Brevet FR2393503A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un faisceau d'éléments longitudinaux de transmission d'informations, à enveloppe en matériau plastique, notamment de câbles comprenant des fibres optiques et/ou des conducteurs électriques. Elle s'étend en outre à des faisceaux de tels éléments obtenus par ce procédé. Elle porte plus particulièrement mais non exclusivement sur la'fabrication de câbles optiques comportant plusieurs fibres optiques à gaine en matière plastique, utilisées séparément pour la transmission de signaux, tels que des signaux téléphoniques ou de transmission de données. On connaît des fibres optiques de transmission de signaux, comportant une âme et une gaine en silice ou en en verre d'indices de réfraction différents, ou bien d'indice variant radialement de façon continue, ou comportant une âme en un liquide transparent et une gaine solide. Ces fibres sont ensuite réunies en câbles, qui doivent satisfaire en particulier aux conditions suivantes, en dépit des faibles caractéristiques mécaniques des fibres, notamment au point de vue de l'allongement et des résistances à la rupture par traction ou par flexion: - l'atténuation des conducteurs optiques ne doit pas ou doit peu augmenter lors du processus de fabrication du câble. - la résistance à la traction et la résistance à la compression latérale du câble doivent être telles que celui-ci puisse être tiré en conduite ou posé en tranchée sans plus de précautions qu'un câble à conducteurs électriques. - le câble doit résister à toutes les autres contraintes mécaniques dues à la mise en oeuvre, à la manutention, à la pose, créant des flexions, des rayons de courbure des pressions, des vibrations. Toutes ces caractéristiques doivent rester stables dans le temps, dans des limites fixées par avance, même dans le cas de contraintes thermiques et hygrométriques variables liées à l'état climatique ou aux conditions d'emploi. On a déjà proposé de gainer les fibres optiques à l'aide de matériaux plastiques de façon à améliorer leurs caractéristiques mécaniques. On a aussi proposé de disposer de façon lâche de telles fibres gainées dans un conduit s'étendant tout le long d'une enveloppe commune allongée en matière plastique extrudée. Un inconvénient d'un tel câble est sa difficulté de dénudage. En effet, il est nécessaire de découper tout ou partie de l'enveloppe sans toucher les fibres dans leur conduit et d'enlever le matériau plastique de la partie à dénuder par arrachement de la partie centrale de l'enveloppe extrudée. Le procédé de la présente invention a pour but de réduire les difficultés de fabrication de câbles de transmission d'informations, qu'ils soient à éléments constitués par des fibres optiques ou des conducteurs électriques, et de faciliter les interventions sur ceux-ci, telles que les épissurages. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que les éléments longitudinaux du faisceau de transmission d'informations sont munis de leur enveloppe par extrusion simultanée de la matière plastique autour de chacun des éléments, et en ce que les enveloppes sont soudées les une aux autres par mise en contact mutuel avant leur refroidissement. Il comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes: - Au moins certains des éléments du faisceau formant éléments de renforcement sont revêtus d'une enveloppe enrobée serrée. - Au moins certains des éléments du faisceau, formés par des fibres optiques gainées, sont munis d'une enveloppe formant gaine lâche. - La mise en contact mutuel des enveloppes est assurée par une réception du faisceau comportant une rotation autour de l'axe de défilement du faisceau à une vitesse suffisante pour que la mise en contact ait lieu avant que les enveloppes soient suffisamment refroidies pour ne plus se souder les unes aux autres par mise en contact mutuel. - La mise en contact mutuel des enveloppes est assurée par la pression d'un flux de gaz chaud concentrique au faisceau, venant entourer celui-ci peu après son extrusion. - l'on fait varier la pression de mise en contact mutuel par déplacement relatif de la filière de rapprochement et du poinçon de rapprochemnt des enveloppes autour des éléments, et de l'organe d'amenée concentrique du flux de gaz chaud. L'invention s'étend en outre à un faisceau d'éléments longitudinaux de transmission d'informations obtenu par le procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément porteur métallique parallèle a' l'axe dudit faisceau. Ce faisceau répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes: - Il comprend en outre au moins un élément de transmission optique ou électrique à enveloppe formant gaine lâche d'axe parallèle à l'axe dudit faisceau. - Il comprend uniquement des éléments de transmission optique, et l'élément porteur métallique est de conductibilité électrique élevée et fait partie d'un circuit électrique auxiliaire. - L'une au moins des enveloppes présente un appendice longitudinal de repérage. - Il est entouré par une enveloppe de faible épaisseur en matériau à faible coefficient de frottement. Grâce à la disposition des fibres optiques lâches dans les tubes du faisceau, celles-ci peuvent, lorsque le câble subit des flexions, avoir un mouvement relatif par rapport au matériau extrudé sans subir de tensions risquant