Brevet FR2194061A1 — publié le 19740222

La présente invention est relative à une boite de Jonction, de dérivation wu d'extrêmité de câbles électriques, destinée aux raccordements et/ou à l'isolation desdits câbles ; elle a également pour objet le procédé de fabrication d'une telle bofte de jonction, de dérivation ou d'extrêmité de câbles électriques. Dans la distribution du courant électrique, il est connu que le raccordemeiit (ou l'isolation) d'un ou plusieurs câbles transportant une énergi e de haute tension nécessite beaucoup de soins. La reconstitution de l'isolement au niveau de la zone de raccordement ou au niveau de l'extrêmité du câble est complètée par l'intermédiaire d'une boAe dénommée, selon les circonstances, de "jonction", "dérivation" ou "d'extrémité" de câbles électriques. Ces boite généralement en fonte, sont destinées en premier lieu à maintenir le câble ponctionné en position rigide, en deuxième lieu à assurer la protectiun mécanique de la jonction constituant une partie faible, en troisième lieu à renforcer l'isolement après remplissage avec une matière isolante fluide -ou fluidifiable au moment du remplissage - ledit remplissage étant exécuté d'une manière aussi absolue que possible afin que l'écoulement du courant électrique puisse s'effectuer sans aucune dispersion. Les boites sont constituées de deux demi-coquilles de forme ovotide, une demie coquille inférieure et une demie coquille supérieure dans la majorité des cas, la demie coquille supérieure pour des questions de commodité , possèdant un large orifice pour la coulée de la matière isolante de remplissage. De plus en plus, les industries électriques s'orientent ,pour ces matières isolantes, vers l'utilisation des matériaux plastiques à base généralement de polyu;éthane ou de résines époxy ; un des inconvénients de ces produits réside dans le fait qu'ils sont fort chers. Cepe;:dant, leur grand intérêt est dû au fait qu'ils permettent la suppression d'un chauffage qui, antérieurement, servait à faire fondre sur chantier la matière isolante utilisée qui était à base de brai et qui, si elle avait I'avantage d'être moins cher, nécessitait malheureusement sur chantier un matériel de fusion au grand complet. Les impératifs technologiques de la fonderie et l'aisance in dispensable dont doit bénéficier l'ouvrier pendant son travail de reconstitution de câbles, impv sent de calculer la capacité des boites pour un volume nettement plus important que nelSesgent les nécessités du but à atteindre En effet, alors que les qualités d'isolement apportées par les matières iso lantes modernes telles les iesyuréthanes, sont déjå acceptables à partir de quelques millimètres d'épaisseur, ces matières doivent être nécessairement coulées dans des boites de jonction de 15 à 50 litres de capacité , l'importance de cette dernière étant dûe au fait qu'elle doit permettre le passage de câbles qui vont être jonctionnés et surtout qu'elle doit permettre le passage des mains de l'ouvrier qui va procéder à une isolation de la jonction entre les câbles et ltépanouissement des torons, éléments constitutifs du câble Le remplissage complet de la boite de jonction , de dérivation ou d'extrêmité revient donc à une consommation excessive de matières isolantes, cette consommation excessive s'imposant par la nécessité de ne laisser aucun vide subsister dans la boite qui/ ainsi qu'il a été déJà précisé créerait tôt ou tard un arc électrique entrainant ce qu'on appelle dans la profession un "claquage", mettant la boite hors d'usage. I1 a été observé que des matériaux préparés sous forme de billes s'écoulent d'un récipient dans un autre, pratiquement comme le ferait un liquide, et que la répartition dans les récipients récepteurs se faisait uniformément et dans toutes les anfractuosités, pourvu que le diamètre des billes ait été convenablement choisi en fonction, justement, de ces anfractuosités à obturer. I1 a été notamment constaté qu'en pratiquant ainsi, on pouvait remplir 50qlo environ du volume initial du récipient récepteur. Par ailleurs, et par le fait même de la forme sensiblement sphérique des billets, la partie du volume inoccupée par ces billes forme une série de canaux en communication totale entre eux, en tout point du volume rempli. Le remplissage de ces canaux par une masse liquide peut , s'il est opéré assez lentement, se faire intégralement sans laisser aucun vide, réalisant un ensemble hétérogène dans sa composition mais compact quant à sa structure globale. L'utilisation d'un tel procédé est particulièrement