Brevet FR2112437A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne un élément de fiche pour câble électrique à isolement minéral comportant deux conducteurs noyés dans un matériau isolant inorganique et entourés d'une gaine métallique, de préférence en acier, en particulier pour dispositifs de mesure et de 5 contrôle comportant des éléments thermo-électriques, des générateurs de signaux piézo-électriques ou analogues, deux pièces de contact électriquement isolées l'une par rapport à l'autre et respectivement connectées aux conducteurs étant disposées à l'extrémité du câble. En outre, l'invention vise une boîte de raccordement destinée à recevoir un tel élément de 10 fiche. Dans la technique de la mesure et du contrôle électrique, il se pose souvent un problème de transmission de signaux de mesure à partir de générateurs de signaux disposés dans des zones relativement chaudes, ou à travers des espaces dans lesquels règne une température 15 élevée. Pour tenter de résoudre ce problème, on à* mis au point des câbles à isolement minéral comportant des conducteurs noyés dans un matériau isolant inorganique, généralement de la magnésie, et une gaine métallique. Ces câbles supportent des températures pouvant atteindre plus de 1000°C. Un domaine d'utilisation important de tels câbles est le contrôle de groupes 20 motopropulseurs d'avions, et, en particulier, le contrôle des vibrations de pièces rotatives de tels groupes motopropulseurs au moyen d'accéléro-mètres piézo-électriques de contrôle de la température au moyen d 'éléments thermo-électrique dans le cadre d'un système d'avertissement d'incendie, ou encore le contrôle de fonctions. Dans ce domaine, on s'efforce de dis-25 poser les générateurs de signaux, à savoir non pas seulement les éléments thermo-électriques mais également les générateurs de vibrations à l'intérieur du groupe motopropulseur, aussi près que possible des organes à surveiller. De cette manière, on obtient des informations détaillées sur les pertuba-tions qui se produisent, quelle que soit leur cause, et le diagnostic 30 est considérablement facilité car on peut déterminer immédiatement quelle pièce particulière du groupe motopropulseur a provoqué des vibrations anormales ou à quel emplacement précis la température admissible a été dépassée. La difficulté, lors du montage de générateurs de signaux à l'intérieur d'un groupe motopropulseur.^ réside surtout dans la pose des 35 câbles. Aux emplacements de montage des générateurs eux-mêmes, il ne règne, en général, pas cfe températures excessivement élevées car les paliers, les engrenages, etc., sont graissés à l'huile et refroidis. Toutefois, les câbles doivent, la plupart du temps, être installés à l'intérieur du groupe 71 39104 2 2112437 motopropulseur à travers des zones dans lesquelles les nuages d'huile sont présents et ils doivent souvent traverser des pièces fixes du groupe motopropulseur pour parvenir à la surface extérieure de celui-ci. En conséquence, on choisit des câbles à isolement minéral supportant bien 5 la chaleur et mécaniquement résistants, d'un diamètre relativement faible, d'environ 1,6 à 3,5 mm seulement. L'utilisation de câbles fins à isolement minéral est également nécessaire lorsque la ligne de transmission des signaux traverse l'intérieur des aubes du stator pour parvenir à l'extérieur, ce qui est le plus souvent le cas, car les aubes du stator sont elles-mêmes 10 assez minces et, par conséquent, il n'est possible d'y percer que des trous relativement petits pour faire passer les câbles. En raison de ces conditions de montage, il se pose des problèmes particuliers pour le raccordement des câbles aux générateurs de signaux et pour l'interconnexion des fils des câbles eux-mêmes. Du fait 15 que les fiches de prise de courant pour câble jusqu'à présent utilisés présentent un diamètre la plupart du temps beaucoup plus grand que celui du câble lui-même, ces prises ne peuvent être posées aux extrémités du câble qu'après la mise en place de celui-ci. Or, les extrémités de câbles à isolement minéral doivent être obturées hermétiquement, car le matériau 20 isolant inorganique est hygroscopique et son degré d'isolement serait abaissé d'une