FR2597255A1 - Cable electrique a isolant extrude et a conducteur etanche par bourrage, matiere de bourrage pour conducteurs de cables electriques et procede de fabrication de ces cables - Google Patents

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE AUX CABLES ELECTRIQUES. DANS UN CABLE A ISOLANT EXTRUDE SELON L'INVENTION, LES ESPACES 3 COMPRIS ENTRE LES FILS CONSTITUTIFS 2 DU CONDUCTEUR 1 CONSTITUE LUI-MEME PAR UN ELEMENT CABLE SONT REMPLIS D'UN MELANGE, A BASE DE MATIERES POLYMERES, QUI PRESENTE UNE VISCOSITE MOONEY A 100 C COMPRISE ENTRE 10 ET 60, UNE DURETE SHORE A COMPRISE ENTRE 10 ET 90, CE MELANGE CONTENANT DE PREFERENCE DES POUDRES DE MATIERE ORGANIQUE QUI GONFLENT EN PRESENCE D'EAU. LES FILS 2 CONSTITUANT L'ELEMENT CABLE SONT EUX AUSSI RECOUVERTS DU MELANGE EN QUESTION, A L'EXCEPTION DE CEUX QUI FORMENT LA COURONNE DE FILS LA PLUS EXTERIEURE. PRINCIPALES APPLICATIONS: CABLES ELECTRIQUES TERRESTRES ET SURTOUT SOUS-MARINS.

Description

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La présente invention se rapporte aux câbles électriques à isolant extrudé, du type dans lequel un bourrage est incorporé dans le conducteur pour empêcher la migration de l'eau, même à l'état de traces, le long de ce câble. L'invention se rapporte en outre à une matière de bourrage pour conducteurs de câbles à isolant extrudé et à un procédé pour fabriquer les câbles du type en question. Il est connu que l'une des causes qui entraînent la formation d'arborescences dans l'isolant extrudé d'un câble est la présence de l'humidité à l'intérieur

du conducteur.

En effet, pendant le fonctionnement d'un câble, 15 sous l'effet de la température qui est atteinte par le conducteur en service, qui n'est certes pas élevée, mais qui est maintenue pendant un temps pratiquement indéfini, on observe que la moindre trace d'eau qui existe

dans le conducteur se vaporise.

La vapeur d'eau qui se forme ainsi migre dans l'isolant extrudé du câble sous l'effet d'un phénomène

de diffusion.

L'eau qui a pénétré de cette façon dans l'isolant extrudé du câble, et les sollicitations électriques 25 qui existent dans ce dernier, provoquent la formation

d'arborescences qui entraînent une dégradation des propriétés diélectriques de cet isolant, avec un accroissement consécutif du risque de perforation.

Bien que, pendant la fabrication des câbles à 30 isolant extrudé, on mette en oeuvre toutes les dispositions techniques connues de l'homme de l'art pour assurer l'absence des moindres traces d'eau à l'intérieur du conducteur, on ne peut pas éviter de façon absolue que, pendant l'installation ou la pose de ce câble, pendant 35 la confection des joints ou à la suite de ruptures intervenues dans la structure du câble, de l'eau ne puisse atteindre le conducteur d'un câble et/ou migrer le long de ce conducteur. Pour éviter que de l'eau, qui est entrée en contact avec le conducteur d'un câble à isolant extrudé en un point ne puisse migrer le long de ce conducteur, en 5 provoquant la formation d'arborescences en tous les points de l'isolant du câble, il a déjà été proposé d'introduire au moins dans le conducteur, des matières de bourrage, de préférence du type gonflant au contact de

l'eau et qui empêchent la migration de l'eau.

En particulier, dans les câbles à isolant extrudé et à conducteur imprégné d'une matière de bourrage qui sont déjà connus, on considère comme préférable que cette matière soit du type qui gonfle au contact de l'eau, parce qu'on considère que ce n'est qu'avec ce ty15 pe de bourrage que l'on dispose des meilleures possibilités d'arrêter la migration des traces d'eau le long du câble, en tirant justement profit du phénomène de gonflement de la matière de bourrage pour former une barrière

s'opposant à la migration de l'eau.

Les câbles connus à isolant extrudé qui comprennent dans le conducteur une matière de bourrage gonflant au contact de l'eau sont, par exemple, ceux qui sont décrits dans la demande de brevet de la R.F.A. n

2 216 139 et dans le brevet britannique n 2 076 839.

Aucun des câbles connus à isolant extrudé du type qui contiennent une matière de bourrage incorporée, même si cette matière est du type dans le conducteur, gonflant au contact de l'eau, ne permet de résoudre d'une façon fiable et sûre le problème de l'empêchement 30 de la migration de l'eau, en dépit des nombreuses tentatives faites pour trouver des matières de bourrage qui

soient en mesure de résoudre ce problème.

