Brevet FR2003365A1 — publié le 19691107

6$ Û63Ô8 1 2003365 La présente invention se rapporte à des connecteurs électriques et en'particulier à des connecteurs pouvant être utilisés pour joindre rapidement deiix ou plusieurs fils téléphoniques isolés à l'aide dIune matière plastique, suivant une jonction ou épissu-5 re isolée étanche à l'humidité. Un type de connecteur qui a été largement utilisé d'une manière industrielle pour joindre des conducteurs téléphoniques sans qu'il soit nécessaire de commencer par enlever l'isolant comprend une enveloppe en métal dur à paroi mince comportant des griffes 10 tournées vers l'intérieur qui sont capables de percer l'isolant des conducteurs et la surface extérieure des conducteurs eux-mêmes. Cette enveloppe en métal dur est entourée par un manchon métallique déformable à paroi relativement épaisse introduit dans une gaine isolante en matière plastique. Les extrémités des conducteurs qui 15 doivent être connectés sont introduites ensemble, dans l'enveloppe en métal dur. L'ensemble du connecteur est ensuite comprimé sous l'action d'un outil agissant contre l'extérieur de la gaine. La compression est suffisamment élevée pour déformer le manchon déformable qui, à son tour, appuie les unes contre les autres les 20 surfaces de l'enveloppe munie de griffes, de façon à enfoncer les griffes dans les conducteurs. Lorsque la pression de l'outil cesse, le manchon à paroi épaisse déformé conserve sa nouvelle forme et empêche les griffes en métal dur de se redresser et de se séparer des conducteurs. connus 25 Ces types/de connecteurs ont été utilisés de la manière la plus importante pour les conducteurs téléphoniques isolés au papier. Leur application à des conducteurs isolés à l'aide d'une matière plastique a été gênée par le fait que jusqu'à-présent on n'a connu aucun procédé sûr pour les rendre étanches à l'humidité. 30 Pour comprendre d'une manière appropriée ce problème, il faut comprendre que des considérations de prix obligent à fabriquer les gaines en matière plastique des connecteurs en les sectionnant sur des tronçons continus de tubes. Il s'ensuit que les gaines individuelles sont ouvertes à leurs deux extrémités. Une première 35 extrémité doit rester ouverte pour y introduire les conducteurs qui doivent être joints, et toute obturation étanche de l'autre extrémité doit être telle qu'un grand nombre de connecteurs puissent être scellés automatiquement et d'une façon économique tout en conservant en même temps une grande fiabilité en ce qui concer-40 ne l'étanchéité à l'humidité des joints. L'extrémité ouverte du BAD ORIGINAL 6$ 06306 2 2003365 connecteur est scellée au moyen d*une composition pâteuse à lïaide de laquelle le c.ormecteur est rempli. De tels connecteurs, cependant, n'ont pas eu de succès industriel du fait du prix du "bouchon utilisé pour empêcher le composé de sortir, sous la pression, par 5 l'extrémité ouverte et dans tous les cas il n'a pas été destiné au type de connecteur rapporté et comportant des éléments de perçage. Pour utiliser pratiquement des jonctions réalisées avec ce dernier type de connecteur, la considération prédominante se rapporte au temps passé par les ouvriers qui réalisent les jonctions 10 sur le terrain. Pour économiser le temps passé, les connecteurs leur sont fournis remplis en usine d'une composition hydrofuge. Les extrémités des conducteurs qui doivent être joints sont introduites dans l'extrémité ouverte du connecteur, en repoussant sur le côté le composé et en pénétrant dans l'enveloppe munie de grif-15 fes. Le connecteur est ensuite comprimé ce qui perce son isolant, et ce qui fait extruder le composé en le renvoyant le long des conducteurs. Les connecteurs ne peuvent, en pratique, être remplis entièrement de composé car dans ce cas, l'excès de composé provenant d'un grand nombre de centaines d'épissures qui peuvent être 20 réalisées à la fois produirait un état de saleté et ralentirait l'opération de jonction. "Une quantité suffisante seulement de composé doit être incorporée initialement au connecteur pour le remplir après qu'il a été comprimé„ Cependant, le composé a une tendance à se "canaliser" lorsqu'il est extrudé et expulsé pendant 25 la compression de la jonction, sans remplir tout l'espace vide à l'extrémité du connecteur. Ceci s'est même traduit par la formation d'un jet de composé suivant un filet étroit entièrement à l'extérieur du connecteur, laissant des canaux libres permettant l'entrée de l'humidité. 