Brevet FR2414245A1 — publié le 19790803

lia présente invention concerne les câbles électriques. se se propose de réaliser des câbles ayant de bonnes caractéristiques de résistance au feu et qui répondent à des normes de sécurité concernant la résistance a la propagation des incendies. Il est nécessaire de prévoir des cabales qui ne propagent pas l'incendie,surtout lorsqu'ils sont placés en nappe et dans des conditions d'échauffement et de ventilation défavorables. Une difficulté de réalisation des cables non propasa- tours de l'incendie apparatt-lorsquton est conduit à isoler les âmes conductrices des câbles avec des matériaux hautement cJombustibles tels que le polyéthylène, le polyéthylène réticulé, l'éthylène propylène, etc... Les hautes propriétés électriques exigées de ces cibles ne permettent pas d'ignifuger ces matériaux ou de les remplacer par des produits moins combustibles. On a déjà envisagé de recouvrir les cibles de gaines épaisses à base d'élastomères qui se transforment en matériau réfractaire sous l'action de la chaleur. On a aussi proposé d'enserrer fortement les câbles par des gaines métalISques (clinquants) servant aussi d'écran électrostatique ou-par des rubans de matière incombustibles. Pour -que la protection soit efficace, on est conduit- à multiplier le nombre de couches ayant un effet de résistance à la chaleur, et à multiplier par conséquent le cott et -l'en- combrement du câble. A titre d'exemple, on a déjà proposé un câble satis Faisant aux normes de non propagation d'incendie, ce câble comprenant : - une âme câblée en aluminium, - une isolation en polyéthylène réticulé, - une couche semiconductrice (caoutchouc chargé de noir de carbone) - un écran métallique de blindage électrique et, spécifiquement pour assurer la protection anti-feu, - un ou deux rubans de verre (fibre tissée) recouvrant complètement l'écran métallique, - une gaine en élastomère qui devient réfractaire à la chaleur, - une gaine extérieure de chlorure de polyvinyle ignifugée. Même avec cette construction complexe, on constate que certains des isolants électriques (surtout le polyéthylène réticulé) ont tendance à fondre rapidement avec l'augmentation de la température et à se dilater fortement, en faisant éclater les gaines qui les enserrent et en se répandant ensuite à l'extérieur où ils propagent l'incendie. D'autre part, on ne peut pas indéfiniment augmenter ltépaisseur des couches successives de protection pour accrottre la résistance à l'éclatement du cabale. La présente invention vise à supprimer ces inconvénients tout en conservant une structure de câble aussi simple que possible. Tes invention propose à cet effet un câble dans lequel il est prévu un moyen pour réserver à l'intérieur d'une gaine métallique formant blindage, un espace pour autoriser l'expan- sion libre des matériaux isolants lors des augmentations de température. Ainsi, au lieu d'être étroitement enserrés dans des gaines ou rubannages rigides, les matériaux isolants sont enfermés dans un espace où ils trouvent une possibilité d'expansion sans sortir de la gaine métallique. Plusieurs modes de réalisation sont envisagés dans la suite de la description : certains consistent à écarter artificiellement la gaiiE écran métallique des isolants dont on veut prévoir l'expansion, cet écartement étant effectué par des fils d'espacement ou des cannelures des couches soue- jacentes à l'écran métallique, ou encore de l'écran lui-même On peut aussi prévoir que la gaine écran métallique est un tube longitudinal non fermé dont les bords latéraux se recouvrent largement pour permettre une étanchéité aussi bien qu'une possibilité de dilatation par expansion radiale du diamètre du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparafitront 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 éclatée d'un exemple de cible selon l'invention, - la figure 2 représente une coupe transversale du câble de la figure 1, - la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation, en vue éclatée, - la figure 4 représente un troisième mode de réalisation, - la figure 5 représente un quatrième mode de réalisation, - la figure 6 représente une coupe du cible de la figure 5, - la figure 7 représente un cinquième mode de réalisation, - la