Brevet FR2116357A1 — publié le 19720713

L'invention est relative à une pièce d'espacement pour des câbles coaxiaux et leurs montures, plus particulièrement pour des câbles haute fréquence et leurs montures. Pour des raisons économiques, des câbles coaxiaux qui 5 sont destinés à transmettre des hautes fréquences de 100 kW et plus dans le domaine des ondes métriques et décimétriques, sont fréquemment léalisés de manière que, pendant lgfeervice, ils adoptent des températures supérieures à 100°C. Pour cette raison, en ce qui concerne la matière constituant les pièces d'espacement de ces 10 câbles, on ne peut envisager que des matières résistant à la température, telles que, par exemple, le verre ou la céramique, plus particulièrement en silicate de magnésium ou en oxyde d'aluminium. Cependant, ces matières ne présentent pratiquement aucune flexibilité. Etant donné qu'en vue du transport et du montage, les câbles 15 doivent être flexibles, l'isolation est formée généralement par des pièces isolantes individuelles, appliquées à des écartements uniformes les unes des autres. Lors de la transmission de hautes fréquences de l'ordre de grandeur de quelques centaines de kilowatts, il se produit , avec les impédances caractéristiques norma-20 lemCnt utilisées et de l'ordre de grandeur de 50 ohms, des tensions de service de plusieurs kilovolts entre ^e conducteur intérieur et le conducteur extérieur du câble. Lors de processus de commutation et d'accord, il se produit des tensions qui correspondent à un multiple de la tension de service. Pour cette raison, 25 les exigences sont particulières en ce qui concerne la rigidité diélectrique de l'isolation. Il est connu que la rigidité diélectrique de l'isolation d'un câble coaxial peut être améliorée du fait que l'isolateur est subdivisé dans le sens radial et est amené à des potentiels défi-30 nis au moyen de couches intermédiaires métalliques. Cependant, le travail de montage à dépenser à cet égard est considérable et n' est pas approprié à la fabrication économique de câbles de grande longueur. Les isolateurs de ce type ne sont également pas appropriés comme fiches et montures, plus particulièrement ils ne sont 35 pas appropriés lorsque le câble doit être rempli d'un gaz sous pression et que les montures doivent être étancnes à la pression. L'invention vise à procurer une pièce d'espacement pour des câbles coaxfeux et leurs montures et qui supporte des températures considérablement supérieures à 100°C du conducteur inté-40 rieur, qui est approprié pour un encastrement étanche à la près- 71 17155 2 2116357 sion et dont tant la fabrication que le montage sont économiques. On donne une importance particulière à la rigidité diélectrique qui est généraleaamt limitée par l'apparition de décharges luminescentes . 5 Ceci est obtenu du fait que les faces, en contact avec le conducteur intérieur, de la pièce d'espacement sont déalées, perpendiculairement aux lignes de champ illustrant le champ électrique, par rapport aux faces en contact avec le conducteur extérieur, de manière qu'elles ne soient pas coupées par les mêmes lignes de 10 champ électriques. De ce fait, suivant une forme d'exécution, la pièce d'espacement est formée par une pièce centrale creuse cylindrique et par des ailes intérieures et extérieures. En tenant compte d'une orientation autant que possible sans distorsion de la ligne de champ électrique, il peut être avantageux que l'écartement entre 15 la pièce centrale creuse cylindrique et le conducteur intérieur soit différent de celui entre cette pièce centrale et le conducteur extérieur. En outre, on a pu constater qu'un avantage réside également dans le fait que la longueur de la pièce centrale creuse cylindrique est plus élevée entre les ailes intérieures et exté-20 rieures que ne l'est l'écartement radial entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur. Lors de la mise en oeuvre pour des câbles et leurs montures qui sont remplis de gaz sous pression et en tenant compte des sollicitations mécaniques et thermiques, il est particulièrement 25 avantageux que la pièce centrale soit réalisée sous la forme d'un