manière indésirable s'il se produisait une adsorption d'humidité. Mais il est pratiquement impossible de procéder au chauffage et à 1'exhaustion, ainsi qu'à l'obturation hermétique de câbles déjà montés, sur le groupe motopropulseur lui-même. 25 Compte tenu de ce qui précède, l'invention a, notamment, pour objet, pour éviter ces difficultés, de créer un élément de fiche suffisamment résistant à la chaleur, pour câbles à isolement minéral, élément qui, en tant que pièces d'extrémité, obture le câble hermétiquement, mais peut être posé à l'extrémité du câble avant le montage de celui-ci dans le groupe 30 motopropulseur, sans pour autant rendre plus difficile le montage du câble lui-même. A cet effet, suivant l'invention, l'élément de fiche est constitué par deux éléments isolants essentiellement cylindriques en matière céramique et par deux pièces de contact tubulaires, ces éléments et ces pièces ayant tous un diamètre extérieur correspondant au moins approximativement à celui 35 de la gaine métallique,et étant tous alignés axialement et emboîtés,l'un des éléments isolants se raccordant à la gaine métallique et l'une des pièces de contact assemblant entre eux les deux éléments isolants à la manière -dHm manchon,tamiis guç Ifattrfé pièce de contact est posée à-la manière d'un capuchon 71 39104 I 3 2112437 sur l'extrémité extérieure du second élément isolant, les éléments isolants étant métallisés à leur surface de contact avec la gaine métallique et les pièces de contact et étant liés hermétiquement à ceux-ci par brasage. Dans la technique de la radio et de la télévision, on utilise, 5 certes, déjà des éléments de fiche en forme de broche d'un diamètre relativement petit. Ces éléments de fiche sont constitués par une broche de contact connectée à un conducteur électrique et présentant une tête élargie, sur l'axe duquel une douille en matériau isolant, généralement en matière plastique, est enfilée, douille qui porte, à son tour, un dément de 10 contact également en forme de douille qui est relié par son côté extérieur au second conducteur. Pour lier mêsaniquer.tîrt de façon rigide l'élément de fiche également à la gaine du câble, il est en outre nécessaire de prévoir un boîtier de fiche dont les dimensions dépassent considérablement le diamètre du câble. En outre, avec cet élément de fiche usuel, on ne peut 15 pas obtenir une obturation hermétique de l'extrémité du câble et l'élément de fiche lui-mfime n'est pas suffisamment résistant à la chaleur pour pouvoir Être utilisé sous de fortes contraintes thermiques. L'élémeit de fiche suivant l'invention forme, par contre, une pièce d'extrémité de câble hermétique, dont le diamètre n'est pas plus grand 20 ou tout au moins n'est pas notablement plus grand que celui du câble lui-mfime et qui est mécaniquement lié de façon rigide à la gaine métallique du câble à isolement minéral. Ainsi, lors du montage du câble, il ne se présente aucune sorte de difficultés, même si l'on ne dispose, pour la pose du câble, que de perçages étroits. Grâce à l'obturation hermétique assurée 25 par l'élément de fiche suivant l'invention, obturation qui peut être obtenue avant le montage du câble, un séchage et une esdiaustion du câble à l'emplacement de montage même, deviennent également superflus. De plus, l'élément de fiche suivant l'invention, malgré sa construction simple, présente une résistance à la chaleur presque aussi élevée que le câble à isolement minéral 30 lui-mfime. Les éléments isolants de l'élément de fiche suivant l'invention, qui peuvent être avantageusement agencés d'une manière identique, présentent de préférence des alésages axiaux pour le passage des conducteurs, dont l'un est fixé, entre les deux éléments isolants, à la périphérie intérieure de 35 la pièce de contact intermédiaire et dont l'autre traverse d'une manière connue en soi un alésage axial de la pièce de contact en forme de capuchon et est soudé ou brasé hermétiquement sur le côté extérieur de celle-ci. Grâce à cet 71 39104 4 2112437 agencement, l'extrémité du câble peut Être chauffée d'une manière relativement simple et l'exhaustion du câble peut s'effectuer également de façon simple à travers les alésàges longitudinaux