figure 8 représente, en coupe transversale, un sixième mode de réalisation. Les figures 1 et 2 représentent un exemple de cible moyenne tension isolé enpolyétylène réticulé, auquel les moyens de protection selon l'invention contre la propagation de l'incendie sont appliqués. Ce cible moyenne tension comprend une ame conductrice 10 constituée par exemple de conducteurs d'aluminium torsadé. Cette Ame conductrice 10 est isolée par une couche épaisse 120e polyéthylène réticulé. Cette couche isolante 12 de polyéthylène réticulé est elle-même recouverte d'une couche semi-conductrice 14 constituée par exemple de caoutchouc chargé de noir de carbone. Ce geinre de câble moyenne tension, dans lequel on entoure ensuite la couche semi-conductrice par un écran métallique lui-même recouvert d'une couche épaisse de chlorure de polyvinyle (PVC) est srès courant. Nais, comme on l'a expliqué, polyéthylèneréticulé présente l'inconvénient majeur qu'il fond et se dilate à partir d'une certaine température et que cette dilatation provoque l'éclatement des couches qui ltentourent y compris la gaine métallique formant écran. Le polyéthylène fondu qui s'échappe propage l'incendie. Etant donné les excellentes qualités électrique du polyéthylène réticulé, on souhaite le conserver comme solant autour de l'!me conductrice 10. C'est pourquoi l'invention propose une disposition spéciale visant à compenser les effets néfastes de la fusion et de la dilatation du polyéthylène. Cette disposition consiste dans le cas des figures 1 et 2, à espacer l'écran métallique de la couche semi-conductrice 14 de manière à ménager un volume libre dans lequel viendra se dilater le polyéthylène sans exercer des forces tendant à rompre l'écran métallique. Pour cela, on entoure la couche semiconductrice 14, de fils conducteurs métalliques 16 qui sont espacés les uns des autres et sur lesquels vient reposer un écran métallique 18 qui peut être un tube formé par un ruban disposé en long à recouvrement ou encore un ou plusieurs feuillards rubannés à recouvrement comme cela est représenté plus particulièrement sur la figure 1. Les fils 16 sont prévus en métal conducteur de manière à effectuer un contact électrique permanent entre l'écran électrostatique 18 et la couche semi-conductrice 14. ils sont de préférence enroulés hélicoidalement autour de la gaine semi-conductrice 14. Leur espacement et leur diamètre sont chosis de manière que l'espace réservé entre les fils et la gaine semi-conductrice 14 soit suffisant pour absorber toute la dilatation possible de la couche 12 de polyéthylène réticulé. On peut estimer qu'en cas de fortes températures dues à un début d'incendie, la dilatation du polyéthylène sera de l'ordre de 302o de son volume global. En conséquence, il faut prévoir un espace de l'ordre de 300:0 du volume de polyéthylène entre les fils conducteurs 16 et l'écran conducteur 18. A titre d'exemple, pour un cale moyenne tension dont ltAme a un diamètre de 13 millimètres et est entourée par du polyéthy lène réticulé formant un diamètre global de 25 millimètres, on peut prévoir une série d'une quinzaine de fils conducteurs de 2 millimètres carré espacés de trois millimetres les uns des autres. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, l'écran métallique 18 est entouré d'une couche continue de chlorure de polyvinyle 20, ignifugée ou non, dé manière classique. La présence des fils conducteurs d'espacement 16 évite l'éclate- ment de l'écran métallique 18 et de la gaine 20 en présence d'un échauffement très élevé même si cet échauffement a provoqué la fusion du polyéthylène dtisolation de l'!me conductrice 10. On réalise ainsi un cible ayant d'excellentes carac tristiques de résistance à la propagation de l'incendie avec une augmentation de coflt et d'encombrement très faible puisque seule une série de conducteurs 16 est prévue en plus des couches existant habituellement pour ce genre de câble moyenne tension. L'invention évite de plus de prévoir que les couches 18 et 20 soient particulièrement renforcées mécaniquement et thermiquement ou que des couches supplémentaires de renfort soient intercalées entre la couche 18 et la couche 20. La figure 3 représente, en vue longitudinale et éclatée un autre exemple de