30 Au cours de la fabrication industrielle des connecteurs du type à perçage, la gaine isolante tubulaire est foimée à l'aide d'une substance rétrécissable à la chaleur telle que du polyéthy-lène ou du chlorure de polyvinyle qui est rétrécie sur le manchon métallique en la chauffant dans un four ou dans un moyen sembla-35 ble. Le connecteur résultant à extrémités ouvertes a donné entièrement satisfaction lorsqu'il n'était pas nécessaire qu'il soit étanche à l'humidité. Lorsque cependant, comme dans le cas précédent, on désire rendre les connecteurs- étanches à l'humidité en les remplissant avec une composition appropriée, il devient néces-40 saire de sceller une extrémité de la gaine pour éviter de perdre BAD ORIGINAL 69 06308 3 2003365 la composition lorsque le connecteur est comprimé. Aucun moyen acceptable'du point de vue économique pour sceller une extrémité des connecteurs de type B n'a été découvert avant la présente invention. 5 La Demanderesse a apporté des perfectionnements aux connec teurs du type contenant un composé diélectrique et comprenant un manchon déformable à la pression entourant une série de conducteurs à l'intérieur d'une chemise tabulaire en matière plastique qui est rétrécie, par exemple par application de chaleur, étroitement au-10 tour du manchon. Dans ce type de connecteur, la gaine s'étend au delà du manchon pour former un premier et un second prolongements tubulaires non supportés de la gaine, à ses extrémités, et les conducteurs sont introduits dans le premier de ces prolongements. Le perfectionnement selon l'invention réside dans une constriction 15 radiale ou étranglement du premier prolongement empêchant le composé de s'écouler librement de la gaine lorsque le manchon est déformé et par une pastille d'élément d'étanchéité disposée à l'intérieur du second prolongement. La pastille s'ajuste facilement dans le second prolongement de la gaine lorsqu'elle n'est pas ré-20 trécie au préalable, et remplit la surface de la gaine lorsque celle-ci est rétrécie. La pastille se ramollit et prend la forme du prolongement à la température de rétrécissement à la chaleur et se colle à la gaine à cette température, de façon à former un joint étanche à l'humidité pour le prolongement. 25 La Demanderesse a inventé un appareil servant à former un connecteur du type décrit plus haut, lequel comprend une base, un bloc d'allongement monté sur la base et une broche qui s'étend vers le haut depuis le centre de la base. Le bloc d'étirage présente une section horizontale qui se rapproche de la section du manchon dé-30 formable du connecteur, la broche s'ajuste à l'intérieur du manchon et le supporte en l'espaçant verticalement du bloc de façon à ménager un intervalle entre le bloc et le manchon pour former une constriction radiale lorsque la gaine se rétrécit étroitement sur le manchon et sur le bloc. 35 - La Demanderesse a également inventé un procédé pour fabriquer les connecteurs selon l'invention, lequel procédé consiste à utiliser un ensemble de bloc et de broche, la broche étant beaucoup plus petite en section horizontale que le bloc et s'étendant vers le haut depuis celui-ci. On monte le manchon sur la broche de ma-40 nière à ce que le manchon soit espacé verticalement du bloc, et on SA© oma&iÀL1 ... .i 69 06308 4 2003365 met en position un tronçon de tube de matière plastique rétrécis-sable à la chaleur au-dessus du manchon de telle -sorte que le tube s1 étend beaucoup plus haut et beaucoup plus bas que le manchon, le prolongement inférieur recouvrant une partie