Brevet FR2330130A1 — publié le 19770527

La présente invention concerne un procédé perfectionné de régulation automatique de l'isolation aux thermoplastiques cellulaires de conducteurs en aluminium ou en cuivre pour cibles de télécommunications. La présente invention concerne plus particulièrement des perfectionnements à la fabrication des câbles de télécommunicationsdont les conducteurs consécutifs sont isolés par extrusion à des vitesses supérieures à 1.500 mètres par minute avec des polyoléfines cellulaires (telles que le polyéthylène ou le polypropylène). Un objet principal de la présente invention est d'obtenir une régulation de la qualité du reveatement isolant de sorte que cette qualité soit constante,par exemple pour la capacité dans des limites de variations maximales de plus ou moins 3 %. Avant d'exposer en détail les caractéristiques de la présente invention, on va d'abord décrire une solution particulière, adoptée dans l'art antérieur pour obtenir une régulation,qui sera combinée avec la présente invention pour obtenir de meilleurs résultats. L'état de l'art antérieur ainsi que les objets caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail ci-après en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente de façon très schématique un dispositif mettant en oeuvre la présente invention; et, La figure 2 représente, partiellement en perspective, un mode de réalisation de la présente invention. Les mêmes références numériques désignent des éléments identiques en figure 1 et en figure 2. De façon générale, il ne sera pas fait ci-après plus particulièrement référence à la figure 1 ou à la figure 2, la figure 2 ayant uniquement pour but de mieux faire comprendre les schémas sous forme de blocs de la figure 1. De façon générale, dans le cas d'une isolation d'un conducteur électrique par des polyoléfines cellulaires, un mélange approprié est extrudé sur le fil conducteur dans une tête d'extru- deuse. La matière isolante tend ensuite à s'expanser jusqu a un instant où. elle est refroidie, la durée s'écoulant entre l'extru- sion et le refroidissement déterminant une grande partie des carac téristiques de l'isolant. Pour obtenir une régulation de la qualité de l'isolant des dispositifs de l'art antérieur permettant un réglage et un asservissement de la durée entre l'extrusion et le refroidissement existent, tels que celui qui sera décrit ci-après en faisant référence aux figures. En figure 1, un fil conducteur suit le trajet représenté par la ligne en pointillé I, selon la direction désignée par les flèches. Le conducteur, en alliage d'aluminium par exemple,entre dans la ligne d'isolation et passe d'abord dans un appareil de préchauffage dont le réglage permet de porter, quelle que soit la vitesse de passage, le conducteur à une température affichée comprise entre 90 et 10000. Ce traitement de préchauffage du conducteur permet d'obtenir à la fois une expansion homogène dans toute l'épaisseur de l'enveloppe isolante,et unebonne adhérence au conducteur de l'isolant cellulaireauquelsont ainsi également conférées les caractéristiques mécaniques les plus satisfaisantes en rapport avec sa densité.Le conducteur préchauffé entre ensuite dans la tête de l'extrudeuse 2 associée à un moyen de chauffage 3 de la matière isolante. Le conducteur isolé, à la sortie de la filière 2 traverse un intervalle d'air dont la longueur (d) est réglable, avant d'entrer dans la goulotte de refroidissement 4, Cette goulotte en acier inoxydable comporte une partie fixe 5 et une partie mobile 6 qui peut se déplacer longitudinalement, sur des galets (non représentés) dans la goulotte fixe. Le conducteur isolé pénètre dans la goulotte mobile en passant dans un élément de réfrigération 7. Le conducteur isolé est refroidi, par exemple par de l'eau préalablement permutée, à 12-140C, sous pression de 2,5 à 3 bars.Le déplacement de la partie mobile de la goulotte s'effectue sur ses galets supportés par système pignons et chaste (non représenté) commandé par le servomoteur 8. Ainsi, en faisant varier la distance d par déplacement de la goulotte mobile 6 et du dispositif de réfrigération 7 qui y est lié au moyen du servo-moteur 8, on obtient des modifications structurelles du produit isolant. De façon courante, le moteur 8 est asservi par un régulateur de position 9. Les données d'entrée du régulateur 9 