réalisation selon l'invention, dans lequel à la place des fils conducteurs métalliques prévus pour espacer l'écran métallique 18 (tubulaire ou rubanné) de la couche semi-conductrice 14 entourant le polyéthylène réticulé 12, ltélément d'espacement est constitué par un ou plusieurs joncs semi-conducteurs enroulés hélicordalement autour de la couche semi-conductrice 14.Ces joncs peuvent être constitués en élastomère chargé de noir de carbone. leur espacement et leur épaisseur sont choisis de la même manière que l'épaisseur et l'es- payement des fils métalliques 16 de la figure 1, c'est-à-dire pour que l'espace libre réservé autour de la gaine semi-conductrice 14 soit suffisant pour absorber la dilatation de la couche 12 de polyéthylène réticulé sans que cette dilatation provoque des tensions excessives sur l'écran 18 et la couche de chlorure de polyvinyle 20 qui entoure écran 18. A la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel le cible moyenne tension comprend tou Jours une åme conductrice d'aluminium 1D, une couche épaisse d'isolation 12 en polyéthylène réticulés un écran métallique 18 tubulaire ou rubanné, et, pour recouvrir le tout une couche isolante de chlorure de polyvinyle 20 ignifugée. Pour assurer la protection antifeu, on intercale entre la couche de polyéthylène 12 et l'écran métallique 18 une couche de matériau expansé 24, ce matériau présentant suffisamment de vacuoles internes pour réserver un espace suffisant à la dilatation que subirait la couche de polyéthylène 12 en présence d'un fort échauffement. Ou bien la dilatation provoque une compression forte de la couche 24, compression rendue possible par la présence des vacuoles du matériau expansé, ou bien le matériau en question fond lors de l'échauffement exagéré et laisse un espace libre pour la dilatation du polyéthylène. Dans les deux cas aucune tension excessive n'est exercée sur la gaine métallique 18 entourant complètement la couche 24. De préférence, la couche 24 est formée d'une matière semi-conductrice (par exemple élastomère chargé de noir de carbone). En effet une telle couche semi-conductrice est habituellement interposée entre la couche d'isolation 12 et l'écran métallique 18, comme par exemple dans les figures 1 à 3. Dans ce cas, lors de la fabrication du cable, on injecte un agent porogène dans le matériau semi-conducteur qui doit servir à recouvrir la couche d'isolation 12. On obtient ainsi une couche 24 expansée au lieu d'avoir une couche de densité normale comme la couche 14 dans les figures 1 à 3. Aux figures 5 et 6, on a représenté, en vue longitudinale éclatée et en coupe transversale, un autre mode de réalisation dans lequel un cible moyenne tension comprend toujours une ame conductrice 10, une couche d'isolation 12 en polyéthylène réticulé, une gaine semi-conductrice 14 entourant la couche d'isolation 12, un écran métallique 18 qui est ici figuré sous forme de gaine tubulaire, et une couche de chlorure de polyvinyle ignifugée 20. Selon l'invention, on prévoit un espace libre permettant la dilatation du polyéthylène 12. Cet espace libre est constitué grâce à une gaine cannelée 26 qui est interposée entre la couche semi-conductrice 14 et écran métallique 18. Cette gaine est par exemple constituée en matériau semi-conducteur à fortes ondulations pour que l'espace libre réservé soit suffisant. A la figure 7, un autre mode de réalisation est indi -qué, Le câble comprend une âme conductrice 10, une isolation en polyéthylène 12, une couche semi-conductrice 14 recouvrant l'isolation en polyéthylène, et -un écran métallique 18 entourant la couche semi-conductrice 14. Selon l'invention, cet écran métallique 18 est annelé, ctest-à-dire présente des ondulations 28 de fortes amplitudes, espacées dans le sens longitudinal du câble. Etant donné que les ondulations sont métalliques, elles peuvent présenter une rigidité suffisante dans le sens radial pour résister à un dcrasement. Une couche de chlorure de polyvinyle 20 entoure l'ensemble de a gaine métallique annelée. Les ondulations 28 permettent d'absorber la dilatation du polyéthylène en fusion lors d'un échauffement exagéré du cabale. L'amplitude des ondulations est calculée de manière qu'unie dilatation de 30 ' du volume du polyéthylène 12 