Le défaut de fiabilité des câbles à isolant extrudé qui sont déjà connus, face au problème consistant 35 à empêcher la migration de l'eau est absolument inacceptable dans les cas o ces câbles sont utilisés dans un environnement sous-marin, o le risque de pénétration et

de propagation de l'eau sur toute la longueur du câble en cas de rupture de ce câble est très élevé, et ceci parce que, ainsi qu'il est bien connu, la réparation du câble demande un temps considérable avant de pouvoir 5 être exécuté et parce que la pression hydrostatique exercée par l'eau est généralement élevée.

Le but de l'invention est de réaliser des câbles à isolant extrudé contenant une matière de bourrage dans leur conducteur, éventuellement destinés à une uti10 lisation dans les applications sous-marines, et dans lesquels la propagation de l'eau soit absolument empêchée, c'est-à-dire qui ne soient pas affectés par le risque de

formation d'arborescences dues à cette cause.

D'autres buts de la présente invention consis15 tent à réaliser une matière de bourrage pour conducteurs

de câbles à isolant extrudé et un procédé de fabrication des câbles du type en question dans lequel soit supprimé tout risque de migration de traces d'eau qui pourraient être accidentellement entrées en contact avec leur con20 ducteur en un point.

L'invention a pour objet un câble électrique comprenant au moins un conducteur réalisé sous la forme d'un élément câblé, constitué par une pluralité de fils métalliques réunis entre eux, cet élément étant imprégné 25 d'une matière de bourrage, une couche semiconductrice qui recouvre le conducteur en en épousant la surface extérieure, et un isolant extrudé autour de la couche semiconductrice, caractérisé en ce que la matière de bourrage est un mélange à base de matières polymères qui recou30 vre les différents fils du câble et remplit chacun des espaces existant entre les fils, ledit mélange présentant une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 10 et

et une dureté Shore A comprise entre 10 et 90.

En outre, lorsque, dans un mélange présentant 35 les caractéristiques indiquées ci-dessus et destiné à constituer une matière de bourrage pour un cable selon l'invention, on incorpore une poudre gonflant au contact

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de l'eau pour rendre cette matière de bourrage capable de gonfler lorsqu'elle est en contact avec l'eau, la poudre gonflant à l'eau est faite d'une matière organique et le mélange présente un gonflement non inférieur à 5 % 5 après un contact de 10 secondes avec l'eau et un gonflement asymptotique à saturation non inférieur à 40 %.

L'invention a encore pour objet une matière de bourrage pour conducteurs de câbles électriques, présentée sous la forme d'un mélange, caractérisée en ce que 10 ce mélange est un mélange à base de matières polymères, ledit mélange possédant une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 10 et 60 et une dureté Shore A comprise

entre 10 et 90.

En outre, lorsque, dans le mélange possédant 15 les caractéristiques indiquées ci-dessus pour constituer une matière de bourrage selon l'invention, on incorpore une poudre gonflant à l'eau pour rendre ce mélange capable de gonfler lorsqu'il est en contact avec l'eau, la poudre qui gonfle à l'eau est faite d'une matière organi20 que et le mélange présente un gonflement non inférieur à % après un contact de 10 secondes avec l'eau et un gonflement asymptotique à saturation non inférieur à 40 %. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication de câbles électriques qui comprend les pha25 ses consistant à imprégner un élément câblé métallique destiné à constituer le conducteur du câble électrique d'une matière de bourrage gonflant au contact de l'eau, et à extruder une couche semiconductrice et une couche isolante, en contact direct avec l'élément câblé étan30 ché, caractérisé en ce que l'imprégnation de l'élément câblé métallique est exécutée pendant la construction de cet élément câblé, en insérant la matière de bourrage par extrusion entre l'ensemble des fils qui doivent être réunis et compactés pour former chaque couronne distinc35 te de l'élément câblé et la partie de l'élément câblé qui était déjà formée, pendant que cette couronne et cette partie de l'élément câblés avancent vers une filière

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d'assemblage. Les figures du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en perspective d'un câble selon l'invention dont certaines parties ont été enlevées pour mettre en évidence la structure inférieure; la figure 2 montre à échelle agrandie et en cou10 pe une partie du câble selon l'invention;

la figure 3 montre schématiquement un dispositif adopté pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de fabrication d'un câble.

Un câble selon l'invention, représenté sur les 15 figures 1 et 2, présente, en allant de l'intérieur vers l'extérieur, un conducteur 1 constitué par un élément câblé formé d'une pluralité de fils métalliques 2, par

exemple en cuivre ou en aluminium, assemblés entre eux.

Chacun des fils métalliques 2, à l'exception de 20 ceux qui forment la couronne la plus extérieure du câble

(comme ceci est représenté clairement sur la figure 2) est entièrement entouré d'une matière de bourrage ou d'étanchéité dont les caractéristiques constituent un élément essentiel d'un câble selon l'invention et seront 25 indiquées plus loin.

Les espaces 3 enfermés entre les fils métalliques 2 adjacents sont eux aussi entièrement remplis de

la matière de bourrage en question.

