Brevet FR2032356A1 — publié le 19701127

La présente invention a trait aux câbles coaxiaux et, plus particulièrement, à un câble ooaxial d'un type perfection né, caractérisé par le fait qu'il présente une constante diélectrique effective relativement faible et une stabilité physique élevée. La présente invention concerne également le mode de fabrication dudit câble coaxial. Idéalement, un câble ooaxial-devrait comporter un conducteur interne supporté coaxialement à l'intérieur d'un conducteur externe uniquement au moyen de l'air. La constante diélectrique pour un agencement semblable aurait un coefficient de 1, le câble ne présentant qu'une perte de charge minimale et pouvant avoir ntimporte quelle caractéristique voulue d'impédance. Toutefois, à la réserve des sections de câblage courtes, les câbles coaxiaux ne peuvent être fabriqués selon le procédé susmentionné. En conséquence-, la technique antérieure relative aux câbles à perte de charge faible peut être départagée suivant deux types de base principaux. Dans l'un de ces modes de construction, des spires ou tours de matière plastique diélectrique à l'état solide et espacés longitudinalement se trouvent être interposés en vue d'établir la séparation mécanique entre les deux conducteurs de câbles. De tels câbles utilisent donc une quantité relativement minime de la matière précitée entre les conducteurs, faisant montre de constantes diélectriques effectives relativement faibles et approchant de la norme idéale. Toutefois, il est nécessaire de recourir à la pressurisation afin d'assurer la stabilité électrique à long terme des câbles coaxiaux de ce type. Le second mode de réalisation utilise, et ce de façon ininterrompue, une matière cellulaire isolante en vue de maintenir le rapport d'écartement concentrique entre les conducteurs de câbles. Toutefois, il est besoin de recourir à des matières cellulaires présentant des constantes diélectriques effectives d'un coefficient relativement élevé en vue d'aboutir à une stabilité physique adéquate du câble. Les matières cellulaires à faible densité n'ayant que des constantes diélectriques d'un faible coefficient et qui s'y trouvent être associées, ne possèdent pas la résistance mécanique requise pour pouvoir supporter uniformément le conducteur central dans un rapport coaxial à l'intérieur du conducteur externe. la présente invention vise en conséquence à pourvoir à un câble coaxial d'un type perfectionné, Plus spécifiquement, la présente invention vise à pourvoir à un cable coaxial faisant preuve d'une constante diélectrique effective relativement faible, sans avoir aucunement recours à la pressurisation en vue d'assurer sa stabilité à long terme. La présente invention vise en outre à pourvoir à un procédé de fabrication efficace dudit câble coaxial. La présente invention pourvoit donc à un câble coaxial comportant un conducteur interne longitudinal, un conducteur externe longitudinal disposé de façon concentrique par rapport audit conducteur interne, des entretoises agencées longitudinalement et constituées dans une matière isolante plastique à l'état solide, lesquelles se trouvent être interposées entre lesdits conducteurs interne et externe en vue de pourvoir à un écartement entre ces derniers, une mince couche de plastique d'isolation à l'état solide faisant partie intégrante de la matière plastique précitée et constituant une barrière diélectrique recouvrant entièrement le conducteur interne entre lesdites entretoises, ainsi qu'une matière cellulaire isolante qui est disposée entre ladite barrière diélectrique et ledit conducteur externe, laquelle remplit ou comble les espaces libres compris entre lesdites entretoises. La présente invention pourvoit en outre à un procédé de fabrication d'un câble coaxial, lequel comporte les diverses phases suivantes : mise en place d'entretoises disposées longitudinalement et réalisées dans une matière d'isolation plastique à ltétat solide tout autour d'un conducteur interne longitudinal en vue de la constitution d'une âme de câble, introduction de ladite âme de câble et d'une bande métallique ou feuillard à travers un dispositif de façonnage tubulaire, afin de façonner le feuillard sous forme de tube ou gaine entourant lX me de câble, en vue d'obtenir ledit conducteur externe tubulaire, application d'une composition du type cellulaire sur l'un au moins desdits éléments d'âme de câble et de Seuillard à l'avant dudit dispositif de façonnage tubulaire, et expansion de ladite composition dans le tube ainsi formé, afin de pourvoir au