économique quand le prix de la matière active, liquide ou fluidifiable, est sensiblement supérieur à celui des billes dont la composition a été choisie en fonction des impératifs physico-chimiques compatibles avec les buts recherchés et la nature de la masse liquide ou fluidifiable coulée : de tels matériaux sont connus, les silicates d'alumine notamment. L'énorme avantage de ces matériaux consiste en ce que le rapport du prix d'achat, relativement à une même a une même unité de volume, entre les polymères plastiques et les matériaux solides proposés pour les billes, est souvent égal à 4, d'où l'intérêt économique du procédé selon l'inventioll. Selon l'invention, une boite de Jonction, de dérivation, ou d'extrêmités de câbles électriques, destinée au raccordement et,'ou à l'isolation desdits câbles, ladite boite, formée d'une enveloppe en au moins deux coquilles étant munie d'une ouverture centrale pour le passage de chaque câble électrique et, d'un orifice pour le remplissage de ltenveloppe par une masse coulable électriquement isolante est caractérisée par le fait que l'intégralité de la capacité interne libre de l'enveloppe, entourant la zone de raccordement entre au moins deux segments de câble ou l'extrémité d'un câble, comporte des billes solides juxtaposées, les interstices entre lesdites billes étant eux-mêmes comblés par une matière coulable du type résine polymérisable, jouant le rôle de liant après son durcissement. On décrira ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif , une forme d'exécution de la présente invention en référence à la figure unique annexée qui est une vue en coupe axiale lorwtudinale, d'une boite de jonction entre deux segments de câbles électriques, dénudés chacun à leurs extrêmités. En se référant au dessin, il a été représenté une boite de jonc tion référencée en 1 dans son ensemble. Cette boite , généralement en fonte, d'une capacité interne de 50 litres environ, forme une enveloppe constituée par deux demi-coquilles de forme ovotide, une demie coquille inférieure la et une demie coquille supérieure lb. Dans la zone du grand axe 2, chaque demicoquille la et lb présente un double nez proéminent lc bombé, dont la concavité est tournée vers le nez lc de l'autre demie coquille de sorte que deux nez lc en vis-à vis, appartenant à l'une ou l'autre demie coquille, constituent un collier de soutien et de serrage d'extremité pour un câble électrique 3. En outre, la demie coquille supérieure lb présente une ouver ture 4 sensiblement centrale par laquelle sera effectué le remplissage de l'en- veloppe. Polir [a fabrication de la boite, o. prwcede alors de la manière sparte exposée inttgralement ci-après. La dt .:iC coquille inférieure la est disposée sous les deux extremités des câbles 3 au niveau de leur zone de raccordement. Les parties non dénudées de chaque câble électrique reposent chacune sur un nez lc et les parties dénudées 24 sont assemblées par l'ouvrier et liées à l'aide de bandes, isolantes, pour reconstituer d'une manière aussi bonne que possible le câble électrique initial qui a été sectionné Eventuellement, la zone de rac -cordement entre les segments de câbles électriques est protégée par un manchon cylindrique 6 en carton bakelisé.Pour situer un ordre de grandeur, un câble électrique de transport d'énergie de 13 à 15.000 volts a un diamètre de l'ordre de 70 millimètres au niveau de sa partie isolante et par conséquent le manchon cylindrique 6 que l'on utilisera pour la protection de la jonction aura un diamètre de l'ordre de 110 millimètres. On pose ensuite la demie coquille supérieure lb sur la demie coquille inférieure, on réunit ces dernières par emboitement, le câble électrique au niveau de ses parties de câbles non dénudées formant axe de symétrie aux extrémités des coquilles. Ensuite, on serre au maximum les dispositifs 8 de serrage du câble électrique disposés au niveau des nez lc , afin que la solidité mécanique de l'ensemble soit assurée. Ainsi disposée, la boite de jonction est en attente de finition de remplissage. Par le large orifice 4 prévu à cet usage, on coule des billes 7 jusqu'à quelques centimètres de l'orifice 4. A titre indicatif, les billes 7 utilisées d'abord pour constituer un matelas de soutien mécanique du câble électrique, au-dessus de la coquille inférieure la, ensuite pour assurer un remplissage intégral de l'enveloppe en deux demi-coquilles serrées l'une contre l'autre, seront des billes en céramique, de 10 à 12 millimètres de diamètre dont la composition chimique est Ale 3 23 - 26 % SiC 69 - 72 % 2 Na2 O t O 2,2 - 3,2 % Mg O + Ca O 0,06 - 0, 68 % Fe O 2 3 0, 7 - 1, 6 % Densité réelle 1,4 - 1, 25 Dans un mode fabrication particulièrement avantageux, les billes ont des diamètres différents selon leur zone d'introductiWn dans l'enve- loppe : par exemple, en partie haute et en partie basse, les billes en céramique auront un diamètre de 20 à 25 millimètres et en partie médiane, notas ment au niveau du manchon 6 et des nez lc , un diamètre inférieur , de 10 à 12 millimètres, puisque les anfractuosités à combler sont alors de plus petite dimension.Le choix des diamètres de billes est donc imposé par les formes à remplir et de plus l'installateur doit respecter une sorte de compro mis, puisque plus le diamètre de la bile est petit, plus la bille coite cher, ce qui est un inconvénient , mais plus les dimensions des canaux entre les billes juxtaposées seront petites, ce qui cette fois est un avantage puisqu'il y aura moins de matière à couler pour combler le réseau de canaux formés entre les billes 7. Ensuite, un élastomère de polyuréthane en cours de polymé risation est coulé Jusqu a combler intégralement les interstices 9 laissés entre les billes 7, jusqu'à recouvrir le niveau supérieur atteint par les billes; ensuite on fixe sur la bofte 1, en regard de l'ouverture 4, un couvercle 10 au moyen de boulons 11.Ce couvercle est renflé vers l'intérieur de la boite de sorte que l'on évite la formation de tout vide entre les billes 7 les plus hautes, le matériau coulé 9 et de l'enveloppe Après douze heures de polymérisation, on obtient une masse dure compacte dont les propriétés diélectriques sont identiques à une masse de polyuréthane homogène, bien que la consommation de la matière active exprimée en poids ait été réduite d'au moins 50"10. Si l'on tient compte des valeurs d'achat respectives des produits mis en oeuvre, on comprend aisément l intérêt du procédé selon l'invention. Des variar.tes du procédé mentionné ci-dessus consistent à utiliser des billes dont la composition est formulée de telle sorte qu'elles puissent être soit dissoutes au sein des liquides d'adJonction soit soudables entre elles par ramollissement en utilisant les calories dégagées par les réactions exothermiques résultant de la polymérisation d'un élastomère de polyurethane par exemple. Selon la première variante, l'intérêt d'utiliser des billes solu bles dans le liquide réside dans le fait qu'au sein même de la capacité à remplir, il se forme un gel ayant la consistance d'une masse pâteuse dont la viscosité à ,température normale serait telle qu'il deviendrait impossible d'assurer le remplissage de la capacité considérée si l'on procédait d'une autre façon, ou bien encore nécessiterait de chauffer la composition pour réduire la viscosité ce qui n'est pas toujours possible, notamment sur certains chantiers où les conditions de travail interdisent le chauffage. Un exemple d'une telle réalisation est obtenu par fabrication de billes de colophane en procédant par compression après mise en poudre. De telles billes sont partiellement solubles, à froid, dans des polyols et forment un gel après quelques jours de contact Selon la deuxième variante, l'intérêt des billes thermo-sensibles réside dans le fait que, si l'on règle la composition des billes de sorte que l'échauffement produit par la polymérisation d'un élastomère en formation soit juste suffisant pour les ramollir et les souder entre elles, on obtient un réseau rigide après refroidissement sans avoir fait appel à une source de chaleur extérieure.A titre d'exemple, vn utilisera des billes de brai de pétrole chargé avec de la silice et du carbonate de eaux; les billes sont soudables par point pour former un réseau rigide ; le point de ramollissement de chaque bille avec les autres billes adjacentes. Un exemple de composition de billes utilisant ce ramollissement est donné par la formule suivante - liant à base de brai de pétrole 40 % - charge minéraleà base de silice 30 % - carbonate de chaux 30 % La fabrication des billes est la suivante . après fusion des brais, on incorpore les chargeset on les mélange intimement. La composition obtenue est coulée en moule, on la laisse refroidir, on la démoule et on broie la matière obtenue. La poudre est ensuite agglomérée par pression dans des moules en forme de billes au diamètre désiré, ce diamètre pouvant varier de dix à vingt cinq millimètres puisque les billes 7 doivent être suf fisamnent petites pour occuper toute anfractuosité interne de la boite et suffisamment grandes pour être économiquement