Autour du câble 1,est disposée une couche semi30 conductrice 4 obtenue par extrusion, qui en épouse la

surface radialement la plus extérieure.

Plus particulièrement, la couche semiconductrice 4 recouvre en y adhérant la partie de la surface des fils 2 dont est formée la couronne radialement la plus 35 extérieure qui est comprise entre les points de contact

des fils adjacents et est dirigée vers ladite couche semiconductrice 4.

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Sur la couche semiconductrice 4, se trouve une

couche isolante 5 obtenue par extrusion, et qui est à son tour recouverte d'une couche semiconductrice extérieure 6.

Autour de la couche semiconductrice 6, qui est elle aussi obtenue par extrusion, il peut être prévu d'autres éléments, connus en soi et non représentés, par exemple, une gaine, des couches protectrices de cette

gaine, et équivalents.

Selon une variante de réalisation non représentée d'un câble selon l'invention, il est prévu, dans les espaces compris entre les fils 2 qui forment la couronne la plus extérieure du conducteur 1 et la couronne de fils 2 qui lui est immédiatement sous-jacente, en rempla15 cement de la matière de bourrage ou en addition à cette

dernière, des poudres gonflant à l'eau, de nature organique, dont les caractéristiques sont indiquées plus bas.

Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, l'élément essentiel d'un câble selon l'invention consiste dans la 20 présence, à l'intérieur de l'élément câblé, d'une matière de bourrage (laquelle constitue en soi un objet de la présente invention) qui possède les caractéristiques suivantes. La matière de bourrage est constituée par un mé25 lange, à base d'un polymère quelconque et ce mélange doit posséder les deux propriétés suivantes: - La viscosité Mooney à 100 C doit être comprise entre 10 et 60 et cette viscosité doit de préférence

être comprise entre 20 et 40.

- La dureté Shore A, déterminée conformément

aux normes ASTM D2240, et la lecture de l'instrument étant exécutée cinq secondes après le début de l'essai, doit être comprise entre 10 et 90 et elle est de préférence comprise entre 50 et 80.

En outre, lorsque le mélange qui possède les deux caractéristiques indiquées ci-dessus contient en supplément une poudre gonflant à l'eau, cette poudre est

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de type organique et sa quantité dans le mélange peut être quelconque pourvu que le gonflement du mélange mis en contact avec l'eau, exprimé en augmentation de l'épaisseur d'une plaquette de mélange possédant une 5 épaisseur de 1 mm et dont les surfaces ont été opacifiées, corresponde aux valeurs suivantes.

- Après 10 secondes de contact avec l'eau, le gonflement doit être supérieur à 5 % et, de préférence, supérieur à 10 %.

-En outre, le gonflement à saturation du mélange, calculé comme valeur asymptotique de son gonflement au contact de l'eau et en particulier, de l'eau de mer, ne doit pas être inférieur à 40 % et, de préférence, non

inférieur à 60 %.

Pour la formation du mélange constituant une matière de bourrage pour un câble selon l'invention, on peut utiliser n'importe quel polymère approprié pour la formation de mélanges extrudables comme, par exemple le caoutchouc naturel, les copolymères butadiène-styrène, 20 les polymères et copolymères de l'isobutylène, les copolymères éthylène-propylène et les terpolymères correspondants, ainsi que les copolymères éthylène- acétate de vinyle. Au contraire, la poudre gonflant à l'eau, de 25 type organique, qui constitue un composant du mélanqe avec lequel le conducteur d'un câble selon l'invention est étanché, ou qui est d'une façon quelconque inséré dans ce conducteur, doit posséder les propriétés suivantes: - la poudre doit être sensiblement insoluble dans l'eau; - le pH de la dispersion aqueuse de la poudre pouvant être obtenue en dispersant 1 gramme de poudre dans 200 cm3 d'eau bidistillée doit être compris entre 35 6,5 et 7,5; - la perte de poids de la poudre après échauffement à 105 C doit être inférieure à 7 %;

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- le temps d'humidification de la poudre (qui correspond au temps qui s'écoule entre le moment o la poudre est mise en contact avec l'eau et le moment o son gonflement commence) doit être compris entre 1 et 5 5 secondes, aussi bien si l'eau utilisée est de l'eau à usage industriel que si elle est constituée par de l'eau de mer; - la capacité d'absorption d'eau de la poudre, exprimée en cm3 d'eau retenue par un gramme de poudre 10 doit être comprise entre 100 et 800 cm3/g. En particulier, sa capacité d'absorption d'eau de type industriel par la poudre doit être comprise entre 500 et 800 cm3/g tandis que sa capacité d'absorption d'eau de mer doit être comprise entre 100 et 150 cm3/g; - les particules constituant la poudre gonflant à l'eau doivent présenter des dimensions maximales inférieures à 200 microns, de préférence, au moins 50 % des grains de cette poudre doivent présenter des dimensions

maximales inférieures à 150 microns.