importante du bloc qui 5 présente approximativement la même section horizontale que le manchon. On dépose ensuite une pastille de matière plastique déformable à la chaleur dans le prolongement supérieur du tube, qu'on chauffe suffisamment pour le faire rétrécir étroitement autour de la pastille et du manchon et pour former une- constriction ou étran-10 glement entre le manchon et le bloc. Finalement, on injecte un composé diélectrique pâteux dans le connecteur. Une jonction ou épissure électrique réalisée suivant la présente invention comprend d'une manière typique une série de conducteurs isolés, des moyens de contact perçant les isolants des con-15 ducteurs et les connectant électriquement, et un manchon déformable qui entoure les conducteurs et les moyens de contact. Le manchon est comprimé de façon à conserver une continuité électrique entre les conducteurs et les moyens de contact, et une gaine tubulaire est ajustée par retrait, étroitement autour du manchon. La gaine 20 comporte un premier et un second prolongements tubulaires s'étendant au delà du manchon, les conducteurs traversant le premier prolongement. Le second prolongement est scellé avec un bouchon en matière plastique t.el qu'un bouchon d'un copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthyle qui se colle à-la gaine, telle qu'une gaine en 25 polyéthylène. Un composé diélectrique pâteux remplit le connecteur, de préférence un composé qui mouille l'isolant des conducteurs, tel qu'un isolant formé par du polyéthylène, ainsi que la matière de la gaine. Pour aider à maintenir le composé, le premier prolongement de la gaine comporte une constriction ou étranglement radial, 30 dont la surface ouverte est supérieure aux surfaces en coupe combinées des conducteurs isolés mais inférieure à la section transversale du manchon. D'autres avantages et caractéristiques de la présente inven-vention ressortiront au cours de la description détaillée qui va 35 suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 représente, en coupe, une jonction ou épissure 40 réalisée suivant la présente invention ; 6$ 06306 5 2003365 la figure 2 représente un appareil suivant l1invention ; les figures 3 rt 4 représentent en coupe les opérations successives du procédé" selon lîinvention, utilisant l'appareil de la figure 2 ; 5 les figures 5, 6 et 7 représentent respectivement les opéra tions consistant à remplir le connecteur, à introduire les conducteurs et à déformer le manchon. En se reportant à la figure 1, une jonction, indiquée d*une manière générale par la référence 10, comporte deux conducteurs 10 11, 12 comprenant des fils métalliques 13, 14 recouverts par des parois en un isolant 16, 17 en polyéthylène qui sont connectées électriquement et protégées de l'humidité et de tout contact électrique extérieur au moyen d*un connecteur indiqué, d'une manière générale, par la référence 18. Bien que l'isolant des conducteurs 15 11, 12 soit du polyéthylène massif qui est utilisé extrêmement couramment comme isolant en matière plastique pour les conducteurs ' téléphoniques, il va de soi que la présente -invention n'est en aucune manière limitée à cette matière plastique particulière. Des isolants en mousse de matière plastique ou en matière plastique 20 expansée telle que de la mousse de polyéthylène et de polypropylène, ainsi que d'autres matières plastiques telles que des copolymères de vinyles et d'éthylène, et en fait, un grand nombre d'autres matières plastiques peuvent être utilisées pour le connecteur et le procédé selon l'invention, les conducteurs 11, 12 ont été intro-25 duits dans une enveloppe en bronze dur 19 munie de griffes 21 tournées vers l'intérieur qui ont percé les parois des'isolants 16, 17 et qui sont venues en contact électrique avec les conducteurs 13, 14 de façon à connecter électriquement ces conducteurs l'un à l'autre. Un manchon déformable 22 en laiton entoure l'enveloppe 19 en 30 bronze. Le manchon 22 est férmé à une première extrémité 23. Les dispositions caractéristiques