de l'inven-

tion de lier de manière adhésive la gaine intérieure à la

surface intérieure du système de blindage 112.

En outre, les éléments de renfort sont suffisamment

découplés dans la direction longitudinale du câble, par rap-

port à d'autres parties du système d'enveloppe, pour que le câble soit relativement flexible. Lorsqu'on courbe le câble, les éléments de renfort doivent être capables de se déplacer longitudinalement pour répartir les efforts associés à la courbure. Dans les modes de réalisation qui sont représentés sur les figures 1, 2, 6 et 7, les éléments de renfort 58-58 sont en contact avec les crêtes du système de blindage ondulé

52. Il en résulte que dans ces modes de réalisation, les élé-

ments de renfort 58-58 sont capables de glisser par rapport au système de blindage 52, dans une direction longitudinale, lorsque le câble est courbé au cours de l'installation et de la manipulation. Cependant, les éléments de renfort ne peu- vent pratiquement accomplir aucun mouvement dans la direction tangentielle. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 9, le déplacement longitudinal des éléments de renfort -110 est facilité par le fait que les éléments de renfort

sont disposés en contact avec la couche de base souple 108.

La couche de base souple 108 est imperméable à la matière plastique extrudée de la gaine intérieure 106 et elle fait en sorte que des parties des périphéries des éléments de renfort soient inaccessibles à la matière plastique extrudée. Ceci empêche un enrobage complet de ces périphéries, et bien que

l'enrobage soit suffisant pour empêcher un déplacement tan-

gentiel des éléments de renfort, un déplacement longitudinal peut avoir lieu pour faciliter la courbure du câble. Si les éléments de renfort n'étaient pas capables de se déplacer dans une direction longitudinale lorsque le câble est courbé, ce dernier pourrait former des coques endommageant les fibres optiques. L'utilisation du système de blindage 52 du mode de réalisation préféré est avantageuse à au moins deux égards

par rapport à l'art antérieur. Du fait que le blindage con-

siste en une structure multicouche de deux matières métalli-

ques, il est mécaniquement plus robuste qu'un système de blindage qui comprend deux blindages métalliques séparés et non liés. Ceci est vrai malgré l'utilisation de blindages

ondulés, à cause de l'emboîtement imparfait des ondulations.

Secondement, l'utilisation de deux blindages permet un glis-

sement entre eux, également malgré les ondulations. Ceci

conduit évidemment à un couplage réduit entre les parties ex-

térieure et intérieure du système d'enveloppe.

En outre, un câble à fibres optiques ayant un blin-

dage multicouche qui est lié à une gaine extérieure a peu de

chances de se vriller et il est stable pendant l'installation.

Un blindage en acier inoxydable de 0,075 mm d'épaisseur peut

ne pas constituer une protection suffisante contre les ron-

geurs, mais il constitue effectivement une protection suffi-

sante lorsqu'il est accolé à une couche de cuivre de 0,13 mm.

La protection contre les rongeurs exige normalement une épais-

seur de 0,13 mm d'acier inoxydable, même dans la structure re-

présentée dans le brevet des E.U.A. n 4 557 560. Ceci n'est

pas vrai dans un blindage multicouche qui procure une résis-

tance mécanique et une rigidité supplémentaires.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (33)

REVENDICATIONS

1. Câble à fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend: une âme comprenant au moins une fibre optique; un

tube qui est constitué par une matièrre plastique et qui en-

ferme l'âme; et un système d'enveloppe qui comprend: un seul blindage métallique qui enferme le tube; une gaine qui est constituée par une matière plastique et qui est liée de

manière adhésive à une surface extérieure du blindage métal-

lique pour augmenter notablement la stabilité en torsion du câble et pour empêcher un mouvement relatif entre des parties du système d'enveloppe; et un ensemble d'éléments de renfort s'étendant en direction longitudinale qui sont disposés en

une seule couche et qui sont suffisamment découplés par rap-

port à d'autres parties du système d'enveloppe, dans la di-

rection longitudinale du câble, pour que le cable soit rela-

tivemeit flexible.

