Brevet FR2129857A1 — publié le 19721103

La présente invention a pour objet un câble à éléments coaxiaux étanche à l'eau ou à l'humidité de manière à convenir pour des applications extérieures et présentant un faible affaiblissement visà-vis des courants à haute fréquence. Il est possible d'établir un câble à éléments coaxiaux étanche à l'eau dans lequel le conducteur central soit entouré par une isolation constituée par du polyéthylène sous forme de mousse, de manière à constituer un noyau engainé dans un tube en aluminium qui sert de conducteur externe de la paire d'éléments coaxiaux. l'af- faiblissement autrement dit l'atténuation assurée par ce câble, est cependant dû à l'emploi d'une isolation solide ou semi-solide telle que du polyéthylène sous forme de mousse qui possède une constante diélectrique égale à environ 1,5. L'affaiblissement est sensiblement réduit si l'air est utilisé comme diélectrique et au moins deux types de câbles à éléments coa xiaux sont connus dans lesquels un diélectrique constitué par de l'air est choisi en prévoyant que le conducteur tubulaire externe entoure des disques d'espacement formés d'une matière diélectrique placés sur le conducteur central de distance en distance avec un intervalle approximatif de 25 mm par exemple dans le sens de sa lon tueur. Les disques de ce type connu sont communément constitués par du polyéthylène qui est une matière relativement peu coûteuse et se prestant à un moulage facile. Dans une construction connue, le conducteur tubulaire externe est constitué par une bande de cuivre allongée comportant des bordures rabattues autour des disques pour former un tube par-dessus lequel un ou plusieurs rubans d'acier sont enroulés en hélice Dans un autre type de cable semblable, le conducteur externe est constitué par un stratifié ondulé de bandes d'acier et de cuivre. Les bordures de ce stratifié sont rabattues autour du disque pour former un tube, les bords adjacents étant réunis par soudage selon un joint continu.Ces types de câble à diélectrique constitué par de l'air ne conviennent cependant pas pour les applications extérieures ou plus généralement dans les lieux où ils seraient soumis à une ambiance humide. En effet, l'humidité qui peut pénétrer à travers un raccord de câble ou à travers une déchirure ou une rupture du conducteur externe par exemple, peut être le siège d'une migration autour des disques le long et à travers l'intérieur du capable. Un but principal de la présente invention est de créer un ble à éléments coaxiaux comportant un diélectrique constitué par de l'air et doté ainsi d'un faible affaiblissement et dans lequel toute humidité qui peut pénétrer dans le câble ne peut cheminer le long de celui-ci, de sorte que le câble est parfaitement utilisable pour des applications extérieures et dans des ambiances humides Un câble à éléments coaxiaux conforme à l'invention est constitué par un certain nombre de disques d'une matière diélectrique moulable et capable de se lier au métal, espacés le long du conducteur central et liés à ce dernier ainsi qu'au conducteur externe tubulaire.Les disques délimitent ainsi des compartiments étanches à l'eau répartis le long de la longueur du câble Le câble à éléments coaxiaux faisant objet de l'invention ainsi qu'un procédé pour sa fabrication sont décrits en détail ciaprès en regard du dessin schématique annexé dans lequel : La fig. 1 est une représentation schématique montrant les diverses phases du procédé de constitution du câble à éléments oca axiaux conforme à la présente invention. La fig. 2 est une vue en coupe par la ligne 2-2 en fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe par la ligne 3-3 en fig. 1. La fig. 4 est une vue en élévation latérale partiellement en coupe et partiellement avec un arrachement d'une réalisation préférée du câble selon l'invention. La fig. 5 est une vue en élévation latérale en partie en coupe et en partie avec un arrachement d'une variante du câble conforme à l'invention. La fig. 6 est une vue isométrique avec un arrachement partiel montrant encore une autre variante de réalisation du câble conforme à l'invention. Comme clairement représenté dans les fig. 3 et 4, un câble à éléments coaxiaux 10 tel que e le prévoit l'invention comprend de façon générale un fil conducteur central il pourvu de disques d'espacement 12 en une matière diélectrique appliqués sur lui de distance en distance avec un espacement d'environ 25 mm par exemple et un conducteur externe tubulaire 13 entourant les circonférences des disques 12. Le fil conducteur central 11 est