peuvent provenir,ou bien d'une électrode de mesure de capacité 10 liée à un capacimètre 11, ou bien d'un contrôleur optique de diamètre 12 lié à un circuit électrique approprié 13, ou bien de tout autre moyen de détection. Ainsi, la capacité du conducteur isolé est contrôlée en continu par le capacimètre 11 qui reçoit l'information transmise par son électrode de mesure 10. Donc, à tous instants, l'écart entre la capacité mesurée et la capacité nominale qui est affichée est reçu par le régulateur 9 dit PID (Proportionnel Integral Differentiel); le PID transmet un ordre au servomoteur 8 qui modifie dans le sens nécessaire la distance d pour faire disparattre l'écart de capacité constaté. Cette distance d entre la filière d'extrusion et le dispositif de réfrigération 7 lui faisant face, conditionne en effet le pourcentage > d'expansion de l'isolant cellulaire et par suite le rapport des diamètres sur isolant et sur conducteur, un des facteurs déterminants de la capacité du conducteur isolé. La description précédente faite en relation avec les références 1 à 13 des figures avait pour but de décrire un dispositif de l'art antérieur particulier mais couramment utilisé dans la fabrication des conducteurs éléctriques isolés que la présente invention vise à perfectionner. En effet, le dispositif décrit précédemment présente plusieurs inconvénients évidents; d'une part, l'exigence d'un dispositif mécanique relativement complexe, en particulier dans le cas où la goulotte mobile 6 doit avoir une gamme de déplacement relativement grande pour assurer que des variations relativement importantes de capacité peuvent entre corrigées, d'autre part, une limitation fondamentale due au fait qu'une fois la goulotte mobile 6 arrivée en bout de course, aucune régulation n'est évidemment plus possible. Des recherches ont été effectuées par la demanderesse, en particulier au cours de l'isolation de très longue durée d'un conducteur aluminium de diamètre 0,5 mm dont le diamètre prévu sur l'isolant cellulaire est 0,82 mm. L'isolation réalisée en polyéthylène comportant un agent d'expansion incorporé et à une vitesse de 1800 mètres/minute, la capacité nominale affichée est de 190 picofarads par mètre. Les résultats de ces études ont montré que la régulation de la capacité par le seul déplacement de la goulotte mobile ne saurait être suffisante pour limiter les écarts à f 3 ffi sur des longueurs de fabrications usuelles. Cette insuffisance est causée par de nombreux facteurs intervenant irrégulièrement avec des impacts variables, au cours de l'isolation cellulaire effectuée à grande vitesse d'extrusion. Ces paramètres sont par ordre d'importance décroissante : des dérivés thermiques de l'ex- trudeuse, des variations qualitatives entraînant des comportements physiques variables des constituants de l'isolant tels que : les différents lots commerciaux de résines de base, d'agents gonflants, de colorants ou de leurs dosages respectifs, etc... Localement, les variations de capacité peuvent dépasser 10 . Le déplacement de la goulotte n'est plus suffisant pour réajuster la capacité du conducteur isolé. En conséquence, selon la présente invention la régulation par déplacement de goulotte mobile 6 selon l'art antérieur n'est utilisée que pour de petits réglages rapides et un deuxième asservissement lié à l'asservissement de la goulotte est utilisé pour réguler en température le chauffage 3 de l'extrudeuse. Ainsi, selon la présente invention, la goulotte mobile tend à rester en permanence aux environs de sa position moyenne et les limites de son déplacement sont réduites. Ainsi, ces déplacements peuvent être particulièrement rapides. Lorsque le déplacement de la goulotte mobile doit steS- secouer vers la droite ou vers la gauche à partir de la position moyenne déterminée par la distance d,, un capteur fournit cette information à un régulateur de température qui va lui-m#me commander la température de l'extrudeuse. A titre d'exemple, le procédé selon la présente invention peut entre mis en oeuvre en prévoyant de lier à la rotation du servo-moteur 8 un potentiomètre 20 qui permet d'obtenir une indication du positionnement de l'axe de ce moteur 8. L'indication résultante est fournie à un régulateur de température 21, qui commande les moyens de chauffage d'extrudeuse 3. Ces moyens de chauffage peuvent,par exemple, d'cre