Les caractéristiques précitées des poudres gonflant à l'eau de type organique sont celles qui se sont révélées essentielles aussi bien pour permettre de réaliser les mélanges de bourrage gonflant au contact de l'eau pour conducteurs selon l'invention que 25 pour l'introduction de ces poudres, en combinaison avec la matière de bourrage ou en remplacement de celle-ci, dans les espaces compris entre les fils 2 de la couronne la plus extérieure du conducteur et les fils de la couronne immédiatement sous-jacente, selon la variante de 30 réalisation d'un câble selon l'invention décrit plus haut. La nature chimique des poudres en question peut

être quelconque.

Des exemples de poudres gonflant à l'eau de 35 type organique sont les polyacrylates et les polyacrylamides, soit tels quels, soit greffés sur des polymères naturels tels que les amides, ainsi que la cellulose,

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les esters de la méthylcellulose, les éthers de la cellule tels que la carboxyméthyl cellulose.

Outres les composants précités du mélange constituant la matière d'étanchéité, on peut prévoir d'au5 tres composants tels que, par exemple, les poudres semiconductrices, si l'on désire que la matière de bourrage soit semiconductrice, ou des agents réticulants si l'on veut que la matière de bourrage soit réticulée à l'intérieur du conducteur du câble.

On décrira maintenant, uniquement à titre d'exemple, quatre formes particulières de réalisation de mélanges pour la formation de matières de bourrage selon l'invention, pour conducteurs de câbles à isolant extrudé, eux aussi selon l'invention. 15 Exemple 1 La matière de bourrage de cet exemple est constituée par un mélange isolant non réticulable et non gonflant au contact de l'eau, qui possède la formule suivante: copolymère éthylène-acétate de vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 45 % 100 parties en poids - noir de carbone extraconducteur 25 parties en poids - huile de soja époxydée 10 parties en poids - carbonate de calcium 30 parties en poids

Exemple 2

La matière de bourrage de cet exemple est constituée par un mélange semiconducteur réticulable, non gonflant au contact de l'eau, qui possède la formule sui30 vante: - copolymère éthylène-acétate de vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 45 % 100 parties en poids - noir de carbone extraconducteur 25 parties en poids 35 - huile de soja époxydée. 10 parties en poids - carbonate de calcium 30 parties en poids - peroxyde de dicumyle 1,5 partie en poids

Exemple 3

La matière de bourrage de cet exemple est constituée par un mélange semiconducteur non réticulable qui gonfle au contact de l'eau et possède la formule sui5 vante: - copolymère éthylène-acétate de vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 45 % 100 parties en poids - noir de carbone extraconducteur 25 parties en poids 10 - huile de soja époxydée 10 parties en poids - carboxyméthylcellulose en poudre à grains possédant des dimensions maximales inférieures à 200 microns 30 parties en poids Exemple 4 La matière de bourrage de cet exemple est constituée par un mélange isolant réticulable qui gonfle au contact de l'eau, qui possède la formule suivante: - copolymère éthylène-acétate de 20 vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 45 % 100 parties en poids - huile de soja époxydée 5 parties en poids - carboxyméthylcellulose en poudre à grains possédant des dimensions 25 maximales inférieures à microns 30 parties en poids peroxyde de dicumyle 1,5 partie en poids Les câbles à isolant extrudé et à conducteur

étanché selon l'invention sont produits par un procédé 30 qui constitue lui aussi un objet de l'invention.

Un élément essentiel du procédé en question consiste dans la phase par laquelle on réalise l'imprégnation du conducteur constitué par un élément câblé au

moyen d'une matière de bourrage.

Cette phase du procédé consiste à insérer par

extrusion le mélange constituant la matière de bourrage entre l'ensemble des fils destinés à former chaque cou-

il 2597255

ronne de fils de l'élément câblé qui constitue le conducteur, et la partie de l'élément câblé qui est déjà formée (et déjà imprégnée de matière de bourrage par les mêmes modalités au cours de sa formation) pendant que les 5 et ladite partie de l'élément câblé avancent vers une filière d'assemblage.

Il est évident que, pendant la formation de la

première couronne de fils de l'élément câblé, dans laquelle on fait avancer ces fils vers une filière d'assem10 blage conjointement avec un fil destiné à occuper la position radialement la plus intérieure de l'élément câblé, le mélange constituant la matière de bourrage est inséré par extrusion entre l'ensemble des fils et le fil destiné à occuper la position radialement la plus intérieure 15 de l'élément câblé.

L'insertion du mélange de bourrage par extrusion entre l'ensemble de fils et la partie de l'élément câblé est exécutée en dirigeant un flux de mélange de l'extérieur des fils vers la partie de l'élément câblé 20 qui est déjà formée.

En variante, l'insertion du mélange de bourrage par extrusion entre l'ensemble des fils destiné à former une couronne de fils de l'élément câblé et la partie de câblé qui est déjà formée pendant que ces éléments avan25 cent vers une filière d'assemblage est obtenue en formant par extrusion une couche de mélange de bourrage autour

de la partie de l'élément câblé qui est déjà formée.