décrites jusqu®à présent sont toutes bien connues, comme l'est également une gaine 24 rétrécie sur le manchon 22. Un tube rétrécissable en polyéthylène et en chlorure de polyvinyle peut être trouvé dans le commerce, et il est découpé 35 en tronçons 26 (figure 3) poar recouvrir le manchon 22. Il va de soi, de plus, que l'utilisation de tels tronçons de tube découpés est beaucoup plus économique que des gaines moulées ou pressées, à extrémités fermées, de sorte que leur utilisation peut être considérée comme obligatoire du point de vue compétitif. La structure 40 du connecteur décrite jusqu*à présent, cependant, a été utilisée 69 06308 r~ D 2003365 industriellement principalement pour des conducteurs isolés au papier et dans d1autres cas où il n'existait aucune nécessité ni aucune possibilité de former une jonction isolée, étanche à ^humidité. Pour rendre la jonction étanche à l'humidité, on remplit 5 le connecteur 18 avec un composé 27 qui non seulement présente un pouvoir diélectrique élevé mais qui mouille la surface des métaux, de l'isolant en polyéthylène 16, 17 et de la gaine en polyéthylène 24- Le composé 27 doit également, bien entendu, être hydrofuge» Pour pouvoir introduire des conducteurs en cuivre tendre de peti-10 tes dimensions tel qu'un conducteur d'un diamètre de 0,51 mm dans un connecteur qui contient un composé, ce dernier ne doit pas être trop raide et on a trouvé qu'il était souhaitable d'utiliser des gammes de polyéthylène de poids moléculaire faible pour réduire la raideur du composé qui, bien qu'il soit associé ou injecté au 15 connecteur à chaud, est froid au moment où on l'utilise pour réaliser la connexion et au moment où les conducteurs sont introduits. Les connecteurs décrits jusqu'ici, à l'exclusion du composé de remplissage, sont connus comme connecteurs B et une jonction est réalisée avec un tel connecteur en le comprimant entre des enclu-20 mes 28, 29 d*un outil. Hon seulement cette compression fait enfoncer les griffes 21 dans l'isolant des conducteurs, mais encore elle fait déformer la paroi relativement épaisse du manchon 22 qui conserve indéfiniment sa forme une fois déformé. La compression, cependant, a tendance à faire extruder ou à faire gicler le composé 25 27 du connecteur si ses extrémités sont laissées ouvertes. Oes extrémités sont constituées par un prolongement 31 du tube 26 éloigné des conducteurs et par un prolongement 32 à travers lequel pénètrent les conducteurs. La Demanderesse a découvert que le prolongement 31 peut être scellé en permanence pour un prix très faible 30 au moyen d'un bouchon 33 en une matière plastique qui se colle à la gaine lorsque cette dernière est rétrécie autour de celui-ci, et de préférence en se déformant quelque peu lui-même à la température de retrait pour prendre la forme exacte d'un canal 34 qui est laissé dans le prolongement 31 après que celui-ci se soit rétré-35 ci. Dans la pratique industrielle, le rétrécissement du tube 31 peut être effectué comme procédé par fournées, en disposant un grand nombre de manchons recouverts de tube dans un four ou. bien d'une manière continue en faisant passer les connecteurs individuels à travers un four, en les mettant sur un transporteur. Pour 40 l'un et l'autre procédés de rétrécissement, le bouchon 33 peut 69 06308 Y 2003365 être introduit dans le prolongement 31 sous la forme d'une pastille 36 (figure 3) en une matière plastique appropriée sans demander aucune opération supplémentaire pour sceller la gaine 34, du fait que le processus de retrait ou de rétrécissement fait effectuer 5 également le scellement, comme on va le voir. Toute matière qui se colle à la matière de la gaine peut être utilisée pour la pastille 36 à condition de présenter les caractéristiques diélectriques et de résistance à l'humidité nécessaires et de ne pas être influencée d'une manière contraire par la température de rétrécis-10 sement. la Demanderesse a trouvé, cependant, que le copolymère d'éthylène et d'acide acrylique contenant environ 8 $ d'acide et présentant un indice de fusion, en utilisant le procédé ASMf D 1238 de 5 convient particulièrement pour former la pastille 36. la pastille 36 qui forme le bouchon 33» scelle d'une manière 15 appropriée le prolongement 31 de la gaine 24 mais on a trouvé que lorsque le connecteur est comprimé par .les mâchoires 28, 29»le composé 27 jaillit encore à l'extérieur du prolongement 32 en laissant des canaux permettant l'entrée de l'humidité. D'une manière inattendue, cependant, la Demanderesse a découvert que si 20 l'on forme une constriction ou creux radial 37 sur le prolongement 32, 1'extrusion ou le jaillissement du composé est réduit ou gêné suffisamment pour éviter la formation de canaux, ce qui a été prouvé par des essais d'immersion qui seront décrits plus loin, l'ouverture formée à l'intérieur de la constriction 37 doit être 25 suffisamment grande pour permettre d'introduire facilement les conducteurs 11, 12 et la Demanderesse a trouvé que' si cette constriction est à peu près de même dimension ou juste un peu plus petite que l'ouverture intérieure du manchon 22, elle assure le maintien nécessaire du composé 28. 30 la Demanderesse a trouvé, de plus, que la formation de la constriction 37 peut être exécutée d'une manière étonnamment efficace au moyen d'un bloc 38 (figures 2-4) surmonté par une broche 39 d'une hauteur appropriée. La broche 39 s'ajuste dans le manchon 22, en réalité dans l'enveloppe 19 et supporte l'ensemble du man-35 chon et de l'enveloppe à l'extrémité 23 du manchon de façon à laisser un intervalle 41 entre l'extrémité du manchon 22 et le dessus du bloc 38. Oe bloc présente à peu près la même surface horizontale qu'une section à travers le manchon 22. Le tube 26 est disposé au-dessus du manchon 22 supporté par la broche 39 de manière à 40 s'étendre en travers de l'intervalle 41, au-dessus du bloc 38. On 69 06306 2003365 laisse tomber la pastille 36 au sommet du manchon et on chauffe le tube pendant environ deux minutes à une température de 149°C dans un four A, après quoi il prend la forme de la gaine 24 (figure 4) en serrant étroitement le manchon 22 et en se rétrécissant au-5 dessus du bloc 38 pour former la constriction 37- Un examen de dimensions types du connecteur 18 aidera à comprendre la présente invention, mais il est bien entendu que d'autres dimensions rentrent dans le cadre de celle-ci. Pour connecter deux fils téléphoniques de 0,51 mm, isolés au polyéthylène, un connecteur d'en-10 viron 28,6 mm de long comprend -un manchon 22 d'environ 20,6 mm présentant une section extérieure de 5,2 x 3,6 mm. Pour faire rétrécir ce connecteur, l'intervalle 41 est d'environ 1,6 mm. Sur les figures de 5 à 7, on a représenté les opérations successives ■ consistant à introduire le composé 27 au moyen d'une seringue 41, 15 à introdiiire les conducteurs 11, 12 à connecter et à comprimer le connecteur sur les conducteurs. Un grand nombre de millions d'épissures de conducteur téléphonique doivent être réalisées chaque année de sorte qu*cn comprend facilement que beaucoup d'efforts ont été faits pour réaliser une jonction pratique, étanche à l'hu-20 midité, et cependant jusqu'à la présente invention, ces efforts n'ont pas eu de succès. Pour essayer les connexions décrites ici, on a effectué des essais pendant une période de durée prolongée. EXEMPLE 1 On a fait vieillir dix jonctions ou épissures pendant deux 25 jours à 100°C et on les a plongées dans l'eau pendant deux heures. Toutes les jonctions ont montré une résistance d'isolement infinie entre les conducteurs et l'eau sur un mégohmmètre de 600 volts. EXEMPLE 2 30 On fait vieillir dix jonctions pendant sept jours à 80°G et on les a plongées dans l'eau pendant deux heures. Toutes les jonctions ont montré une résistance d'isolement infinie entre les conducteurs et l'eau sur un mégohmmètre de 600 volts. EXEMPLE 3 35 On a fait vieillir dix jonctions pendant trente jours à 70°G et on les a plongées dans l'eau pendant deux heures. Toutes les jonctions ont montré une résistance