soit possible. A la figure 8 on a représenté en coupe transversale un dernier mode de réalisation selon 1'invention. Ce mode de réalisation est celui qui se rapproche le plus des cibles existant actuellement et qui permet au moindre cotit de rendre le câble suffisamment protégé contre le feu et en particulier contre l'échappement de polyéthylène en fusion provenant de la couche isolante 12 entourant l t Ame 10 du cible. Dans cette réalisation, le câble comporte une structure classique tme 10, isolant 12, couche semi-conductrice 14, écran métallique 18, gaine isolante de chlorure de polyvinyle 20. Se Selon l'invention, l'écran métallique 18 est constitué par un tube longitudinal formé d'une feuille enroulée autour du câble et dont les bords se recouvrent largement. Pour flaire comprendre l'invention, on peut se reporter partiellement à la figure ó qui montre un écran 18 constitué de manière classique, ctest-à-dire par une feuille métallique enroulée autour du câble de manière à former un tube et dans laquelle les bords de la feuille ne se recouvrent que faiblement. Au contraire, dans la figure 8 la feuille est enroulée de manière que les bords 30 et 32 se recouvrent largement. Cette disposition permet de rendre possible une augmentation du diamètre du tube constituant l'écran 18 sans qu'aucune contrainte radiale soit exercée sur celui-ci et sans qu'aucun échappement de polyéthylène en fusion se produise. Pour avoir une efficacité convenable, on peut prévoir que les bords se recouvrent sur environ 120 à 1800 ou mEme plus. REVENDICAXIONS 1. Câble électrique comprenant âme conductrice recouverte d'au moins une couche de matière isolante et une gaine métallique formant écran électrostatique et entourant complètement la matière isolante, caractéfisé par le fait que la gaine métallique est agencée de manière à entourer la matière isolante en ménageant un espace d'expansion possible pour la matière isolante de manière que celle-ci puisse se dilater librement sous l'effet de la température en occupant l'espace d'expansion et sans S s'échapper hors de la gaine. 2. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'espace d'expansion est ménagé grâce au fait que la; gaine métallique est formée d'un.tube longitudinal de section non fermée, les bords longitudinaux de tube se recouvrnnt largement, de telle sorte qu'une dilatation de la matière isolante enfermée provoque une augmentation du diamètre du tube par glissement des surfaces se recouvrant mutuellement, sans que le tube cesse d'entourer complètement la matière isolante. 3. Câble électrique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les bords du tube se recouvrent sur environ une demi-circonférence avant dilatation. 4. Cible électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de fils métalliques espacés les uns des autres qui entourent la matière isolante et contre lesquels vient s'appliquer l'écran métallique. 5. Câble électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la matière isolante est recouverte d'une couche semi-conductrice et que les fils métalliques sont interposés entre l'écran métallique et la couche semi-conductrice. 6. Câble électrique selon l'une des revendications i à 5, caractérisé par le fait que la matière isolante est recouverte d'une couche semi-conductrice preseirtLnt des cannelures sur lesquelles vient reposer l'éctan métallique, ces onnelures ayant une rigidité suffisante pour supporter l'écran sans s'aplatir et une hauteur suffisante pour ménager dans les intervalles entre cannelures et écran un espace de dilatation d'environ 30 ç du volume de matière isolante. 7. Câble électrique selon itune des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'autour de la matière isolante sont enrouléshélicoSdalement un ou plusieurs joncs en élastomère semi-conducteur d'épaisseur suffisante et de largeur suffisamment faible pour ménager un espace de dilatation entre la matière isolante et l'écran métallique entourant à la fois celle-ci et le jonc. 8. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la gaine formant écran métallique est annelée, les condulations créées par la forme annelée étant, suffisantes pour ménager un espace de dilatation d'environ 30 5 du volume de matière isolante.