En outre, en combinant dans une même filière d'assemblage les deux phases précitées d'introduction du 30 mélange de bourrage, il est possible de réduire le nombre des extrudeuses utilisées dans la réalisation dudit

élément câblé.

Ces opérations sont suivies des phases, connues en soi, consistant à extruder sur le conducteur étanché, 35 la couche semiconductrice intérieure qui adhère à la surface radialement la plus extérieure de l'élément câblé et épouse cette surface, une couche isolante qui entoure

la couche semiconductrice intérieure et une couche semiconductrice extérieure.

On fait passer le conducteur étanché recouvert des couches précitées dans un vulcanisateur pour exécu5 ter la réticulation de ces couches et, si on le désire, également la réticulation de la matière de bourrage qui remplit l'élément câblé si le mélange constituant cette

matière de bourrage est du type réticulable.

Sur la figure 3, on a représenté schématique10 ment, en coupe longitudinale, un dispositif destiné à la mise en oeuvre des phases essentielles du procédé selon

l'invention qui ont été indiquées plus haut.

Comme on le voit sur la figure 3, le dispositif

comprend une filière annulaire 7 solidaire d'un corps cy15 lindrique qui est muni d'une cavité traversante formée de deux parties 8 et 9 réunies l'une à l'autre, la filière étant coaxiale à ce corps.

La partie 8 du corps cylindrique présente une cavité 10 de forme cylindrique dans laquelle passe la, 20 partie de l'élément câblé 15 qui a été formée dans le

dispositif de la figure 3.

La partie 9 du corps cylindrique présente une

cavité annulaire 11 de forme tronconique qui se raccorde à la cavité de la filière annulaire 7 au niveau de sa pe25 tite base.

Dans la cavité 11, passent les fils 2 destinés à former la couronne la plus extérieure de la partie 15 de l'élément câblé qui est produite dans le dispositif et l'âme 16 de l'élément câblé qui a été produite précé30 demment à l'aide d'un dispositif identique, et qui est

déjà imprégnée de la matière de bourrage.

Dans la partie 9 du corps cylindrique, se trouve également un trou traversant 12, lequel communique avec une extrudeuse, non représentée, qui a pour fonc35 tion d'envoyer un mélange constituant une matière de bourrage selon l'invention dans la cavité tronconique 11.

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Le fonctionnement du dispositif représenté sur

la figure 3 est le suivant.

Les fils 2 et l'âme 16 de l'élément câblé qui a

été formée précédemment et qui est déjà imprégnée avan5 cent de façon continue vers la filière annulaire 7.

Pendant cette avance, les fils 2 et l'âme 16 entraînent avec eux la matière de bourrage que l'extrudeuse a envoyée dans la cavité tronconique 11 à travers le trou traversant 12 en la faisant passer à travers les 10 fils 2 pour lui faire atteindre l'âme 16 de l'élément câblé.

Cette matière de bourrage, qui est empêchée de passer à travers la filière annulaire 7, o se produisent l'assemblage et le compactage de la pluralité de fils 15 2 sur l'âme 16 déjà imprégnée, par ces éléments mêmes,

remplit tous les espaces existant entre ces éléments, en assurant en outre qu'une couche de matière de bourrage existe entre les fils 2 et ceux qui se trouvent dans la position radialement la plus extérieure dans ladite âme 20 16.

En supplément du dispositif de la figure 3, il peut être prévu un autre trou traversant 13 (indiqué par une ligne tiretée) dans la partie 8 du corps cylindrique qui est en communication avec l'extrudeuse non représen25 tée, pour former une couche 14 (indiquée en tireté) de mélange de bourrage autour de la partie 15 de l'élément

câblé qui est ainsi formée.

Dans le cas o le trou traversant 13 est prévu dans le dispositif de la figure 3, le trou traversant 12 30 est absent dans le dispositif identique à celui de la figure 3 et disposé en aval pour former la couronne suivante de l'élément câblé, puisque, au moyen de la couche 14, on a déjà disposé à l'avance le mélange de bourrage entre l'ensemble des fils destinés à former une couronne 35 de l'élément câblé et la partie de ce dernier qui est

déjà formée.

Avec le procédé selon l'invention et avec les

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exemples de mélanges de bourrage précités, on a réalisé quatre câbles spéciaux selon l'invention qui ont été soumis aux épreuves expérimentales décrites ci-après, dont les résultats démontrent qu'avec ces câbles, on at5 teint le but selon l'invention.

Les quatre câbles spéciaux selon l'invention ne diffèrent les uns des autres que par le fait que leur conducteur a été étanché avec les mélanges des exemples précités, avec réticulation des mélanges qui pré10 voient cette possibilité.

Pour le reste, dans les quatre câbles particuliers selon l'invention, la structure et les dimensions

des composants de cette structure sont identiques.

Plus précisément, les quatre câbles présentent 15 tous un conducteur constitué par un élément câblé possédant un diamètre de 18,8 mm, formé de 37 fils de cuivre étamé qui ont chacun un diamètre de 3,13 mm, et qui sont disposés de façon à former trois couronnes concentriques.