avantageusement en cuivre, en aluminium habillé de cuivre ou en aluminium nu. Le conducteur externe tubulaire 13 est rationnellement enaluminium ou en un stra tifié ou laminé d'acier et de cuivre. Les disques d'espacement 12 sont constitués par une matière diélectrique moulable qui peut être liée en permanence à des métaux, en particulier à l'aluminium et au cuivre ou à des matières plastiques synthétiques, par application de chaleur et de pression.Ces matières convenant pour la constitution des disques 12 sont les ionomères tels que l'ionomère fourni par la Société américaine : E01. DuPont de Nemours and Co. et vendu sous la marque USurlyn" ainsi que les copolymères de l'éthylène et un monomère contenant de l'acide acrylique tel que le copolymère identifié par la désignation QX-2375 fabriqué par la Société américaine : Dow Chemical CompanyO Conformément à l'invention, les disques 12 sont liés au conducteur central 11 ainsi qu'au conducteur externe tubulaire 13, de sorte que le diélectrique formé d'air du câble est constitué par un certain nombre de compartiments séparés 14 étanches à l'eau, répartis dans la longueur du câble.Ainsi, l'eau ou l'humidité pénétrant dans le câble en un point quelconque en traversant un raccord ou à travers une rupture ou une déchirure se produisant par exemple à travers le conducteur externe 13, soit confinée aux compartiments 14 qu'elle pénètre. En limitant ainsi la longueur de la partie du câble affectée par une quantité quelconque d'eau ou d'humidité pénétrant dedans, la fiabilité du câble est considérablement augmentée C'est ainsi, par exemple, que 11 entrée d'humidité dans le câble, en supposant que sa quantité ne soit pas suffisamment grande pour causer un court-circuit, produit une discontinuité d'impédance qui nuit à la transmission en fonction de la longueur physique de la discontinuité exprimée en termes de longueur d'onde. A 300 MC, la longueur d'onde est d'environ 1 mètre. Si les disques d'espacement 12 sont séparés par 25 mm, et que de l'humidité pénètre dans un des compartiments 14, la longueur du câble affectée par elle est 2,5 cm/îOO = 1/40 de la longueur d'onde, ce qui n' est pas suffisant pour produire une détérioration significative de la transmission. Une discontinuité égale à 1/4 de longueur d'onde aurait un effet plus significatif mais pour produire une discontinuité de cette amplitude, dix des compartiments 14 mesurant chacun 25 mm devraient être crevés. Suivant le procédé de constitution du câble à éléments coaxiaux 10 tel que le prévoit l'invention, les disques d'espacement 12 sont moulés sous pression sur le conducteur central 11, tandis que le conducteur central 11 est chauffé suffisamment pour que la chaleur et la pression de la pièce moulée assurent la liaison requise entre les disques et le conducteur. Celui-ci peut être préalablement chauffé, si nécessaire, mais la chaleur de l'opération de moulage par pression chauffera normalement le conducteur central au degré désiré. Le conducteur central 11 avec les disques 12 montés sur lui est alors engainé par le conducteur tubulaire 13. Cette opération peut être effectuée soit en étirant le conducteur central et les disques dans un conducteur externe tubulaire 13 préalablement conformé, soit en infléchissant ou rabattant les bordures d'une bande allongée de la matière constitutive du conducteur externe autour des circonférences'des disques et en soudant avec ou sans soudure rapportée les bords adjacents de la bande pour les réunira Dans l'un et l'autre cas, suivant ce qui a été prévu initialement, le diamètre interne du conducteur externe 13 est plus grand que les diamètres externes des disques 12, de sorte qu'un espace 15 est ménageWntre eux comme représenté dans la fig. 2.Ensuite, le diamètre du conducteur externe tubulaire 13 est réduit par matriçage ou par n'importe quelle autre méthode convenable afin d'assurer un retrait réalisant un contact de pression intime avec la circonférence des disques 12. Le conducteur externe 13 est alors chauffé pour parachever le lien entre les disques 12 et l'intérieur du conducteur externe tubulaire 13. Dans la fig. 1 est représenté schématiquement un appareil d'établissement du câble à éléments coaxiaux sus-décrit par le procédé que prévoit l'invention. Les disques 12 sont moules sous pression contre le conducteur central 11 par l'appareil d'application indiqué par 160 Le conducteur 11 sur lequel sont montés les disques 12 et une bande continue 17 d'aluminium ou diun autre métal convenable de constitution du conducteur tubulaire externe 13 sont rapprochés