double tronc de cône creux ou d'un tronc de cône creux. L'angle du cône est choisi avantageusement entre 40° et 60°. Dans une autre forme d'exécution, le tronc de cône creux est adapté aux sollicitations mécaniques du fait que l'épaisseur de la paroi est accrue 30 lorsque le diamètre est accru. Une pièce d'espacement réalisée conformément à l'invention présente les avantagés suivants : La plus grande partie des lignes de champ illustrant le champ électrique est orientée sur un trajêt de gaz ou d'air rela-35 tivement long. De ce fait on évite les puissances de champ locales élevées qui se forment autrement dans les petites fentes voulues ou accidentelles entre l'isolateur et les conducteurs. Sans risque de décharges luminescentes se manifestant localement, il est donc possible les écartements, nécessaires en raison de la dilata 71 17155 3 2116357 tion à la chaleur différente de la matière isolante et du métal, soient réalisés d'une valeur telle qu'il ne se présente aucune sollicitation mécanique additionnelle de la matière isolante' et découlant de la dilatation à la chaleur. Ces écartements ne doi-5 vent plus être garantis contre l'apparition de décharges luminescentes par une métallisation ou l'insertion de matières isolantes é-lastiques. La sécurité, considérablement accrue, contre l'apparition de décharges luminescentes permet également d'utiliser le câble coaxial rempli lors de plus faibles pressions de service. 10 Ceci permet d'éviter des dépenses considérables. Les tènsions mécaniques, découlant des différences de températures dans la pièce d'espacement (généralement la température du conducteur intérieur est considérablement plus élevée que celle du conducteur extérieur), sont considérablement rédui-15 tes dans les pièces d'espacement conformes à l'invention étant donné que, d'une part, la chute de température est réduite par unité de longueur et que, d'autre part, les zones de faible température ne se situent plus au-dessus, mais â côté des points qui ont subi un allongement en raison de leur excès de température. 20 La transmission dans la pièce d'espacement de la chaleur engendrée par les pertes électriques est améliorée par la surface agrandie. En outre, la réalisation d'une pièce d'espacement sous la forme de tronc de cône creux se rapproche avantageusement de la forme d'une coquille semi-sphérique qui est la plus avantageuse pour la 25 résistance élevée à la pression. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessinsfonnexés, dans lesquels: La fig. 1 représente une pièce d'espacement avec une pièce centrale creuse cylindrique, deux ailes intérieures et une aile 30 extérieure. La fig. 2 représente une pièce d'espacement avec une pièce centrale creuse cylindrique, une aile intérieure et deux ailes extérieures. La fig. 3 représente une pièce d'espacement avec une piè-35 ce centrale creuse cylindrique et chaque fois trois ailes intérieures et extérieures orientées longitudinalement. La fig. 4 représente une pièce d'espacement qui est réalisée sous la forme d'un double tronc de cône creux. La fig. 5 représente une pièce d'espacement réâstant à la 71 17155 4 2116357 pression, réalisée sous la forme d'un tronc de cône creux. A la fig. 1, le repère 1 désigne le conducteur extérieur et le repère 2 désigne le conducteur intérieur d'un câble coaxial et qui sont écartés l'un de l'autre par l'écartement R. La pièce 5 d'espacement est constituée par une pièce centrale creuse cylindrique 7 avec deux ailes intérieures 6 et une aile extérieure 5. La face qui est en contact avec le conducteur extérieur 1 est repérée par 3, tandis que le repère 4 désigne les faces en contact avec le conducteur intérieur. Le repère L désigne la longueur 10 de la pièce centrale creuse cylindrique entre l'aile intérieure 6 et l'aile extérieure 5. La fig. 2 représente une coupe longitudinale d'un câble coaxial avec le conducteur extérieur 1 et le conducteur intérieur 2 disposés à écartemeat R l'un de l'autre. La pièce d'espacement 15 est constituée par la pièce centrale creuse cylindrique 7, par une aile intérieure 6 et par deux ailes extérieures 5. La fig. 3 représente une coupe