des éléments isolants et l'alésage axial de la pièce de contact en forme de capuchon, avant que le 5 second conducteur soit soudé au côté extérieur de celle-ci et que ledit alésage axial soit ainsi obturé hermétiquement. En outre, les éléments isolants peuvent présenter des redans à leurs surfaces de contact avec la gaine métallique et avec les pièces de contact, de façon que celles-ci soient partiellement ou entièrement encastrées dans les éléments isolants, 10 et qu'on obtienne une surface extérieure relativement régulière de l'élément de fiche. Dans le cas où l'élément de fiche suivant l'invention est utilisé pour des circuits à éléments thermo-électriques, il est avantageux que les pièces de contact soient faites du même matériau que les conducteurs 15 du câble pour éviter la formation d'éléments thermo-électriques supplémentaires aux emplacements de contact. L'invention prévoit, en outre, une botte de raccordement qui peut avantageusement recevoir l'élément de fiche suivant l'invention. Cette boîte est constituée par au moins deux éléments de contacts disposés l'un 20 derrière l'autre, séparés par des rondelles isolantes, et traversés par un alésage commun. Dans les éléments de contact sont insérées, d'une manière connue en soi^ des douilles élastiques qui coopèrent avec les pièces de contact de l'élément de fiche enfichable dans l'alésage et assurent un bon contact électrique. Si l'on dispose de cette manière trois éléments 25 de contact le* uns derrière les autres, il est possible d'obtenir non seulement le raccordement électrique des conducteurs du câble même, mais encore du blindage formé par la gaine métallique du câble à isolement minéral. Une telle boîte de raccordement peut Être disposée sur le boîtier du générateur de signaux à raccorder ou Être incorporée à ce boîtier; toutefois, elle 30 convient également particulièrement bien pour l'établissement d'une liaison conductrice directe entre deux tronçons de câble et, par exemple, entre un câble à isolement minéral posé dans un groupe motopropulseur à sufveiller et un câble ordinaire partant de l'extérieur du groupe motopropulseur. Si l'alésage des rondelles isolantes de la boîte de raccordement est plus 35 petit que le diamètre extérieur des douilles de contact, on obtient en même temps, un ancrage sûr des douilles de contact dans les alésages des éléments de contact. 71 39104 5 2112437 Suivant une forme d'exécution préférée de la boite de raccordement suivant l'invention qui convient particulièrement bien pour des générateurs de signaux piézo-électriques et notamment pour des accéléromètres piézo-électriques, les éléments de contact suivant l'invention sont 5 constitués par les électrodes de l'élément piézo-électrique du générateur de signaux piézo-électriques et les rondelles isolantes sont constituées par les rondelles de cristal de cet élément. Dans cet exemple d'exécution, il suffit de prévoir, pour le raccordement d'un câble à isolement minéral muni de l'élément de fiche suivant l'invention, un alésage axial dans 10 l'élément piézo-électrique lui-même, de sorte que l'utilisation d'une boîte de raccordement proprement dite devient superflue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples db réalisation et en se référant aux dessins annexés 15 sur lesquels : - la figure 1 représente en coupe axiale un élément de fiche suivant l'invention fixé à l'extrémité d\m câble; - la figure 2 représente en coupe longitudinale une boîte de raccordement permettant de raccorder deux câbles, et 20 - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un accéléromètre piézo-électrique comportant un câble à isolement minéral directement raccordé. Comme on peut le voir sur la figure 1, le câble à isolement minéral 1 muni, comme pièce d'extrémité, d'un élément de fiche suivant l'Invention est constitué par deux conducteurs électriques 2 et 3 qui sont noyés 25 dans un matériau isolant inorganique 4 tel que de la magnésie et entourés d'une gaine métallique de préférence en acier 5, qui forme en même temps le blindage électrique du câble 1. Dans l'extrémité de la gaine 5 est partiellement engagé un élément isolant cylindrique 6 en matière céramique, par exemple à base