et amenés à travers une paire de rouleaux conformateurs 18 qui amorcent la flexion des bordures de la bande 17 autour des circonférences des disques 12. Au delà des rouleaux 18, le câble partiellement formé est tiré à travers des matrices 19 de conformation du tube qui amènent les bords opposés de la bande 16 à souder selon un joint continu à un poste de soudage successif 20.En cet endroit, le conducteur externe tubulaire 13 est de plus grand diamètre que les disques 12 comme indiqué dans la figo 2 et est ensuite matricé pour venir en contact de pression intime avc les disques 12 (comme le montre la fig. 3) par étirage à travers des filières 21. Le mouvement du câble 10 à travers les rouleaux 18, les matrices 19, le poste de soudage 20 et les filières 21 est assuré par des organes d'acheminement convenables tels qu'un dispositif dtavancement à chenilles 22 attaquant le conducteur externe tubulaire 13 du câble. Après que le conducteur externe 13 est matricé pour venir en contact de pression avec les disques 12, il est chauffé dans un poste de chauffage 23, par exemple, pour compléter le lien entre les circonférences des disques 12 et le conducteur externe 13. Toutefois, suivant une réalisation préférée du câble, ltextérieur du conducteur externe tubulaire 13 est muni d'une enveloppe protectrice externe 24 en polyéthylène représentée dans la fig. 4. Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de constater & cet égard que la chaleur fournie par l'extrusion de 11 enveloppe en polyéthylène contre le conducteur externe tubulaire 13 est suffisante pour assurer un lien satisfaisant des disques 12 contre le conducteur externe tubulaire 13. Dans la fig. 5 est représenté une variante de réalisation du câble, objet de l'invention, variante suivant laquelle après que les disques 12 sont moulés sous pression contre le conducteur central 11 et avant leur application contre le conducteur externe tubulaire 13, un tube 25 à paroi mince constitué par une matière qui peut être semblable ou différente a- law matière constitutive des disques 12, à savoir une matière moulable capable d'être liaisonnée au métal et des matières plastiques synthétiques sous effet de la chaleur et de la pression est extrudée par-dessus les circonférences des disques 12 de manière à se trouver liée à eux. La paroi de ce tube 25 a rationnellement une épaisseur égale à 0,25 mm à 0,50 mm environ, par exemple. Le conducteur externe tubulaire 13 est alors appliqué contre le tube 25, matricé pour venir en contact ae pression intime avec lui et lié à lui par application de chaleur comme décrit dans ce qui précède. Le tube interne 25 étant ainsi lié à la fois aux pourtours des disques 12 et à l'intérieur des conducteurs externes tubulaires 13 assure la liaison entre le conducteur externe tubulaire et les 25 disques. L'inclusion de ce tube/augmente, bien entendu, la dépense due à la matière supplémentaire et à l'opération a'extrusion additionnelle; elle augmente légèrement aussi l'affaiblissement dû à la présence de la quantité additionnelle de diélectrique dans I'espace entre le conducteur externe 13 et le conducteur central 11.Mais d'adjonction de ce tube 25 assure un plus haut degré de protection contre l'humidité et augmente ainsi la fiabilité du câble. Comme mentionné dans ce qui précède, une chemise de protection externe en polyéthylène représentée par l'enveloppe 24 dans la fig0 4 peut être appliquée au-dessus du conducteur externe tubulaire 13, de façon à constituer un renforcement supplémentaire. Dans la fig. 6 est représentée une autre variante suivant laquelle une enveloppe protectrice externe 24a en polyéthylène est liée au conducteur externe tubulaire 13 au moyen d'une couche intermédiaire 26 du type sus-mentionné de matière moulable capable de se lier au métal ou à la matière plastique sous l'action de la chaleur et de la pression0 Dans cette réalisation, la couche 26 de matière moulable est extrudée par-dessus le conducteur externe tubulaire 13, la chaleur du processus d'extrusion étant normalement suffisante pour que la couche 26 soit liée au conducteur externe tubulaire 13. L'enveloppe externe 24a en polyéthylène est extrudée par-dessus la couche intermédiaire 26, la chaleur du processus d'extrusion étant normalement suffisante aussi pour assurer la liaison entre la couche 26 et l'enveloppe 24aO L'invention permet l'obtention d'un câble coaxial dans lequel le diélectrique entre le conducteur central 11 et le conducteur externe tubulaire 19 représente approximativement 90% d'air, les dis- ques 12 étant espacés d'environ 