Brevet FR2377689A1 — publié le 19780811

La présente invention concerne un cible électrique, particulièrement destiné au transport d'énergie électrique sans moyenne tension dans des canalisations enterrées. Dans les cibles enterrés, il se produit souvent un cheminement d'eau à l'intérieur du câble, à partir d'une entaille accidentelle, par capillarité entre la gaine externe et l'écran sous-åacent. Il est souhaitable d'assurer l'étanchéité longitudinale sur au moins un mètre cinquante de longueur meme en cas d'une telle blessure, et en présence d'une pression de l'ordre d'un mètre d'eau, et ceci en faisant subir au câble des cycles thermiques dont les températures extrtmes sont environ 1000 et environ 1200C, Un type de câble conçu par Electricité de France pour répondre à ses besoins de transport d'énergie moyenne tension en câble souterrain comporte une âme conductrice métallique (fils d'aluminium toronnés), revêtue d'une gaine semi-conductrice extrudée (élastomère chargé) puis d'une couche isolante extrudée tolyéthylène réticulé), puis d'une gaine semi-conductrice pelable, d'un écran métallique formant blindage (feuille d'aluminium), et enfin, recouvrant le tout, une enveloppe extérieure de protection (chlorure de polyvinyle extrudé). Cependant,.la demanderesse a constaté que ce type de cible réalise une étanchéité insuffisante; notamment du fait qu'en subissant des cycles thermiques, l'écran d'aluminium subit des déformations- irréversibles, qui laissent subsister un jeu détruisant l'étanchéité longitudinale initiale. Des procédés d'amélioration de l'étanchéité ont été proposés - insertion d'une poudre gonflant à l'eau sous l'écran d'aluminium, - bagues élastiques collées à intervalles sur l'écran d'aluminium, - utilisation de composés visqueux d'étanchéité. Les deux premiers procédés s'avèrent insuffisants le troisième est très polluant lors de la pose a'accessoires tels que des bottiers de jonction. La présente invention propose une amélioration au câble du type général indiqué ci-dessus, dans lequel on s'arrange pour rattraper le jeu entre la gaine semi-conductrice pelable et la feuille métallique formant écran en ménageant une élasticité dans l'application de ces deux surfaces l'une contre l'autre Le cible étanche selon l'invention comprend classiquement une Ame conductrice, une couche isolante synthétique, une gaine semi-conductrice pelable, une feuille métallique formant blindage autour de la gaine semi-conductrice et une enveloppe extérieure de protection, Il est caractérisé par le fait que la gaine semi-conductrice présente des saillies, réparties sur la surface externe et ayant une certaine élasticité, et par le fait qu'une poudre ayant la propriété de gonfler en présence d'eau est placée entre cette gaine et la feuille métallique. La poudre peut éventuellement être rendue elle aussi semi-conductrice par adjonction de produits carbonés convenables, graphite par exemple. les saillies ont de préférence la forme de nervures réparties à la surface de la gaine. Elles peuvent être longitudiL nales, périphériques ou -hélicoldales. Par matériau semi-conducteur (employé pour la gaine), on entend ici un matériau présentant des propriétés électriques intermédiaires entre celles d'un diélectrique isolant et celles d'un bon conducteur. Un élastomère (polyéthylène chlorosulfoné ou éthylène-propylène, par exemple) chargé de produits carbonés convenables, graphite par exemple, possède de telles propriétés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue latérale partiellement éclatée du câble de l'invention, - la figure 2 en représente une coupe transversale, - la figure 3 représente une variante avec interposition d'un jonc élastique autour de la gaine semi-conductrice cannelée. Aux figures 1 et 2 est représentée la structure détailléé du câble selon l'invention, en vue partiellement éclatée sur la figure 1. il comprend une Eme conductrice 10, faite par exemple de conducteurs d'aluminium toronnés. Cette âme est recouverte d'wie enveloppe semi-conducerice 12, de faible épaisseur, parfaitement adhérente à la couche qui la recouvre. Une couche isolante 14 recouvre en effet complètement liâme conductrice 10 et son enveloppe semi-conductrice 12. Cette couche est en matériau synthétique et a une épaisseur proportionnée aux tensions qu'elle doit subir. La couche isolante 14 peut être constituée en polyéthylène réticulé ou non, ou bien en chlorure de polyvinyle ou en éthylène-propylène réticulé. Elle est recouverte d'une gaine semi-conductrice pelable 16, en matériau thermoélastique convenable, éthylène-propylène chargé, ou polyéthylène chlorosulfoné chargé, par exemple. Une charge actuellement préférée est à base de noir de carbone, par exemple. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, cette gaine présente à sa surface extérieure des saillies 18 ayant une certaine élasticité et qui sont ici constituées par des nervure & longitudinales réparties tout autour de la surface extérieure de la gaine. La gaine se présente donc ici sous forme cannelée longitudinalement. Cependant, les nervures pourraient être circulaires autour de la gaine ou hélicoidales. Les saillies 18 ont une hauteur d'environ 3 % du diamètre de la gaine, par exemple 1 mm pour un diamètre de 35 millimètres. Elles sont au nombre de quarante environ pour être assez serrées pour constituer un matelas élastique déformable. La gaine 16 est recouverte elle-même d'une feuille métallique 20 l'entourant complètement et servant de blindage, d'étanchéité et de protection électrique du câble. Cette feuille 20 est une feuille d'aluminium dont la surface extérieure est laquée et qui est collée bord à bord avec recouvrement. Entre la gaine 16 et la feuille 20 se trouve unepoudre 22 (figure 2) qui remplit les intervalles (cannelures) entre les saillies 18 de la gaine. Cette poudre a la propriété de gonfler en présence d'eauet est par exemple un ester de cellulose (acétate). Elle est confinée entre les saillies gracie à l'écran d'aluminium 20 qui s'applique avec une pression radiale contre la gaine 16. Cette poudre peut être rendue semi-conductrice par I'adjonction de produits carbonés convenables. La pression de la feuille d'aluminium 20 contre la gaine 16 déforme à la fois les saillies 18 et la feuille d'aluminium elle-mEme, sans cependant que la feuille d'aluminium épouse exactement la forme des saillies, de sorte qu'un espace est ménagé entre les creux de la gaine et les creux de la feuille d'aluminium, espace où est confinée la poudre. On voit sur la figure 2 comment est déformée la feuille d'aluminium. La profondeur des cannelures de la feuille est sensiblement la moitié de la profondeur des cannelures.de la gaine. Enfin, une enveloppe extérieure de protection 24 recouvre l'ensemble du cible et des couches successives décrites ci-dessus. Elle est par exemple en chlorure de polyvinyle,de façon classique. Dans une vacante de réalisation perfectionnée, représentée à la figure 3, la gaine semi-conductrice 16 est entourée d'un jonc ou cordon élastique 26 qui peut être en élastomère. et qui enserre la gaine selon un trajet hélicoSdal à grand pas (40 cm environ). Ce jonc 26 s'applique le long de ce trajet contre les cannelures 18 qu'il déforme en les aplatissant et en constituant périodiquement dans chaque cannelure des barrières dans la direction longitudinale, barrières qui aident au confinement de la poudre gonflante aux endroits où on l'a mise et qui empêchent le cheminement de l'humidité. Ce jonc élastique est pressé contre les cannelures à la fois par son élasticité et par la feuille métallique 20 qui enserre l'énsemble de la gaine et du jonc en écrasant ce dernier entre les saillies. Ce jonc a un intérêt principalement si les saillies sont des nervures longitudinales, ou même si elles sont hélicoi- dales à condition toutefois que le jonc soit enroulé avec un pas de sens contraire ou très différent de celui des nervures hélicddales. A titre d'exemple, le jonc est en élastomère et a une section carrée de 1, 2 mm de cOté. Le procédé de fabrication du cible selon l'invention est le suivant - on réalise d'abord une Ame conductrice en toronnant ensemble des brins d'aluminium tréfilés, - on revêt ensuite cette ame par extrusion d'une couche semi-conductrice adhérente et compatible avec la couche isolante surjacente, - on revêt l'ensemble, toujours par extrusion, d'une couche isolante, polyéthylène ou chlorure de polyvinyle, ou éthylène-propylène réticulé, puis d'une gaine semi-conductrice canneléet(longitudinalement ou hélicoSdalement) également extru dée, les cannelures étant faites pendant l'extrusion en faisant passer le câble par une ouverture dentelée de forme appropriée, - on enroule Si on le désire un jonc élastique selon un trajet hélicordal à grand pas autour de la gaine, - on humidifie la gaine semi-conductrice avec un mouillant (pétrole par exemple), puis on le fait passer dans une talqueuse qui projette de la poudre gonflant à l'eau (ester de cellulose) sur la gaine et notamment dans ses cannelures. Une soufflante à débit réglable permet le dosage de la quantité de poudre déposée, - on forme en tube, par dessus la gaine cannelée recouverte de poudre, une feuille dtaluminium dont une face (extérieure} est laquée. - le câble passe alors dans une machine à coller qui par élévation de la température réalise le collage sur lui-même du tube d'aluminium, les bords opposés de la feuille formée en tube se recouvrant et se collant-l'un à l'autre par cette opé ration, - le câble est tiré à travers une filière qui opère un serrage de la feuille d'aluminium contre la gaine semi conductrice en déformant les nervures longitudinales élastiques dont elle est pourvue ; la feuille d'aluminium se déforme par la même occasion en épousant partiellement la forme des ner vures ; la déformation de la feuille d'aluminium est permanente; si.un jonc est enroulé autour de la gaine, celui-ci est écrasé dans les cannelures par la feuille d'aluminium lors de son passage dans la filière. - enfin, le câble est repris en extrudeuse pour être revêtu d'une enveloppe extérieure de protection en chlorure de polyvinyle ; ce revêtement vient coller à la surface extérieure laquée de la feuille d'aluminium. En résumé, L'invention permet, en réalisant grâce à la gaine cannelée 16 un matelas déformable élastiquement, de confiner la poudre gonflant à l'eau dans des endroits déterminés. Ce