divisés en quatre zones 31, 32, 33, 34 et la régulation sera appliquée à la quatrième zone 34. Un tel régulateur 21 ne sera pas décrit en détail, car il est bien connu pour l'homme de l'art,à partir du moment où l'on veut réguler une température à partir d'une variation d'un potentiomètre,de choisir un appareil permettant d'obtenir ce résultat. Toutefois, différents modes de commande vont entre décrits ci-après. On peut par exemple définir deux valeurs particulières de la résistance du potentiomètre 20 correspondant à deux distan ces particulières dl et d2,respectivement inférieures et supérieures à la distance moyenne do. Lorsque la capacité du conducteur isolé par rapport à la valeur affichée augmente faiblement, la goulotte mobile se déplace dans la direction de d2.Si ce déplacement s'avère insuffisant pour ramener la capacité du conducteur isolé à la valeur affichée, la goulotte continue,et etdès que le point correspondant à la distance d2 est atteint, le potentiomètre détermine l'actionnement du régulateur de température 21 et fait augmenter par paliers successifs la température de la zone 34 de l'extrudeu se,jusqutà ce que la goulotte mobile revienne à nouveau dans la plage comprise entre dl et d2.Si la capacité du conducteur isolé est diminuée par rapport à la valeur affichée, d'un écart tel que le point correspondant à la distance dl soit atteint, le régulateur 21 exercerait son action régulatrice à partir du moment où le réglage correspondant à dl serait dépassé, mais,dans ce cas,en faisant baisser par paliers successifs la température de la zone 34 de 1'extru- deuse. Etant donné que tout ordre de modification de température n'est suivi de son plein effet qu'au bout de plusieurs secondes,par suite des inerties thermiques, ce système de régulation à paliers préréglables est préférable à un système de type proportionnel, dans lequel, à tout instant, l'amplitude de la température de correction serait directement fonction de la distance d.Ce dernier type de régulation thermique est en effet générateur d'instabilités permanentes (pompage). Selon une autre variante, un processus de commande procurant une excellente stabilité de régulation notamment en régime transitoire (démarrage, ralentissement, changement de couleur) consiste à effectuer la régulation en tenant compte de la vitesse de variation de la résistance du potentiomètre 20 pendant un intervalle de temps prédéterminé. I1 s'agit là d'une régulation de température du type dit PID (Proportionnel Integral Differentiel) qui dépend à tout instant de la vitesse et de la position du bac mobile, tandis que la position de ce bac est elle-m#me déterminée par le régulateur 9. Bien entendu, les deux processus exposés précédemment peuvent être combinés. On notera que la présente invention réside essentiellement dans le choix d'un processus de régulation de l'art antérieur, dans la détermination des défauts d'un tel procédé, et dans la com binanson avec ce procédé de l'art antérieur,d'un deuxième processus de régulation. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent autre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui appara#tront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de régulation automatique de l'isolation par des thermoplastiques cellulaires de conducteurs électriques, consistant d'une part à asservir de façon connue la distance entre une filière d'extrusion et un moyen de refroidissement et caractérisé en ce qu'il comprend d'autre part les étapes suivantes - détecter la position du moyen de refroidissement mobile; et - asservir en fonction de cette position la température de la tette d'extrudeuse. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position du moyen de refroidissement est. détectée à l'aide d'un potentiomètre lié à l'axe de rotation d'un moteur provoquant le déplacement de ce moyen de refroidissement. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'asservissement du chauffage de la tette d'extrudeuse est mis en oeuvre seulement quand la distance entre la Cette d'extrudeuse et le moyen de refroidissement sort de limites prédéterminées. 4 - Procédé selon la revendication L, caractérisé en ce que 1'asservissement du chauffage de la texte d'extrudeuse est mis en oeuvre seulement quand la variation de vitesse du moyen de refroidissement dépasse une limite prédéterminée.