de les rompre. D'autre part, elles ne subissent pas de pressions latérales dues à l'enroulement sur bobine, au câblage, aux superpositionsde couches de gainage, aux flexions du câble, aux efforts latéraux dus à la pose. Au moins un élément de renforcement, ou élément porteur, est nécessaire dans un faisceau comportant des fibres optiques, car il bloque le retrait longitudinal de la matière plastique lors de son refroidissement et lors des variations thermiques. Au cours de la fabrication du faisceau, le retrait linéaire de la matière plastique est tel que, sans un ou des éléments porteurs dans le profilé extrudé, la ou les fibres optiques seraient en excès de longueur dans les tubes qui les contiennent et prendraient une forme sinusoidale créant des pertes d'atténuation par microdéviation de leur axe. Les faisceaux selon l'invention sont ensuite assemblés selon des méthodes classiques de sablerie, par exemple par groupes concentriques de 1 + 6 faisceaux, 1 + 6 + 12 faisceaux. Une enveloppe extérieure complète le câble. Le maintien des faisceaux entre eux, après assemblage, peut être réalisé par frettage de rubans spéciaux créant un matelas thermique. Une gaine de protection plastique ou métallique est appliquée sur les éléments assemblés, un léger serrage contribuant au maintien de la structure précédemment décrite. ll est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé, différents faisceaux de fibres optiques et/ou de conducteurs métalliques selon des variantes préférées de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un faisceau comportant quatre conducteurs métalliques. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un faisceau plat comportant deux éléments porteurs métalliques et deux conducteurs optiques. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un faisceau circulaire comportant un élément porteur métallique et six conducteurs optiques. La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un outillage d'extrusion. La figure 5 est un schéma d'un dispositif de rapprochement par réception tournante. La figure 6 est un schéma d'un dispositif de rapprochement par flux d'air chaud. La figure 7 est une vue en coupe transversale d'un câble constitué de sept faisceaux analogues à celui de la figure 1. La figure 8 est une vue en coupe d'un câble comprenant un seul faisceau. Dans la figure 1, le faisceau comporte quatre conducteurs métalliques 1 gainés serrés d'un matériau plastique, par exemple du polyamide, et soudés entre eux par rapprochement avant refroidissement. rJn appendice longitudinal 3 permet le repérage des conducteurs 1. Dans la figure 2, le faisceau à configuration plane comporte deux éléments porteurs métalliques 21 et deux conducteurs optiques 22, les éléments porteurs étant gninés serrés et les conducteurs optiques lâches dans les tubes 23. La figure 3 est la vue en coupe transversale d'un faisceau à configuration circulaire comprenant un élément porteur central 31 et six conducteurs optiques 32 répartis dans des tubes 33 disposés au sommet d'un hexagone de centre l'élément porteur central. A titre d'exemple, les différents éléments du faisceau peuvent avoir les dimensions suivantes - diarnètre-des conducteurs optiques 125 microns - diamètre de l'élément porteur en acier 0,4 mm - diamètre du gainage de l'élément porteur 1 mm - diamètre extérieur d'un tube contenant le conducteur optique 1 mm - diamètre intérieur d'un tube contenant le conducteur optique 0,4 mm - diamètre enveloppe du faisceau 3 mm Le marquage longitudinal en relief 33 permet le repérage de la position des conducteurs optiques. La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un outillage d'extrusion permettant de fabriquer l'un des faisceaux précédemment décrits. Le poinçon d'extrusion 41 comporte des tubes longs 42 pour les éléments du faisceau logés dans des tubes 43, en l'occurrence les conducteurs optiques 44, et des tubes courts pour les éléments du faisceau gainés serrés, en l'occurrence les éléments porteurs métalliques 46, ces derniers étant introduits comme les conducteurs optiques par l'arrière du poinçon. Au sortir de la filière 47, tous les éléments sont séparés. La matière plastique à extruder 48 est poussée par la vis (non représentée) de l'extrudeuse dans les canaux annulaires 49 entre le poinçon 41 et la filière 47. La figure 5 est un schéma simplifié du dispositif de rapprochement des éléments à souder 51 par réception tournante autour d'un axe parallèle à l'axe général de déplacement. Les éléments à souder enrobés du matériau plastique 51 sortant sur la face avant de la filière d'extrusion 52. La traction de ces éléments est assurée par le touret 53 tournant sur un axe XX' perpendiculaire à l'axe général de progression. Un guide 54 permet un déplacement transversal du faisceau 55 en vue de son enroulement en couches successives superposées sur le touret 53. En plus de sa rotation propre, le touret 53 est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe YY' parallèle à l'axe général de progression. La torsion hélicoidale due à la rotation autourde l'axe YY' remonte et se stabilise de façon à assurer le contact entre les éléments enrobés 51 en un point 56 en amont du bac de refroidissement 57 de la ligne d'extrusion, de sorte que les éléments sont soudés entre eux par contact