remplissage des entretoises entre lesdits tours ou spires de l'âme de câble. Les autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation y afférents, donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels les figures 1 et 2 représentent des vues longitudinales en coupe de deux types différents de câble coaxial, conformément aux principes de la présente invention les figures 3 et 4 représentent des vues schématiques de l'appareil destiné à la fabrication du câble coaxial précité suivant deùx procédés différents ; sur lesdites figures, les initiales I).F.T. signifient : dispositif de façonnage tubulaire, et R = réchauffeur. En référence tout d'abord à La figure 1, se trouve être représenté un câble coaxial 10 comportant des éléments conducteurs tubulaires interne et externe il et 13, lesquels sont disposées de façon concentrique l'un par rapport à l'autre. Une bande hélicoldale 15, laquelle est constituée dans n'importe quelle matière isolante plastique appropriée à l'état solide, s'enroule autour de l'élément conducteur interne 11, déterminant l'écartement requis entre les conducteurs 11 et 13. Ladite bande hélicoSdale 15 s'étend radialement à l'extérieur de, tout en faisant partie intégrante d'une mince couche 16 constituée dans la matière d'isolation précitée à l'état solide et qui forme une barrière diélectrique continue tout autour du conducteur interne, et ce dans le but décrit ci-contre. Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, le mode d'agencement des éléments 11, 15 et 13, lesquels sont séparés en partie par l'air, présente une constante diélectrique effective d'un faible coefficient, lequel s'établit de façon caractéristique au-dessous de 1,25. La bande hélicoSdale 15 est guipée simultanément, de préférence, tout autour du conducteur interne 11, avec la barrière diélectrique continue 16, et à cet effet l'on peut utiliser un appareil tel que celui décrit dans le brevet américain nO 3 411 182. Afin d'obvier à toute pressurisation des câbles utilisant uniquement une bande hélicoSdale de séparation, l'espace d'air présent dans le câble 10, entre les enroulements de la bande hélicoidale 15 séparant les conducteurs 11 et 13, est rempli avec une matière cellulaire 17, comme par exemple de la mousse de polyéthylène ou de styrène. Etant donné que la bande he'licodaie 15 assure une partie de la stabilité mécanique re quise pour Te eae 10, la matière cellulaire 17 peut être avantageusement répartie sur une péaisseur relativement mince (faible densité), de sorte qu'elle se trouve être également caractérisée par une constante diélectrique effective relativement faible, s'4tablissant par exemple à 1,25 ou au-dessous. Le câble composite non pressurisé 10 représénté sur la figure 1 est physiquement stable, en raison de l'action de support exercé tout à la fois par la matière cellulaire 17 et la bande hélicordale plastique 15, étant par ailleurs caractérisé par une faible constante diélectrique, ainsi qu'il est requis. Par exemple, la bande hélicoidale en plastique 15, la mince couche 16 et la matière cellulaire de faible densité 17, peuvent conférer au câble composite une constante diélecttique effective inférieure à 1,3.En outre, il s'avère que le câble composite 10 setrouve être relativement imperméable aux vibrations ex térieures La matière cellulaire 17 ne risque donc pas de se déplacer en fonction des vibrations, toute discontinuité éventuelle de l'isolation dans le câble étant par là meme évitée. La figure 2 décrit un deuxième mode de réalisation de la présente invention dans lequel un câble coaxial 20 comporte deux conducteurs concentriques 11 et 13, lesquels se trouvent étre séparés par une couche de matière cellulaire 17. Lesdits conducteurs 11 et 13 sont également séparés par plu- sieurs rondelles en matière plastique d'isolation 25, lesquelles sont disposées à intervalles réguliers, entourant étroitement la barrière diélectrique continue 16. Les caractéristiques et avantages découlant de l'utilisatiôn du câble coaxial 20 sont analogues à ceux décrits ci-dessus pour le câble coaxial 10, avec cette seule différence que les rondelles d'espacement 25 pour l'air remplacent, en vue d'exercer une fonction analogue, la bande hélicoSdale 15. Sur les deuxfigures 1 et 2, la mince barrière dié lectrique 16 assure un revêtement continu du conducteur interne 11, de telle façon que même si des fissures viennent à se produire dans la matière cellulaire 17, laquelle est mécanique- ment instable, il n'existe aucun risque de passage direct entre le conducteur interne 