intéressantes. La composion est calculée pour obt enir un point de ramellissement à la méthode "bille et anneau" de 5 à 75 degrés. Au cours de la formation d'un élastomère de polyuréthane à base de 4, 4', méthane-diphéhyl-diisocyarìate utilisé sous forme de prépolymère combiné au polyol, la réaction exo-thermique qui en résulte atteint une température suffisante pour provoquer un ramollissement des billes dont la composition est indiquée ci-dessus et provoquer la formation d'un réseau dont chacun des éléments est suidé avec ceux avec lesquels il est en contact. Après refroidissement, le réseau de billes ainsi constitué possède une solidité mécanique appréciable. Outre l'avantage économique que procure la présente invention, spécifique au mode particulier de fabrication de la boite de Jonction, de dérivation ou d'extrêmité, la présente invention présente un deuxième avantage inhérent à la fa:;rication proprement dite puisque l'utilisation d'un matelas de billes dans la demie coquille inférieure, en-dessous des ou de l'extrêmité du câble électrique, maintient ces ou ce segment de câble et le supporte mécaniquement sans avoir à le suspendre au moyen de divers systèmes de support (potences, fils, câles etc. .. ) que l'on retrouve dans tous les systèmes connus à ce jour ; or, ces attaches, du fait qu'elles restaient obligatoirement dans la masse finale, n'étaient pas obligatoirement compatibles avec l'utilisation définitive de la boite. L'utilisation des billes en tant que masse partielle de remplissage s'applique également à toutes les applications spécifiques ayant un rapport plus ou moins direct avec les accessoires destinés à la "jonction", la "dérivation", "l'isolation en bout de câbles", afin d'améliorer les prix de revient de tels accessoires ou de faciliter la technologie de montage de pièces incorporées dans les boftes correspondantes. I1 est notamment possible de maintenir écartés, dans un même plan horizontal, deux câbles électriques, la masse isolante qui les sépare évitant un quelconque contact entre ces câbles qui se traduirait par un court-circuit REVENDICATIONS 1 - Boite de jonction, de dérivation, ou d'extrêmité de câbles électriques, destinée au raccordement et/ou à l'isolation desdits câbles, ladite boite, dormée d'une enveloppe en au moins deux coquilles, étant munie d'une ouverture centrale pour le passage de chaque câble électrique et d'un orifice pour le remplissage de l'enveloppe par une masse coulable électriquement isolante caractérisée par le fait que l'intégralité de la capacité interne libre de l'enveloppe, entourant la zone de raccordement entre au moins deux câbles ou l'extrêmité d'un câble, comporte des billes solides juxtaposées, les interstices entre lesdites billes étant eux-mêmes comblés par une matière coulable du type résine polymérisable, jouant le rôle de liant après son durcis ment. 2 - Bofte selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les billes solides constituant une fraction de la masse électriquement isolante interne à ladite boite comprennent de 23 à 26 % de Al O , de 69 à 72 % de 23 Si 2 de 2, 2 à 3,2 % de (Na O + K O), de 0, 06 à 0, 68 % de tMg O + Ca O), 2 2 de 0,7 à 1, 6 % de Fe2 O 3. 3 - Boite selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les billes sont solubles dans la matière coulable du type résine polymérisable. 4 - Bofte selon la revendication 3 caractérisée par le fait que les billes sont en colophane. 5 - Boîte selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les billes solides sont thermo-soudables, les calories dégagées afin d'assurer leur ramollissement superficiel résultant de la polymérisation de la matière coulable polymérisable. 6 - Boite selon la revendication 5 caractérisée par le fait que les billes se composent de brai de pétrole chargé avec de la silice etjou du carbonate de chaux. 7 - Procédé de fabrication d'une boite de jonction,de dérivation ou d'extrêmité de câbles électriques selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on dispose d'abord les câbles électriques au niveau de leur jonction ou de l'extrêmité libre d'un câble dans la coquille inférieure, puis on fixe la coquille supérieure sur la coquille inférieure, or introduit ensuite par l'orifice de remplissage des billes solides électriquement isolantes pour recouvrir les ou le câble électrique jusqu'à remplir intégrale ment l'enveloppe , puis, on introduit par ledit orifice de remplissage une matière coulable du type résine polymérisable jouant le rele de liant entre les billes après son durcissement.