2. Cable à fibres optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage métallique unique est ondulé.

3. Câble à fibres optiques selon la revendication

1, caractérisé en ce que chaque élément de l'ensemble d'élé-

ments de renfort est enroulé en hélice autour d'un axe lon-

gitudinal du câble.

4. Cable à fibres optiques selon la revendication

1, caractérisé en ce que chaque élément de l'ensemble d'élé-

ments de renfort ne présente aucun tors intentionnel et s'étend de façon générale parallèlement à un axe longitudinal

du câble.

5. Câble à fibres optiques selon la revendication

1, caractérisé en ce que les éléments de renfort sont capa-

bles de résister à des forces de traction et de compression

qui sont appliquées axialement au cable.

6. Câble à fibres optiques selon la revendication

1, caractérisé en ce que le blindage consiste en une struc-

ture multicouche qui comprend une couche d'une première ma-

tière métallique et une couche d'une seconde matière métalli-

que qui sont liées ensemble.

7. Câble à fibres optiques selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première matière métallique est du cuivre et la seconde matière métallique est de l'acier inoxydable.

8. Câble à fibres optiques selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première matière métallique est disposée en position adjacente à une surface extérieure du

tube.

9. Câble à fibres optiques selon la revendication

8, caractérisé en ce que les première et seconde matières mé-

talliques sont liées ensemble de manière métallurgique.

10. Câble à fibres optiques selon la revendication

8, caractérisé en ce que les première et seconde matières mé-

talliques sont liées ensemble au moyen d'adhésifs.

11. Câble à fibres optiques selon la revendication , caractérisé en ce que les couches de matière métallique sont liées ensemble par un système qui comprend plusieurs

couches de matières adhésives.

12. Câble à fibres optiques selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une couche d'une première matière

adhésive est liée à une surface extérieure de la première ma-

tière métallique, une couche d'une seconde matière adhésive

est liée à une surface intérieure de la seconde matière mé-

tallique et une couche d'une troisième matière adhésive est intercalée entre les première et seconde couches de matières adhésives.

13. Câble selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première matière adhésive est un terpolymère comprenant de l'éthylène, un acide carboxylique insaturé de type éthylénique et un ester d'un acide carboxylique insaturé de type éthylénique, et la seconde matière adhésive est la

même que la première matière adhésive.

14. Câble selon la revendication 13, caractérisé en

ce que la première matière adhésive est un terpolymère com-

prenant environ 85-90 % en poids d'éthylène, environ 3-5 % en poids d'un acide acrylique quelconque, et un ester d'acide acrylique, et en ce que l'acide acrylique et l'ester d'acide acrylique représentent conjointement environ 10-15 % en poids

du terpolymère.

15. Câble à fibres optiques selon la revendication 1, caractérisé ence qu'une surface extérieure du blindage comprend un système d'adhésifs qui fait en sorte que la gaine

soit liée au blindage.

16. Câble à fibres optiques selon la revendication , caractérisé en ce que le système d'adhésifs qui fait en sorte que la gaine extérieure soit liée au blindage comprend une matière de type terpolymère qui est liée au blindage, et une matière plastique qui est liée au terpolymère et à la gaine.

17. Câble à fibres optiques selon la revendication

1, caractérisé en ce qu'il comprend également une gaine in-

térieure qui est constituée par une matière plastique et qui est disposée de façon concentrique autour du tube, et en ce

que l'ensemble d'éléments de renfort sont disposés en posi-

tion adjacente au tube et sont enrobés au moins partiellement

dans la gaine intérieure.

18. Câble à fibres optiques selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'une surface extérieure de la gaine

intérieure est liée de manière adhésive à une surface inté-

rieure du blindage.