d'alumine et un autre élément isolant 7, agencé de la même 30 manière, est aligné axialement avec l'élément isolant 6. Entre les deux éléments isolants se trouve une pièce de contact 8 de forme tubulaire qui assemble entre eux à la manière d'un manchon les deux él&ents isolants 6, 7. Une autre pièce de contact 9, en forme de capuchon,est engagée sur l'extrémité extérieure de l'élément isolant 7. Chacun des élément isolants 6, 7 35 présente des alésages longitudinaux 10 et 11 pour le passage des conducteurs 2, 3. Le conducteur 2 est brasé ou soudé à demeure, entre les deux éléments isolants 6, 7 à l'emplacement indiqué en 12, sur la périphérie intérieure de la pièce de contact 8, tandis que, par contre, le conducteur 3 71 39104 6 2112437 traverse également l'alésage longitudinal 11 de l'élément isolant 7 et se termine dans un alésage axial 13 de la pièce de contact 9. Le conducteur 3 est fixé, du côté extérieur de la pièce de contact 9,par une soudure 14 qui assure en même temps une obturation hermétique de l'alésage axial 13. 5 Tant les élément isolants 6, 7 que les deux pièces 8, 9 présentent un diamètre extérieur qui n'est pas plus grand que celui de la gaine en acier 5 du câble 1. De cette manière, l'élément de fiche n'est pas non plus plus gros que le câble 1 lui-même, de sorte que la pose de celui-ci n'est ni gênée ni rendue plus difficile par la présence ce l'élément 10 de fiche. Dans l'exemple d'exécution représenté, les élément isolants 6, 7 présentent, pour recevoir les pièces engagées sur eux, des extrémités légèrement amincies formant redans, de sorte qu'on obtient une surface extérieure très régulière de l'élément de fiche. Les parties de l'élément de fiche, c'est-à-dire les éléments isolants 6, 7 et les pièces de 15 contact 8, 9^sont liées hermétiquement entre elles par brasage. L'élément isolant 6 est également fixé de la même manière à la gain en acier 5 du câble 1. A cet effet, sur les surfaces de contact qui sont désignées par 15 sur la figure 1, les éléments isolants 6 et 7 sont métallisés par dépôt d'une couche métallique adhérente. La métallisation peut consister par exemple 20 à fritter du molybdène sur la surface extérieure des éléments isolants 6, 7 -à une température élevée puis à renforcer cette couche frittée par nickelage galvanique. La liaison de brasure ainsi obtenue est non seulement mécaniquement robuste mais encore hermétique et capable de supporter des températures pouvant atteindre plus de 800°C. 25 Lors de l'assemblage de l'élément de fiche, le point de soudure 14 prévu sur le côté extérieur de la pièce de contact 9 est formé en dernier lieu. Auparavant, le câble 1 et l'intérieur de l'élément de fiche qui,àpart cela, est entièrement fini, sont tout d'abord chauffés pour éliminer 1'humidité résiduelle puis vidés d'air à travers l'alésage axial 13 de la 30 pièce de contact 9, et enfin, remplis d'un gaz inerte tel que ^héliuiï ou un mélange hélium-azote. Une fois que ce remplissage avec un gaz est terminé, le conducteur 3 est soudé à la pièce de amtact 9 par établissement du point de soudure 14, ce qui assure une obturation hermétique de l'élément de fiche et, par conséquent, de l'extrémité du câble. Ensuite, l'élément 35 de fiche peut être contrôlé au point de vue herméticité dans un spectro-mètre de masse en utilisant, de préférence, l'hélium comme indicateur. Le câble à isolement minéral 1 peut être muni, à chacune de ses deux extrémités, d'un élément de fiche suivant l'invention, ce qui assure 71 39104 7 2112437 son obturation hermétique. Un tel câble peut Être posé d'une manière simple et peut être branché, par l'une de ses extrémités, sur un générateur de signaux tel qu'un accéléromètre piézo-électrique ou un élément thermo-électrique et, ■ par son autre extrémité, sur une boîte de raccordement d'une ligne de trans-5 mission de signaux qui conduit, par exemple, à l'extérieur du groupe motopropulseur à surveiller. Toutefois, on dispose également de la possibilité de brancher à demeure le câble à isolement minéral, par l'une de ses extrémités, sur le générateur ou sur l'élément thermoélectrique, auquel cas un élément de fiche suivant l'invention n'est nécessaire qu'à l'autre extrémité. Lors