11 et le conducteur externe 13. C'est ainsi que la barrière diélectrique 16 a pour fonction essentielle de prévenir toute chute de ténsion en cas d'apparition des fissures précitées, étant cependant suffisamment mince que pour ne pas empiéter de façon appréciable sur le volume disponible pour la matière cellulaire de remplissage 17. La matière isolante constituant la bande hélicoTdale 15 et la barrière diélectrique sous-jacente du type continu 16 peut titre composée dans n'importe quel type de polyoléfine, qu' elle soit ou non réticulée, comme par exemple le polyéthylène, le polypropolane, le polytétrafluoroéthylène (Iéflon) et le polysulfone. En référence maintenant à la figure 3, la référence 30 désigne un dispositif de façonnage tubulaire destiné à enrouler en continu une bande métallique 13a sous forme d'un tube 13 entourant étroitement une âme de câble, les bords de recouvrement de ladite bande métallique étant amenés à adhérer l'un à l'autre. L'âme de câble, laquelle est constituée par le conducteur interne 11 qui est pourvu de la barrière diélectrique 16 et de la bandéhélicoTdale 15, ainsi qu'il a été décrit précédemment, est introduite dans une chambre de vaporisation par brouillard 31 pourvue de plusieurs buses d'injection 32, les quelles sont'alimentées par l'intermédiaire de leurs conduites respectives 33 avec des compositions chimiques destinées à l'obtention d'une mousse plastique.Les divers flux des compositions en question sont amalgamés ensemble lors de leur vaporisation à travers les buses d'injection 32, la combinaison ainsi obtenue étant ddposée sous forme de revêtement au-dessus des surfaces exposées des éléments 15 et 16 de l'âme de câble passant à travers ladite chambre devaporisation par brouillard 31. Ledit revêtement sous forme de mousse 17a présente une compôsition telle que la formation de mousse n'intervient qutaprès un intervalle de temps dépendant étroitement de la température à laquelle ledit revêtement se trouve être soumis, de telles compositions chimiques étant par ailleurs bien connues dans la technique. L'âme de câble 11 et les éléments y afférents 15 et 16 ainsi revêtus passent énsuite en continu, avec la bande mé tallique 13a, dans le dispositif de façonnage tubulaire 30, à l'intérieur duquel ladite bande 13a se trouve être guipée dans le sens de la largeur tout autour de l'âme de câble, afin de iormer le conducteur externe concentrique 13. La bande métallique 13a est pourvue sur l'une de ses surfaces au moins d'une matière adhésive, de façon que ses bords de recouvrement puissent être fermement assemblés l'un à l'autre lorsqu'ils se trouvent être comprimés ensemble dans le dispositif de façonnage tubulaire 30, ménageant de la sorte une "couture" longitudinale sur le conducteur externe 13. Lorsque le conducteur~externe tubulaire 13 se trouve être réalisé à la suite de son passage à travers le dispositif de façonnage tubulaire 30, le revêtement 17a des éléments 15 et 16 de l'åme de câble est expansé sous forme de mousse 17, et ce èn faisant passerlEnsemble du câble à travers un réchauffeur 34. La mousse expansée remplit entièrement l'espace compris entre les enroulements de la bande hélicoidale 15, ladite mousse étant resserrée par le conducteur externe~13. Le dispositif de façonnage tubulaire 30 ét le mécanisme destiné à entrainer l'âme de câble et la bande métallique à travers ce dernier peuvent être construits de façon classique, ainsi qu'il est décrit par exemple dans les brevets américains n0 3 332 138 et 3 379 821, respectivement. La matière adhésive déstinéé à assembler les bords de recouvrement de la bande métallique peuvent également répondre à la description qui en est donnée dans les brevets américains susmentionnés. La matière plastique cellulaire ou alvéolaire 17 peut être obtenue à partir d'un certain nombre de résines thermodurcissables ou thermoplastiques, telles que les urétanes, les phénoliques, les urées formaldéhydes, les vinyles, les polystyrènes, Les polyoléfines. Les composés devant être amalgamés dans la chambre de vaporisation par brouillard 31, y compris les adjuvants pour mesurer le temps d'élaboration de ladite matière plastique grâ-ce à la régulation de la température, peuvent être sélectionnés à partir de formules chimiques bien connues des spécialistes en-la matière. Dans le cas, par exemple, des mous sses d'urétane souples, leur élaboration est basée sur les réactions contrôlées du diisocyanate avec un polyol et un agent de soufflage -(habituellement de l'eau), de petites quantités d'un agent