Sur le conducteur, se trouve une couche semiconductrice réticulée ayant une épaisseur de 1 mmn, faite d'un mélange semiconducteur à base de caoutchouc éthylène-propylène connu en soi et communément utilisé pour la formation de couches semiconductrices de câbles. Sur la 25 couche semiconductrice, se trouve une couche isolante

extrudée réticulée ayant une épaisseur de 8 mm, faite d'un mélange isolant à base de caoutchouc éthylène-propylène connu en soi et communément utilisé pour la formation des isolants extrudés de câbles.

Une autre couche semiconductrice réticulée, identique à celle décrite plus haut, entoure la couche

isolante du câble.

Les câbles selon l'invention et les câbles connus qui ont la même structure et les mêmes dimensions 35 mais dont les conducteurs sont imprégnés de matières de

bourrage connues, ont été soumis aux épreuves expérimentales décrites ciaprès, en vue de déterminer leur apti-

tude à empêcher les migrations d'eau le long du conducteur.

Pour l'exécution des épreuves expérimentales, on a utilisé l'appareil décrit dans les normes EDF HN 5 33-S-51, qui est constitué par un tube rempli d'eau,

d'une longueur de dix mètres, possédant un diamètre de 200 mm, et muni de couvercles amovibles servant à la fermeture étanche des bases. En un point central de la longueur du tube, est piqué à joint étanche un petit tube 10 qui se termine par une ampoule communiquant avec un réservoir d'air sous pression et qui permet de faire varier la pression de l'eau contenue dans le tube.

Cependant, l'exécution des épreuves de détermination de l'aptitude des câbles à empêcher la migration 15 de l'eau le long du conducteur n'a pas été exécutée conformément aux normes mentionnées plus haut! ceci parce que les conditions d'essai établies par ces normes ne sont pas suffisamment sévères pour garantir de façon absolue et fiable que les câbles qui ont passé les essais 20 avec succès, sont exempts dans toutes les situations du

risque de migration de l'eau le long du conducteur.

Pour l'exécution des épreuves, on a utilisé des

tronçons de câbles de 11 m de longueur. En un point central de chaque tronçon de câble, on a mis à nu sur une 25 longueur de 5 m le conducteur constitué par le câble rempli de matière de bourrage.

Antérieurement à la formation des tronçons à examiner et à leurpréparation de la façon indiquée cidessus, les câbles ont été soumis à un traitement de 30 pliage alterné exécuté en les enroulant et en les déroulant trois fois de suite autour d'un tambour ayant un diamètre extérieur d'une valeur égale à vingt fois le diamètre extérieur du câble. Cette opération a été faite pour simuler les sollicitations les plus sévères qu'un 35 câble peut subir pendant l'installation ou la pose dans

le cas d'un câble sous-marin.

Les tronçons de câbles ont été introduits dans

l'appareil d'épreuve, de façon que leurs extrémités émergent à travers des trous présents dans les couvercles de cet appareil, et ces extrémités ont été bloquées à joint étanche au niveau de la couche semiconductrice extérieu5 re à l'aide de garnitures d'étanchéité.

Les épreuves ont été exécutées avec introduction dans l'appareil, aussi bien d'une eau industrielle

que de l'eau de mer.

Une première série d'épreuves a été exécutée en 10 élevant la pression de l'eau à l'intérieur de l'appareil à une pression de 3 bars et en laissant l'appareil dans

ces conditions pendant 24 heures.

Après écoulement de ce temps, on a porté la pression de l'eau à 50 bars, en laissant cette pression 15 rester pendant un temps de 24 heures. Après écoulement

de ce temps, on a observé que, alors que, dans le cas des quatre tronçons de câbles selon l'invention, on n'avait vérifié aucune sortie d'eau par les extrémités, sur les échantillons de câbles connus, il s'était pro20 duit un égouttage d'eau par les deux extrémités.

Toutefois, en examinant les échantillons de câbles selon l'invention, dont les conducteurs sont bourrés de mélange qui ne gonfle pas au contact de l'eau, on a observé que des traces d'eau étaient parvenues à proxi25 mité des extrémités des tronçons de câbles.

Ceci signifie que, bien qu'ils possèdent une aptitude à empêcher les migrations d'eau le long du conducteur qui est de très loin supérieure à celle des câbles connus, les câbles selon l'invention dont les conduc30 teurs sont étanchés avec des mélanges qui ne gonflent pas au contact de l'eau, ne peuvent donner une garantie absolue que dans le cas o ces câbles sont utilisés dans un environnement terrestre, o, en cas de rupture du câble, l'environnement qui entoure le câble ne contient 35 pas d'eau sous une pression hydrostatique de l'ordre de

grandeur que l'on peut rencontrer dans le cas d'installations sousmarines.