du 10 montage d'un tel dispositif, par exemple à l'intérieur d'un groupe motopropulseur, on installe tout d'abord le générateur ou l'élément thermoélectrique et l'on fait ensuite passer le câble jusqu'à l'extérieur à travers les perçages et passages prévus à cet effet. Le petit diamètre de l'élément de fiche suivant l'invention et sa liaison rigide avec la gaine du câble facilite 15 ce travail d'installation. Celui-ci supprime les opérations de connexion de l'élément de fiche avec le générateur ou l'élément thermoélectrique aux-mêmes. Les figures 2 et 3 représentent deux possibilités de raccordement différentes dé l'élément de fiche représenté sur la figure 1. Dans l'exemple d'exécution de la figure 2, il s'agit d'une boite de raccordement 20 montée, par exemple, sur la partie extérieure du carter d'un groupe motopropulseur. La boîte de raccordement est constituée par deux éléments de contact 16 et 17 en métal fixés par une vis 18 également en métal et servant d'élément de contact pour la gaine en acier du câble 1, dans le boîtier 19 de la boîte de raccordement. Entre les éléments de contact 16, 17 et entre 25 l'élément de contact 17 et la vis 18 sont interposées des rondelles isolantes 20 respectives, de préférence également en matière céramique et à l'extrémité de l'élément de contact 16 est prévue une autre rondelle isolante 21 qui prend appui, par l'intermédiaire d'une rondelle Belleville 22, contre la paroi frontale du boîtier 19. La rondelle Belleville 22 sert à compenser les 30r^«il*taélon thermiques différentes éventuelles des éléments constituants de la boîte de raccordement et à assurer une application sans jeu des éléments .'.de contact à l'intérieur du boîtier 19. Les éléments de contact 16 et 17, la vis 18 et les deux rondelles isolantes 20 sont traversés par un alésage commun 23 destiné à recevoir l'élé-35 ment de fiche fixé à l'extrémité du câble 1. Dans chacun des éléments de contact 16, 17 et dans la vis 18 sont disposées des douilles élastiques respectives 24. Les douilles élastiques 24 assurent la liaison électrique entre les éléments de contact 16, 17 et les pièces de contact 9, 8 de l'élément 71 39104 s 2112437 de fiche ainsi qu'entre la vis 18 et la gaine en acier 5 du câble 1. Aux deux éléments de contact 16 et 17 sont fixés latéralement des alvéoles de fiche femelle 25 dans lesquels sont également insérées des douilles élas-5 tiques 26. Celles-ci sont destinées à recevoir des broches de fiche 27 fixées à l'extrémité d'un câble usuel 28 qui est immobilisé par vissage d'un écrou à chapeau 29 sur un prolongement de fiche cylindrique 30 fixé au bottier 19 de la botte de raccordement. La vis 18 est munie sur son c8té extérieur d'un joint torique 31 10 qui sert à assurer l'étanchéité de la botte de raccordement et éventuellement la fixation du câble. Au lieu du câble usuel 28j on pourrait également brancher sur la botte de raccordement, à cet emplacement, un câble à isolement minéral et, dans ce cas, pour permettre l'insertion d'un élément défiché suivant 15 l'invention dans le prolongement de fiche 30, on pourrait disposer les éléments de contact nécessaires sensiblement de la même manière que dans le bottier 19. Il est toutefois également possible d'aligner les éléments de contact les uns derrière les autres de façon que les extrémités de deux câbles puissent être raccordées entre elles coaxialement. Une autre possi-20 bilité d'exécution avantageuse consiste encore à prévoir, dans les mêmes éléments de contact, deux alésages juxtaposés et parallèles munis des douilles élastiques nécessaires de façon qu'on puisse alors insérer deux tronçons de câble soit parallèlement et dans le même sens, soit dans des f ... sens.opposés, dans les. deux alésages, ces tronçons de câble se trouvant ainsi 25 interconnectés. La figure 3 représente une forme d'exécution dans laquelle le câble à isolement minéral 1 avec son élément de fiche agencé de la manière représentée sur la figure 1 et fixé sur son extrémité est engagé directement dans un accéléromètre piézo-électrique. Celui-ci comprend un bottier 32 30 dans lequel est fixée une place de base 33 portant une douille de polarisation 34 qui contient une masse