19. Câble à fibres optiques, caractérisé en ce

qu'il comprend: une âme comprenant au moins une fibre opti-

que; et un tube qui est constitué par une matière plastique

et qui enferme l'âme; et un système d'enveloppe qui com-

prend: un seul blindage métallique qui enferme le tube; une

gaine qui est constituée par une matière plastique et qui en-

toure une surface extérieure du blindage en étant liée à cet-

te surface extérieure, pour augmenter notablement la stabili-

té en torsion du câble et pour empêcher un mouvement relatif entre des parties du système d'enveloppe; et un ensemble d'éléments de renfort s'étendant en direction longitudinale, qui sont placés en contact avec une surface extérieure du blindage, avec des parties notablesde leurs périphéries en-

robées dans la gaine, ces éléments de renfort étant suffi-

samment découplés par rapport à d'autres parties du système d'enveloppe, dans une direction longitudinale du câble, pour

que le câble soit relativement flexible.

20. Câble à fibres optiques selon la revendication 19, caractérisé en ce que le blindage comprend une bande de

cuivre qui a été enroulée autour du tube.

21. Câble à fibres optiques selon la revendication 19, caractérisé en ce que le blindage comprend une bande

d'acier inoxydable qui a été enroulée autour du tube.

22. Câble à fibres optiques selon la revendication 19, caractérisé en ce que le blindage comprend une structure multicouche qui comporte une couche d'une première matière métallique et une couche d'une seconde matière métallique

qui sont liées ensemble.

23. Câble à fibres optiques selon la revendication 22, caractérisé en ce que la première matière métallique est du cuivre et la seconde matière métallique est de l'acier inoxydable, et en ce que la couche de la première matière métallique est disposée en position adjacente à une surface

extérieure du tube.

24. Câble à fibres optiques selon la revendication

22, caractérisé en ce que le blindage est ondulé et la cou-

che de la première matière métallique est adjacente au tube.

25. Câble à fibres optiques selon la revendication 24, caractérisé en ce que les matières métalliques sont

liées ensemble de manière métallurgique.

26. Câble à fibres optiques selon la revendication 24, caractérisé en ce que les matières métalliques sont

liées ensemble au moyen d'adhésifs.

27. Câble à fibres optiques selon la revendication 26, caractérisé en ce que les couches de matières métalliques sont liées ensemble par un système qui comprend plusieurs

couches de matières adhésives.

28. Câble à fibres optiques selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'une première couche du système d'adhésifs est liée à une surface extérieure de la première matière métallique, une seconde couche du système d'adhésifs

est liée à une surface intérieure de la seconde matière mé-

tallique et une troisième couche du système d'adhésifs est intercalée entre les première et seconde couches de matières adhésives.

29. Câble selon la revendication 28, caractérisé en ce que la première matière adhésive est un terpolymêre comprenant de l'éthylène, un acide carboxylique insaturé de type éthylénique et un ester d'un acide carboxylique insaturé de type éthylénique, et la troisième matière adhésive est

compatible avec la matière plastique de la gaine, et la se-

conde matière adhésive est la même que la première matière

adhésive.

30. Câble à fibres optiques selon lanrevendication 19, caractérisé en ce qu'une surface extérieure du blindage comprend un système d'adhésifs qui fait en sorte que la gaine

soit liée au blindage.

31. Câble à fibres optiques selon la revendication 19, caractérisé en ce que le blindage métallique unique est ondulé.

32. Câble à fibres optiques selon la revendication

19, caractérisé en ce que chaque élément de l'ensemble d'élé-

ments de renfort est enroulé en hélice autour d'un axe longi-

tudinal du câble.

33. Câble à fibres optiques selon la revendication

19, caractérisé en ce que chaque élément de l'ensemble d'élé-

ments de renfort ne présente aucun tors intentionnel et s'étend de façon générale parallèlement à un axe longitudinal

du cnble.