confinement est accru par la présence d'un jonc enroulé autour de la gaine et écrasé dans les cannelures. L'effet de ce confinement est un accroissement considérable de l'efficacité de la poudre gonflante. De plus, la gaine déformable ainsi constituée permet de ratraper les jeux pouvant apparattre au cours des cycles thermiques entre la couche isolante et l'écran métallique (celui-ci subissant des déformations qui peuvent être permanentes). Par ailleurs, la gaine déformable élastiquement par ses cannelures encaisse une partie des effortsqui seraient autrement subis intégralement par la feuille métallique lors de la dilatation des couches sous-jacentes (notamment la couche isolante 14). Tous ces effets concourrent à l'amélioration de ltétan- chéité longitudinale du cabale. Les dispositions de l'invention peuvent bien entendu être appliquées à d'autres cibles qu'à ceux de transport d'énergie à moyenne tension. La forme des saillies de la gaine semi-conductrice 16 peut être variée. Les cannelures longitudinales ou hélicoSdales s'avèrent très faciles à former lors de l'extrusion de la gaine. Des collerettes transversales seraient plus efficaces pour éviter le cheminement d'humidité mais sont plus difficiles à réaliser. Enfin, ces dispositions n1 ont pas forcément à être appliquées sur toute la longueur des câbles fabriqués. Elles peuvent l'être seulement sur des tronçons de câble, ;)' inter- valles réguliers, pour assurer l'étanchéité de place en place et pas forcément tout au long du câble. REVEDDICATIORTS 1. Cabale électrique, du type comprenant une Ame conductrice, un enrobage isolant en matière synthétique autour de l'ame, une gaine en matière semi-conductrice entourant l'enrobage isolant, une feuille métallique formant blindage tout autour de la gaine et une enveloppe extérieure de protection en matière synthétique, caractérisé par le fait que la gaine semi-conductrice présente des nervures bagitudhnnles réparties sur sa surface externe, ce8 ner- vures ayant une certaine élasticité, et par le fait qu'une poudre ayant la propriété de gonfler en présence d'eau est placée entre la gaine semi-conductrice et la feuille métallique entre les nervures. 2. Cabale électrique selon la reveridication 1, caractérisé par le fait que la poudre est rendue semi-conductrice'par l'adjonction de produits carbonés. 3. Cabale électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la feuille métallique est serrée contre la gaine semi-conductrice de manière à comprimer partiellement les nervures élastiques et à se déformer en épousant partiellement la forme de ces nervures. 4. Cabale électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un jonc élastique est enroulé en hélice à large pas autour de la gaine semi-conductrice et que la feuille métallique est serrée autour de l'ensemble de la gaine semi-conductrice et du jonc en écrasant ce dernier entre les nervuress-de la surface de ladite gaine. 5. Cible électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les nervures sont longitudinales ou hélicoldales et réparties régulièrement tout autour de la surface externe de la gaine. 6. Câble électrique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la hauteur des nervares est d'environ 3 % du diamètre dela gaine et que les nervures sont en nombre suffisant pour constituer un matelas élastique pour la feuille'métallique. 7. Câble électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la poudre gonflante est constituée par un ester de cellulose. 8; Câble électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'enrobage isolant est en polyéthylène réticulé ou non, ou en chlorure de polyvinyle ou en éthylène propylène réticulé, que la gaine semi-conductrice est en caoutchouc chargé de noir de graphite, que la feuille métallique est une feuille d'aluminium laqué à l'extérieur et collée bord à bord avec recouvre:aent, et que l'enveloppe exté- rieure de protection est en chlorure de polyvinyle. 9.Procédé de fabrication d'un câble électrique étanche, caractérisé par les opérations consistant à - réaliser une âme conductrice métallique, - revêtir l' & e d'un enrobage isolant par extrusion, - revêtir par extrusion l'enrobage d'une gaine en matériau semi-conducteur présentant des saillies ayant une certaine élasticité, - projeteur de la poudre gonflant à l'eau sur tout le pourtour de la gaine, - serrer une feuille d'aluminium tout autour de la gaine en la soudant sur elle-mEme pour réaliser un recouvrement total, - revêtir l'ensemble, par extrusion, d'une enveloppe extérieure de protection. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait-qu'entre l'étape de projection de poudre et l'étape de serrage d'une feuille d'aluminium, ou enroule helicoidalement un jonc élastique qui comprime les saillies sur son trajet. li. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10 caractérisé par le fait que la feuille métallique est serrée contre la gaine semi-conductrice par passage du cible dans une filière. 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à caractérisé par le fait que des cannelures longitudinales ou hélicoldales sont formées à la surface extérieure de la-gaine semi-conductrice pendant l'extrusion de celle-ci.