à l'état pâteux avant d'être soumis au refroidissement. La figure 6 est un schéma simplifié d'un autre dispositif de soudage des éléments 61 par rapprochement à l'aide d'un flux d'air chaud 62. Une filière de rapprochement 63 et un poinçon sde rapprochement 64 laminent le flux d'air chaud de manière à créer un effort radial sur les éléments à souder. L'obtention de la pression radiale nécessaire est réalisée par ajustement du débit d'air chaud. Cet ajustement du débit d'air chaud peut être obtenu par une variation de la pression de l'air en amont de la filière ou par un déplacement relatif de la filière par rapport au poinçon suivant l'axe de défilement du faisceau de façon à modifier la section de passage de l'orifire, et la vitesse de il air chaud La figure 7 est la vue en coupe transversale d'un câble constitué de sept faisceaux tels que celui de la figure 3.Le câble ainsi constitué contient 42 fibres optiques telles que 22 utilisables séparément. Dans les interstices laissés libres entre les faisceaux 71 d'éléments 72 entourés d'enveloppes 78 en matériau à faible coefficient de frottement (téréphtalate de polyéthylène),on peut faire passer des conducteurs métalliques 73 servant à l'alimentation des amplificateurs de ligne.L'ensemble des sept faisceaux et des conducteurs métalliques est fretté par plusieurs couches de rubans 74 en matière plastique bobinés à faible pas. Une gaine de protection 76, armée ou non de fils porteurs 77, donne au câble une rigidité longitudinale permettant un tirage en conduite et une résistance aux efforts transversaux pour sa pose en tranchées. La figure 8 est une vue en coupe transversale d'un câble comprenant un seul faisceau 81. Un ensemble de rubans de matière plastique à structure alvéolaire 82 réalise une isolation thermique au moment de l'extrusion d'une gaine 83 en matériau plastique armée de trois fils porteurs longitudinaux 84. Un tel câble résiste à de fortes pressions extérieures si l'épaisseur de matériau plastique de la gaine est suffisamment importante. Bien que les procédés de fabrication et les faisceaux qui viennent d'être décrits en référence aux exemples paraissent préférables, on comprendra que diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certaines opéra~ tions du procédé ou certains constituants des faisceaux pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le même rôle technique. En particulier, la rotation du touret de réception autour de l'axe de défilement en vue d'amener en contact les éléments enrobés encore pâteux peut être remplacée par une rotation de la filière en sens contraire. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un faisceau d'éléments longitudinaux de transmission d'informations à enveloppe en matériau plastique, caractérisé en ce que les éléments sont munis de leur enveloppe par extrusion simultanée de la matière plastique autour de chacun des éléments, et en ce que les enveloppes sont soudées les unes aux autres par mise en contact mutuel avant leur refroidissement. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins certains des éléments du faisceau (21, fig.2), formant éléments de renforcement, sont revêtus d'une enveloppe enrobée serrée. 3/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins certains des éléments du faisceau, formés par des fibres optiques gainées (22, fig. 2), sont munis d'une enveloppe formant gaine lâche. 4/ Procédé selon rune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mise en contact mutuel des enveloppes est assurée par une réception du faisceau comportant une rotation autour de l'axe de déplacement du faisceau, à une vitesse suffisante pour que la mise en contact ait lieu avant que les enveloppes soient suffisamment refroidies pour ne plus se souder les unes aux autres par mise en contact mutuel. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mise en contact mutuel des enveloppes est assurée par la pression d'un flux de gaz chaud (62, fig.6) concentrique au faisceau, venant entourer celui-ci peu après son extrusion. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on fait varier la pression de mise en contact mutuel par déplacement relatif de la filière de rapprochement et du poinçon de rapprochement. des enveloppes autour des éléments, et de l'organe (63) d'amenée concentrique du flux de gaz chaud. 7/ Faisceau d'éléments longitudinaux de transmission d'informations obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément porteur métallique (21) parallèle à l'axe dudit faisceau. 8/ Faisceau selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un élément de transmission optique ou électrique (22) à enveloppe formant gaine lâche d'axe parallèle à l'axe dudit faisceau. 9/ Faisceau selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend uniquement des éléments de transmission optique (22, fig. 7), et en ce que l'élément porteur métallique (73) est de conductibilité électrique élevée et fait partie d'un circuit électrique auxiliaire. 10/ Faisceau selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'une au moins des enveloppes présente un appendice longitudinal de repérage (3, fig. I). 11/ Faisceau selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il est entouré par une enveloppe de faible épaisseur en matériau à faible coefficient de frottement.