sismique 35 et l'élément piézo-électrique 36. L'élément piézo-électrique 36 est constitué par trois rondelles de cristal 37 entre lesquelles sont disposées des électrodes 38 et 39. La plaque de base 33, les rondelles de cristal 37 et les électrodes 38, 39 présentent un alésage 35 axial 23 destiné à recevoir l'élément de fiche. De la même manière que dans l'exemple d'exécution de la figure 2, des douilles élastiques 24 sont insérées dans l'alésage 23 et établissent la liaison électrique directement entre les pièces de contact 8, 9 du câble 1 et les électrodes 38, 39 ainsi qu'entre la plaque de base33 servant de connexion de masse et la gaine en acier 5 du 71 39104 9 2112437 câble 1. Un joint torique 31 sert, ici encore, à assurer l'étanchéité et, le cas échéant, la fixation du câble à isolement minéral 1. Dans cet exemple d'exécution, l'élément de fiche est donc directement inséré dans le générateur, en l'occurrence dans l'élément piézo-électrique 36, de sorte qu'une 5 botte de raccordement proprement dite est superflue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 71 39104 10 2112437 REVENDICATIONS 1 - Elément de fiche pour câble électrique à isolement minéral comportant deux conducteurs noyés dans un matériau isolant inorganique et entourés d'une gaine métallique, de préférence en acier, en particulier pour 5 dispositifs de mesure et de contrôle comportant des éléments thermo-électriques, des générateurs de signaux piézo-électrique ou analogues, deux pièces de contact électriquement isolées l'une par rapport à l'autre et respectivement connectées aux conducteurs étant disposées à l'extrémité du câble, ledit élément de fiche étant caractérisé en ce qu'il est constitué par deux 10 élément isolants essentiellement cylindriques en matière céramique et par deux pièces de contact tabulaires, ces éléments et ces pièces ayant tous un diamètre extérieur correspondant au moins approximativement à celui de la gaine métallique et étant tous alignés axialement et emboîtés, l'un des éléments isolants se raccordant à la gaine métallique, l'une des pièces de 15 contact assemblant entre eux les deux éléments isolants à la manière d'un manchon, tandis que l'autre pièce de contact est posée à la manière d'un capuchon sur l'extrémité extérieure du second élément isolant, les éléments isolants étant métallisés à leur surface de contact avec la gainé métallique et les pièces de contact et étant liés hermétiquement à ceux-ci par brasage. 20 2 - Elément de fiche selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments isolants présentent chacun deux alésages longitudinaux pour le passage des conducteurs, dont l'un est fixé, entre les deux éléments isolants, à la périphérie intérieure de la pièce de contact précitée jouant le rôle de manchon, et dont l'autre traverse d'une manière connue 25 en soi un alésage axial de la pièce de contact en forme de capuchon et est brasé ou soudé de façon hermétique du côté extérieur de celle-ci. 3 - Elément de fiche selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments isolants sont amincis de manière à former des redans, sur leurs surfaces de contact avec la gaine métallique et avec les pièces 30 de contact. 4 - Boîte de raccordement pour élément de fiche selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est constituée par au moins deux éléments de contact disposés l'un derrière l'autre, séparés par des rondelles isolantes et traversés au moins par un alésage 35 commun tandis que les douilles élastiques sont insérées d'une manière connue en soi dans les éléments de contact et coopèrent avec les pièces de contact de l'élément de fiche enfichable dans ledit alésage. 71 39104 11 2112437 5 - Botte de raccordement selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'alésage des rondelles isolantes est plus petit que le diamètre extérieur des douilles de contact. 6 - Botte de raccordement selon la revendication 4 ou 5, carac-5 térisée en> ce que les éléments de contact sont constitués par les électrodes de l'élément piézo-électrique d'un générateur de signaux piézo-électriques et en ce que les rondelles isolantes sont constituées par les rondelles de cristal de cet élément piézo-électrique.