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Dans ce dernier type d'emploi, la garantie de l'aptitude à empêcher les migrations d'eau le long du conducteur en cas de rupture des câbles est obtenue en imprégnant ce conducteur de mélange selon l'invention qui gonflent au contact de l'eau. On a exécuté une deuxième série d'épreuves sur deux échantillons de câbles selon l'invention dont les deux conducteurs sont étanchés avec deux exemples de mélanges

gonflant au contact de l'eau.

Pour cette deuxième série d'épreuves, on a connecté des bornes aux extrémités des conducteurs des câbles contenus dans l'appareil d'épreuve, après les 24 heures de séjour au contact de l'eau sous une pression de 50 bars et sans modifier la pression de l'eau, et on 15 a fait passer un courant dans le conducteur de manière à porter la température de celui-ci à 95 C, puis on l'a

laissé à cette température pendant 8 heures.

Après les 8 heures, on a enlevé les bornes pendant 16 heures, en laissant le câble se refroidir, mais 20 en maintenant toujours la pression de l'eau à l'intérieur de l'appareil à une valeur de 50 bars.

Ce cycle thermique de 8 heures de chauffage et

de 16 heures de refroidissement a été répété cinq fois, en laissant toujours l'eau contenue dans l'appareil à 25 une pression de 50 bars.

A la fin de cette deuxième série d'épreuves, dont le but était de simuler les conditions dans lesquelles un câble sous-marin qui est en service depuis longtemps peut se trouver à la suite d'une rupture, on a ob30 servé qu'il ne s'était produit aucune sortie d'eau par

les extrémités des tronçons.

En outre, en examinant les tronçons de câbles selon l'invention qui ont déjà été soumis à la deuxième série d'épreuves, on a observé que le gonflement de la 35 matière de bourrage contenue dans.le conducteur s'était

produit sur une longueur inférieure à un mètre, mesurée à partir des extrémités dénudées du conducteur des tron-

çons de câbles utilisés dans les épreuves.

Au contraire, on n'a pas soumis les câbles connus à la deuxième série d'épreuves décrites ci-dessus, parce que ces câbles n'avaient pas été capables de pas5 ser avec succès la première série d'épreuves expérimentales.

Les résultats des épreuves expérimentales démontrent que les câbles selon l'invention permettent d'atteindre les buts proposés.

Les modalités des épreuves expérimentales adoptées sont beaucoup plus sévères que celles qui sont imposées par les normes citées plus haut et, en particulier, celles qui simulent les conditions dans lesquelles peut se trouver un câble à isolant extrudé à conducteur étan15 ché par bourrage, posé dans un milieu sous-marin à une

profondeur de 500 mètres (ce qui correspond à une pression hydrostatique de l'eau d'environ 50 bars) en service depuis longtemps à la suite d'une rupture de ce câble, face au risque de migration de l'eau le long du câ20 ble.

Les conditions en question, qui peuvent être considérées en pratique comme les plus sévères des conditions auxquelles peut être exposé un câble à isolant extrudé et à conducteur étanché par bourrage, ne compor25 tent aucun risque de propagation de l'eau le long du conducteur, puisque la migration le long de ce conducteur n'excède pas la iongueur de 1 m à partir de la zone dans

laquelle la rupture s'est produite.

Ceci signifie en outre que, quelles que soient 30 les conditions d'utilisation, avec le câble selon l'invention, on obtient un maximum de sécurité et de fiabilité vis-à-vis du risque de formation d'arborescences dans leur isolant extrudé, qui pourraient être provoquées par des migrations, même si ces migrations ne sont que cel35 les de traces d'eau contenues dans le conducteur du cable.

L'obtention de ce résultat est certainement dûe *19 l2597255 à la matière de bourrage du conducteur, laquelle constitue elle aussi un objet de l'invention, grace aux caractéristiques critiques que cette matière de bourrage possède et qui ont été indiquées précédemment, caractéristi5 ques qui sont essentielles pour atteindre le but proposé, ce à quoi contribue également le procédé particulier

qui constitue aussi un objet de l'invention.

En effet, avec ce procédé, il est possible de garantir que la matière de bourrage introduite dans le 10 conducteur entoure les différents fils constitutifs et

remplit en outre chacun des espaces compris entre ces fils, en évitant de cette façon tout risque d'existence de voies possibles de migration de l'eau dans le conducteur.

Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux modes de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

R E V E N D I C A T IONS

1 - Câble électrique comprenant au moins un conducteur réalisé sous la forme d'un élément câblé, constitué par une pluralité de fils métalliques réunis entre eux, cet élément étant imprégné d'une matière de bourra5 ge, une couche semiconductrice qui recouvre le conducteur en en épousant la surface extérieure, et un isolant extrudé autour de la couche semiconductrice, caractérisé en ce que la matière de bourrage est un mélange à base de matières polymères qui recouvre les différents fils 10 (2) de l'élément câblé (1) et remplit chacun des espaces (3) existant entre les fils, ledit mélange présentant une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 10 et 60 et

une dureté Shore A comprise entre 10 et 90.