catalyseur, un stabilisateur et un activateur de mousse étant habituellement ajoutés afin de faciliter le processus en question. Le choix de ces divers composants détermine l'intervalle de temps avant que n'intervienne la formation de la mousse à une température prédéterminée, étant bien entendu que le dispositif de- réchauffage 34 sert à porter le revêtement 17a à une température amorçant ledit processus de formation de trousse. En référence maintenant à la figure 4, 1'amie de câble constituée par le conducteur interne 11, la bande hélicoi- dale 15 et la couche diélectrique 16, est amenée à passer di rectement dans le dispositif de façonnage tubulaire 30, la composition destinée à la formation-de la mousse étant appliquée sur la bande métallique 13a par un dispositif distributeur 35, au fur et à mesure de son rapprochement dudit dispositif de façonnage tubulaire 30. Ladite composition est déposée à la surface supérieure de la bande 13a laquelle constitue la surface interne du conducteur externe tubulaire 13.Ladite composition est appMqude suivant un processus généralement désigné sous le nom de phase de foisonnement, et dans lequel la mousse se présentant sous une forme expansée est obtenue en mélangeant un agent de soufflage liquide et volatil, habituellement du dichlo- rodifluorométhane (R-12) avec d'autres composants de la composition destinée à la formation de mousse, lesquels se trouvent titre sous pression. Ainsi qu'il est présenté sur la figure 4, le mélange en question est effectué dans le dispositif distributeur 35, lequel se présente sous la forme dune tête de mélange faisant office de chambre de mélange destinée à étre pressurisée. Les composants de la composition pour la formation de mousse, y compris l'agent de soufflage tel que le R-12, sont tout d'abord dosés puis aélangds à fond dans le dispositif distributeur 35. La buse de décharge 35a de ladite tette de mélange est pourvue d'un réducteur de pression (non représenté), lequel en limite le pouvoir de décharge, de façon à maintenir dans ledit dispositif distributeur une contre-pression supérieure à celle de la pression de vaporisation de l'agent de soufflage R-12. De cette façon, tous les composants sont maintenus à l'état liquide en vue de leur mélange dans le dispositif distributeur 35.Lors que le mélange se décharge à l'air libre, à travers la buse 35a, il se trouve dtre partiellement expansé, étant amené à foisonner par la réduction de pression qui s'ensuit. Plus spécifiquement, l'agent de soufflage se vaporise dans le mélange, de façon à provoquer une expansion instantanée, formant ainsi une mousse ou 'écume" du type liquide, présentant un aspect similaire à la crème à raser distribuée par une bombe à raser, Le volume de cette ex pansion initiale, de même que la densité finale de la mousse, dépendent de la quantité d'agent de soufflage R-12 introduite dans le mélange. La couche de mousse déposée sur la bande métallique 13a par le dispositif distributeur 35 est représentée en 17b sur la figure 4. Après que la bande métallique 13a ait été formée à la suite de son passage dans le dispositif de façonnage tubulaire 30, les bords de recouvrement de ladite bande étant assemblée ensemble, la mousse est réchauffée dans le dispositif de réchauffage 34, pour aboutir à la densité finale de la matière plastique cellulaire 17, remplissant de la sorte entièrement les espaces libres compris entre les enroulements de la bande hélicoSdale 15. La densité finale de la matière plastique cellulaire 17 peut aller de 32,04 kg/cm3 à 160,20 kg/cm3, ceci étant fonction de la quantité de fluorocarbones autres que l'agent de soufflage R-12 introduit dans la formule de base. Sur les figures 3 et 4, l'ensemble du câble coaxial est représenté comme passant directement dans le réchauffeur 34 à partir du dispositif de façonnage tubulaire 30, dans lequel les bords à recouvrement de la bande métallique 13a se trouvent être accolés. Il va de soi que ladite couture longi- tudinale du conducteur 13 peut être réalisée en aval du dispositif de façonnage tubulaire 30, plumet que directement dans ce dernier ; mais, en tout état de cause, le réchauffeur 34 est toujours situé en aval du dispositif d'assemblage des bords de la bande 13a, de façon que la mousse cellulaire ne soit entièrement expansée qu'à la suite de la formation de ladite couture d'assemblage. Une mousse d'uréthane type et parfaitement adaptée à la présente invention, est tirée d'un mélange ayant la composition suivante, les parties étant exprimées en poids Polyols 100 parties Eau - 2 parties Fréon Il 5 parties Fréon 12 3 parties Catalyseur 0,15 partie Catalyseur aminé 2 parties Agent tensio-actif 2 parties Toluène diisocyanate Indice 100 ffi de la stoechiométrie indice 80 à 120 La composition susmentionnée est plus particulièrement adaptée au mode de réalisation illustré sur La figure 3-, dans lequel les divers composants sont introduits dans la chambre de vaporisation par brouillard 31.Toutefois, en accroissant la proportion du Préon à ébullition plus basse (Fréon 12), la composition est alors mieux adaptée au mode de réalisation illustré sur la figure 4. En ce qui concerne ce dernier, la proportion de Fréon à ébullition plus basse peut être accrue jusqu'à atteindre 15 parties. En guise d'exemple spécifique d'une composition de formation de mousse à introduire dans la chambre de vaporisation par brouillard 31 (voir figure 3), l'on peut citer le "CaLlery Foam System 110", commercialisé par la "Callery Chemical Company, de Callery en~Pennsylvanie, aux USA. En guise d'exemple spécifique de composition de ior- mation de mousse àintroduire dans le dispositif distributeur 35, l'on peut citer le "Callery Foam System 310", commercialisé également par la société susmentionnée. REVENDICATIONS 1 ) Câble coaxial comportant ce qui suit : un conducteur intérieur longitudinal, un conducteur extérieur longitudinal qui est disposé de façon concentrique audit conducteur intérieur, des entretoises de matière isolante plastique à l'é- tat solide qui se trouvent être agencées longitudinalement, étant interposées entre lesdits conducteurs intérieur et extérieur et séparant ces derniers l'un par rapport à l'autre, ainsi qu'une mince couche d'isolation plastique à l'état solide faisant partie--intégrante de la matière isolante précitée et constituant une barrière dielectri-que recouvrant entièrement ledit conducteur intérieur entre les entretoises précitées, et une mousse d'isolation qui se trouve être comprimée entre ladite barrière diélectrique et ledit conducteur extérieur, comblant les espaces libres entre lesdites entretoises. 20) Câble coaxial, suivant la revendication 1, dans lequel lesdites entretoises sont constituées par une bande hélicordale enroulée en spirale autour dudit conducteur intérieur. 30) Câble coaxial, suivant la revendication 1, dans lequel lesdites entretoises sont constituées par plusieurs rondelles qui sont montées de façon concentrique audit conducteur intérieur. 40) Câble coaxial, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite mousse d'isolation présente une densité suffisamment faible que pour doter le câble d'une constante diélectrique effective inférieure à 1,3. 50) Procédé de fabrication d'un câble coaxial, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant les diverses phases suivantes : mise en place desdites entretoises ou bande hélicofdale tout autour du conducteur intérieur afin de former une âme de câble, introduction de ladite âme de câble et d'une bande métallique dans un dispositif de façonnage tubulaire où ladite bande métallique se trouve être confectionnée sous forme d'un tube ou gaine entourant ladite âme de câble, afin de pourvoir audit conducteur extérieur tubulaire, enrobage d'une composition chimique pour la formation de mousse sur ladite âme de câble et ladite bande métallique, et ce en aval dudit dispositif de façonnage tubulaire, et ex pansion de ladite composition dans le tube ainsi formé, en vue du remplissage des entretoises entre lesdits pas d'enroulement de l'âme de câble avec la mousse précitée. 60) Procédé, suivant la revendication 5, dans lequel ladite composition pour la formation de mousse est amenée à enrober ladite âme de cabale, 70) Procédé, suivant la revendication 6, dans lequel ledit enrobage est effectué en faisant passer l'âme de câble par une phase de vaporisation par brouillard dans ladite composition pour la formation de mousse 80) Procédé, suivant la revendication 5, dans lequel ladite composition pour la formation de mousse est étalée à la surface de ladite bande métallique destinée à constituer la surface interne dudit conducteur extérieur tubulaire. 90) Procédé, suivant la revendication 8, dans lequel ladite composition comporte, préalablement à ladite phase d'enrobage, un agent de soufflage à l'état liquide et volatil, étant maintenue sous une pression suffisante pour empêcher toute vaporisation dudit agent, ladite phase d'enrobage étant effectuée en relâchant ladite pression eten déposant ladite composition sous la forme d'une écume à ladite surface de la bande métallique.