25 mm entre eux le long du conducteur central Il, ce qui permet ainsi de réaliser un câble possédant un faible pouvoir d'affaiblissement des courants à haute fréquence (de l'ordre de 3 à 300 MHz par exemple). De plus, ce câble convient particulièrement pour les applications à 11 extérieur, c'est-à-dire dans les conditions où il risque d'être soumis à des intempéries ou à des conditions d'humdité, car les divers petits compartiments étanches à 11 eau 14 répartis le long de la longueur du câble limitent sévèrement la possibilité de pénétration d'eau ou d'humidité. Mais si de l'eau ou de l'humidité vient à pénétrer, elle est confinée à une faible section et empêchée ainsi par les disques d'étan chéité 12 de subir une migration le long de l'intérieur du câble. Les détails de réalisation du câble et les modalités de mise en oeuvre du procédé peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1.- Cable à éléments coaxiaux caractérisé en ce qu'il comprend un conducteur central allongé (11) pourvu d'un certain nombre de disques en matière diélectrique (12) portés axialement sur lui à des intervalles espacés de sa longueur et un conducteur externe tubulaire (13) supporté par les pourtours des disques, chacun de ces derniers étant lié à la fois au conducteur central et au conducteur externe pour délimiter un certain nombre de compartiments séparés (14) étanches à l'eau dans la longueur du câble. 2.- Câble suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'extérieur du conducteur central (ii) est constitué par du cuivre, le conducteur externe (13) étant établi en aluminium et les disques (12) en une résine synthétique. 3.- Câble suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la résine synthétique est choisie dans le groupe comprenant les résines ionomères et les copolymères de l'éthylène ainsi que les monomères contenant de l'acide acrylique. 4.- Câble suivant la revendication t, caractérisé en ce qu'il comprend une gaine tubulaire interne en résine synthétique placée entre l'intérieur du conducteur externe et les disques et liée à eux. 5.- Câble suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une gaine tubulaire externe constituée par une résine synthétique appliquée par-dessus l'extérieur du conducteur externe et liée à lui. 6.- Câble suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine tubulaire externe comprend une couche interne d'une résine choisie dans le groupe comprenant les résines ionomères et les copolymères de l'éthylène ainsi qu'un monomère contenant de l'acide acrylique et une couche externe en polyéthylène, cette couche interne étant liée à la fois au conducteur externe et à la couche externe en polyéthylène. 7.- Câble suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine tubulaire externe est constituée par une résine choisie dans le groupe comprenant les résines ionomères et les copolymères de l'éthylène ainsi qu'un monomère contenant de l'acide acrylique. 8.- Procédé de fabrication d'un câble à éléments coaxiaux suivant l'une quelconque des revendications précédentes et comportant dans sa longueur un certain nombre de compartiments séparés étanches à l'air, caractérisé en ce qu'on moule une matière diélectrique capable de se lier au métal sous l'action de la chaleur et de la pression contre un conducteur central en métal allongé affectant la forme de disques espacés le long du conducteur central à l'aide d'une quantité suffisante de chaleur et de pression pour lier les disques sur lui, ensuite on enveloppe les disques dans un conducteur externe métallique tubulaire, on réduit le diamètre interne du conducteur externe pour qu'il porte contre les pourtours des disques sous pression et on chauffe le conducteur externe pour achever la liaison des disques avec le conducteur externe. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on enveloppe les disques dans un tube de matière se liant au métal ainsi qutà la matière diélectrique sous l'action de la chaleur et de la pression, on enveloppe ce tube dans un conducteur externe tubulaire en aluminium, on réduit le diamètre interne du conducteur externe pour qu'il porte contre ce tube, et on presse celui-ci contre la circonférence des disques sous pression, ensuite on chauffe le conducteur externe pour achever la liaison entre les disques et le tube et entre le tube et le conducteur tubulaire. 10.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le conducteur externe est chauffé pour achever la liaison par extrusion d'un revêtement de résine synthétique au-dessus de l'extérieur du conducteur externe.