2 - Câble selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que le mélange constituant la matière de bourrage

présente de préférence une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 20 et 40 et une dureté Shore A comprise entre 50 et 80.

3 - Câble selon l'une quelconque des revendica20 tions 1 et 2, dans lequel la matière de bourrage qui imprègne le conducteur contient des poudres gonflant à l'eau et gonfle elle-même au contact de l'eau, caractérisé en ce que les poudres gonflant à l'eau contenues dans le mélange à base de matières polymères constituant la 25 matière de bourrage sont des poudres gonflant à l'eau

composées d'une matière organique et en ce que ce mélange constituant la matière de bourrage présente un gonflement non inférieur à 5 % après un contact de 10 secondes avec l'eau, tandis que le gonflement asymptotique à satu30 ration n'est pas inférieur à 40 %.

4 - Câble selon la revendication 3, caractérisé

en ce que le gonflement du mélange après 10 secondes de contact avec l'eau n'est pas inférieur à 10 % et que le gonflement asymptotique à saturation n'est pas inférieur 35 à 60 %.

21 2597255

- Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les espaces compris entre les fils qui forment la couronne radialement la plus extérieure de l'élément câblé constituant le conducteur du câble et la 5 partie restante de l'élément câblé, sont présentes des

poudres gonflant à l'eau faites d'une matière organique.

6 - Câble selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les poudres gonflant à l'eau faites d'une matière organique sont sensiblement 10 insolubles dans l'eau, présentent des valeurs de pH en

dispersion dans l'eau comprises entre 6,5 et 7,5, présentent des pertes de poids par chauffage à 105 C inférieures à 7 %, et ont une capacité de rétention d'eau comprise entre 100 et 800 cm3 d'eau par gramme de poudre, asso15 cite à un temps de mouillage compris entre 1 et 5 secondes, lesdites poudres étant constituées par des grains dont les dimensions maximales sont inférieures à 200 microns.

7 - Câble selon la revendication 6, caractérisé 20 en ce qu'au moins 50 % des grains de la poudre gonflant à l'eau possèdent des dimensions maximales inférieures à

microns.

8 - Matière de bourrage pour conducteurs de câbles électriques, présentée sous la forme d'un mélange, 25 caractérisée en ce que ce mélange est un mélange à base

de matières polymères, ledit mélange possédant une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 10 et 60 et une dureté Shore A comprise entre 10 et 90.

9 - Matière de bourrage selon la revendication 30 8, caractérisée en ce que le mélange constituant la matière de bourrage présente de préférence une viscosité Mooney à 100 C comprise entre 20 et 40 et une dureté

Shore A comprise entre 50 et 80.

- Matière de bourrage selon l'une quelconque 35 des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle contient des poudres gonflant à l'eau faites d'une matière organique et qu'elle présente un gonflement non

inférieur à 5 % après un contact de 10 secondes avec l'eau et un gonflement asymptotique à saturation non inférieur à 40 %.

11 - Matière de bourrage selon la revendication 5 10, caractérisée en ce qu'elle présente de préférence un gonflement non inférieur à 10 % après un contact de 10 secondes avec l'eau et un gonflement asymptotique à saturation non inférieur à 60 %.

12 - Matière de bourrage selon l'une quelconque 10 des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que les

poudres gonflant à l'eau faites d'une matière organique sont sensiblement insolubles dans l'eau, présentent des valeurs de pH en dispersion dans l'eau comprises entre 6,5 et 7,5, présentent des pertes de poids par chauffage 15 à 105 "C inférieures à 7 %, ont une capacité de rétention d'eau comprise entre 100 et 800 cm3 d'eau par gramme de poudre, associée à un temps de mouillage compris entre 1 et 5 secondes, lesdites poudres étant constituées par des grains de dimensions maximales inférieures 20 à 200 microns.

13 - Matière de bourrage selon la revendication

12, caractérisée en ce qu'au moins 50 % des grains de la poudre gonflant à l'eau possèdent des dimensions maximales inférieures à 150 microns.

14 - Procédé de fabrication de câbles électriques, qui comprend les phases consistant à imprégner un élément câblé métallique destiné à constituer le conducteur du câble, d'une matière de bourrage et à extruder une couche semiconductrice et une couche isolante en con30 tact direct avec l'élément câblé étanché par bourrage, caractérisé en ce que l'imprégnation de l'élément câblé métallique est exécutée pendant la construction de cet élément câblé, en insérant la matière de bourrage par extrusion entre l'ensemble des fils qui doivent être assem35 blés et compactés pour former chaque couronne distincte de l'élément câblé et la partie de l'élément câblé qui était déjà formée, pendant que cette couronne et cette

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partie avancent vers une filière d'assemblage.

- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la phase consistant à insérer la matière de bourrage consiste à former par extrusion une couche 5 de matière de bourrage autour de chaque partie d'élément câblé déjà formée qui avance vers une filière d'assemblage

conjointement avec une pluralité de fils destinés à former une couronne dudit élément câblé.