d'isolement infinie entre les conducteurs et l'eau sur un mégohmmètre de 600 volts. Les jonctions ou épissures des exemples 1, 2 et 3 ont été 40 toutes préparées suivant la figure 1 en utilisant l'appareil de la 69 06308 9 2003365 figure 2 qui a été décrit plus haut comme mode de réalisation préféré de l'invention, en les remplissant avec une composition formée d'huile minérale, de polyéthylène, de résine de pétrole et de sébacate de dioctyle» 5 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre » SAD ORÎGÎNAL 69 06308 10 2003365 RETSII El CATIONS 1. Connecteur électrique du type contenant un composé diélectrique et comportant un manchon déformable à la pression à l'intérieur d*une gaine tubulaire en matière plastique, cette gaine 5 étant rétrécie étroitement autour du manchon et s'étendant au delà de ce dernier pour former des prolongements tubulaires non supportés de la gaine à ses deux extrémités, l'un des prolongements étant fermé et l'autre étant ouvert pour recevoir les extrémités des fils conducteurs à connecter, connecteur caractérisé en ce qu*une 10 constriction radiale est formée sur la paroi du prolongement ouvert afin d'empêcher le composé de s'écouler librement de la gaine lorsque le manchon est déformé autour des fils. 2. Connecteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement fermé de la gaine est fermé par 15 une pastille d'élément d'étanchéité s'ajustant facilement dans le prolongement lorsqu'il n'est pas rétréci au préalable et remplissant toute la surface du prolongement lorsqu'il est rétréci, cette pastille étant en une matière qui se ramollit et prend la forme de section droite du prolongement à la température de rétrécisse-20 ment à la chaleur de la gaine et qui se colle à la gaine à cette température pour former un joint étanche à l'humidité avec les parois du prolongement fermé. 3. Connecteur électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pastille de scellement comprend un copolymère 25 d'éthylène et d'acide acrylique, la gaine étant en polyéthylène ou en chlorure de polyvinyle. 4. Appareil servant^, former un connecteur électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant une base, un bloc d'allongement monté sur la base et comportant une 30 surface horizontale approximativement égale à la section horizontale passent par le manchon du connecteur, une broche s'étendant vers le haut depuis le centre du bloc pour s'ajuster à l'intérieur du manchon du connecteur, appareil caractérisé en ce que la broche a une longueur telle qu'elle supporte le manchon en l'espaçant 35 verticalement du bloc, de façon à foimer un intervalle entre le bloc et le manchon permettant de former une constriction radiale lorsqu'on fait rétrécir une gaine en matière plastique à la fois sur le manchon et sur le bloc. 5. Procédé pour fabriquer un connecteur électrique suivant 40 l'une quelconque des revendications de 1 à 3» caractérisé en ce BAD ORîGiMÂL 69 06308 11 2003365 qi^on monte un tronçon de tube en matière plastique rétrécissable sur le manchon du connecteur ainsi que sur un bloc d'allongement en ménageant un certain espace entre l'extrémité du manchon et le bloc, et quîon fait rétrécir ce tube étroitement à la fois sur le 5 manchon et sur le bloc, en formant une constriction sur la gaine rétrécie à l'endroit de lîespace qui se trouve entre le manchon et le bloc. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le rétrécissement du tube en matière plastique s'effectue en le 10 chauffant. 7. Procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le tube en matière plastique s'étend d'une manière importante au delà du manchon et de l'extrémité qui est opposée au bloc, une pastille de matière plastique déformable à la chaleur étant 15 déposée dans ce prolongement du tube, et le tube étant chauffé suffisamment pour le rétrécir étroitement autour de la pastille et du manchon et également pour ramollir cette pastille et lui permettre de se coller à l'extrémité du tube pour fermer celui-ci. BÂD ORIGINAL