transversale d'un câble coaxial avec le conducteur extérieur 1 et le conducteur intérieur 2. La pièce d'espacement est constituée par une pièce centrale creuse cylindri-20 que 7 avec chaque fois trois ailes extérieures 5 et trois ailes intérieures 6 s'étendant dans le sens longitudinal. La fig. 4 représente une pièce d'espacement dans laquelle les faces 4, en contact avec le conducteur intérieur, et les faces 3, en contact avec le conducteur extérieur, sont reliées les unes 25 aux autres par un double tronc de cône creux 8. La fig. 5 représente une coupe longitudinale d'une partie d'une monture de câble coaxial et dans laquelle la pièce d'espacement est encastrée d'une manière étanche à la pression. Entre le conducteur extérieur 1 et le conducteur intérieur 2 est prévu 1' 30 écartement R. L'aile extérieure 5 et l'aile intérieure 6 de la pièce d'espacement sont reliées par une pièce centrale 9 en forme de tronc de cône. En tenant compte de la température élevée à laquelle il faut s'attendre pendant le service, la pièce d'espacement est calculée de manière qu'à l'état froid, les faces 3 et 4 35 se situent à un certain écartement du conducteur extérieur 1 et du conducteur intérieur 2. L'angle de cône du tronc de cône creux est désigné par ^ , et la longueur L de la pièce centrale 9 est élevée par rapport à l'écartement R entre le conducteur extérieur 1 et le conducteur intérieur 2. L'épaisseur D de la paroi de la 71 17155 5 2116357 pièce centrale est accrue lorsque le diamètre est agrandi. La char ge, exercée par la pression du gaz qui remplit le câble, imagné comme faisant suite vers la gauche, est indiquée par les flèches P. Le repère 11 indique les isothermes qui se produisent dans la 5 pièce d'espacement lors du service du câble. Les bagues d'étanchéi té nécessaires sont reperces par 12. De la figure il ressort que la pièce d'espacement, essentiellement en forme de tronc de cône creux, constitue un premier rapprochement en ce qui concerne sa forme, de celle d'une coquille semi-sphérique qui est la plus 10 avantageuse pour une charge de pression maximum. 71 17155 6 2116357 REVENDICATIONS 1.- Pièce d'espacement pour câbles coaxiaux et montures, plus particulièrement pour câbles haute fréquence et leurs montures, caractérisée èn ce que les faces (4) de la pièce d'espacement et en contact avec le conducteur intérieur (2) sont décalées, 5 perpendiculairement aux lignes de champ illustrant le champ électrique, par rapport aux faces (3) de la pièce d'espacement et en contact avec le conducteur extérieur (1) de manière qu'elles ne soient pas coupées par les mêmes lignes de champ électriques. 2.- Pièce d'espacement suivant la revendication 1, carac-10 térisée en ce qu'elle est formée par une pièce centrale creuse cylindrique (7) et par des ailes intérieures (6)et extérieures (5). 3.- Pièce d'espacement suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'en tenant compte de l'orientation des lignes de champ, l'écartement entre la pièce centrale creuse cylindrique 15 (7) et le conducteur intérieur (2) est différent de celui entre la pièce centrale creuse cylindrique (7) et le conducteur extérieur CD. 4.- Pièce d'espacement suivant les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que la longueur (L) 20 de la pièce centrale creuse cylindrique (7) entre les ailes intérieures (6) et les ailes extérieures (5) est plus élevée que ne 1' est l'écartement radial (R) entre le conducteur intérieur (2) et le conducteur extérieur (1). 5.- Pièce d'espacement suivant la revendication 1, carac-25 térisée en ce que la pièce centrale (8) est réalisée sous la forme d'un double tronc de cône creux. 6.- Pièce d'espacement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce centrale (9) est réalisée sous la forme d'un tronc de cône creux. 30 7.- Pièce d.'espacement suivant les revendications 1, 5 ou 6, caractérisée en ce que l'angle de cône ( ) du tronc de cône creux (9) se situe entre 40° et 60°. 8.- Pièce d'espacement suivant les revendications 1, 5, 6 ou 7, caractérisée en ce que l'épaisseur (D) de la paroi du tronc 35 de cône creux est accrue lorsque le diamètre est agrandi.