Brevet FR2479544A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un câble électrique pour- vu d'une gaine protectrice et destiné à la commande électro-hydraulique d'élé- ments de soutènement dans des travaux d'extraction minière souterrains. On utilise dans les commandes hydrauliques et électro- hydrauliques d'éléments de soutènement et en vue de l'alimentation hydraulique ou de la commande hydraulique des divers vérins de travail des gaines ou tuyau- teries résistant à la pression hydraulique auxquelles sont appliquées des pres- sions de commande ou de travail élevées comprises entre environ 200 et 500 bars qui sont raccordées de façon étanche et résistant à la traction au moyen d'ac- couplements appropriés tels que des accouplements par enfichage (ces éléments sont ci-après désignés par l'expression "tuyaux de pression"). Les tuyaux de pression sont utilisés soit individuellement soit rassemblés par faisceaux dans une gaine formant enveloppe et blindée. Dans ce dernier cas, l'accouple- ment des gaines à conduites multiples s'effectue au moyen de dispositifs d'ac- couplement par enfichage multiple (publication allemande DE-AS 20 59 576). En outre, lorsqu'il s'agit de commandes électro-hydrauli- ques telles qu'elles sont prévues pour la commande souterraine d'éléments de soutènement, il faut disposer dans la taille, en plus des tuyaux de pression hydrauliques, les câbles électriques à courant faible pour alimenter les élec- tro-vannes des appareils de commande de particuliers et pour rendre possible, à partir du poste de contrôle central de la taille, la commande électrique lorsqu'on utilise un dispositif de commande électronique de constitution par- ticulière. Il va de soi qu'en considération des conditions de travail sévères que l'on rencontre sous terre, on ne peut utiliser que des câbles blindés. Dans ce but, on connait par exemple des câbles sous gaine entourés par un gui- page de fils d'acier. Le grand nombre de conduites hydrauliques de pression et de câbles électriques nécessaires pour la commande d'éléments de soutènement, ainsi que leurs accouplements et leurs liaisons électriques, entraîne des dépenses importantes. L'objet de l'invention est avant tout de proposer un câble électrique, et en particulier un câble à courant faible destiné à la commande électro-hydraulique d'éléments de soutènement dans des travaux sou- terrains, au moyen duquel on soit assuré d'une part d'une protection fiable du câble électrique contre des agressions externes, et d'autre part une réduc- tion des coûts de fabrication et de montage. Selon l'invention, ce problème est résolu du fait que le câble électrique est disposé sous une gaine de presion hydraulique constituant une enveloppe de protection, laquelle gaine comprend à son extré- mité une armature d'accouplement destinée à un dispositif d'accouplement de gaines par enfichage, connue en soi. Selon l'invention, on utilise pour constituer l'envelop- -5 pe externe des conducteurs ou câbles électriques des tuyaux de pression hydrau- liques de type traditionnel et correspondant aux normes, et tels qu'ils sont utilisés surtout dans les systèmes hydrauliques à pression élevée pour les commandes hydrauliques souterraines d'éléments de soutènement et analogues, et qui fonctionnent en général à des pressions comprises entre 200 et 500 bars. De ce fait, il est possible d'utiliser, en ce qui concerne les câbles électri- ques, des câbles raltivement peu coûteux et non blindés du type disponible sur le marché, et en tant que gaines de protection des tuyaux de pression ré- sistants et également disponibles sur le marché et tels qu'ils sont habituelle- ment utilisés dans des systèmes hydrauliques de soutènement. Il est avantageux d'utiliser, pour constituer la gaine de protection, des tuyaux de pression dont le diamètre nominal est plus important que celui des câbles. Les câbles peuvent donc être insérés sans difficulté à l'intérieur des tuyaux hydrauliques. Ils disposent d'une liberté de mouvement suffisante à l'intérieur du tuyau de pres- sion, ce qui permet de les raccorder électriquement et sans difficultés à une extrémité, même quand les tuyaux de pression doivent être posés avec des coudes plus ou moins prononcés. Du fait qu'on utilise pour réaliser l'enveloppe de protec- tion des câbles électriques des tuyaux hydrauliques dont les dimensions sont normalisées, on a en outre la possibilité d'utiliser pour le raccordement méca- nique des tuyaux des armatures d'accouplement connues se présentant sous forme de dispositifs d'accouplement par enfichage. A l'aide des armatures d'accouple- ment montées à l'extrémité des gaines de pression on obtient un raccordement résistant à la traction et par ailleurs étanche du tuyau servant de gaine de protection des câbles avec par exemple des appareils de commande de constitu- tion spécifique destinés aux commandes des éléments de soutènement. Pour réa- liser l'accouplement de la gaine, on utilise dans ce cas l'accouplement rapide et connu prévu pour les systèmes hydrauliques, se présentant sous la forme de dispositifs d'accouplement par enfichage selon lesquels les parties de l'accou- plement qui s'emboîtent les unes dans les autres peuvent être reliées de façon à résister à la traction en évitant une liaison par vissage et avantageusement au moyen d'une fourche enfichable ou d'un raccord en U. Le câble électrique isolé peut être introduit axialement dans le dispositif d'accouplement fermé de gaines. Ceci permet de réaliser par exemple un raccord avec un boîtier dans lequel le tuyau de pression est ferme- ment raccordé au boîtier d'une matière résistant à la traction au moyen du dispositif d'accouplement de gaines, alors que le câble électrique est introduit dans le boîtier en passant par le dispositif d'accouplement fermé et est raccor- S dé électriquement à l'endroit prévu. D'un autre côté et selon l'invention, l'accouplement de la gaine peut également être constitué simultanément sous forme d'un accouple- ment électrique et de préférence d'un accouplement enfichable ou analogue. L'élément d'accouplement de la gaine qui est monté à l'extrémité de la gaine comprend alors un élément de raccordement électrique auquel peuvent être raccor- dés électriquement les fils conducteurs du câble. Il est avantageux que l'élé- ment de raccordement électrique soit relié de façon amovible à l'élément d'ac- couplement de la gaine, ce qui facilite la fabrication des raccords électriques et apporte en outre la possibilité d'avoir recours à des armatures d'accouple- ment classiques pour l'accouplement de la gaine, et qui sont équipés dans ce cas simplement de l'élément de raccordement électrique établissant la liaison électrique. L'élément de raccordement électrique est avantageusement disposé dans l'alésage interne de l'élément d'accouplement intéressé du dispositif d'accouplement de gaines. Il est de préférence monté libre en rotation dans l'alésage interne de l'élément d'accouplement de manière à faciliter la réali- sation du raccord électrique et d'éviter d'éventuelles torsions au câble élec- trique. En outre, l'élément de raccordement électrique peut être constitué par un élément enfichable simple, pourvu par exemple de fiches électriques, de raccords femelles ou de tous autres éléments établissant la liaison électrique. Selon un autre développement de l'invention, il est pos- sible de constituer l'ensemble de manière que le tuyau de pression dans lequel est placé le câble électrique soit soumis à une pression interne au moyen d'un fluide de pression pneumatique ou hydraulique. Le fluide de pression peut être un gaz de protection ou encore un fluide servant à la commande ou à l'alimen- tation d'un appareil utilisateur. Dans ce dernier cas, le tuyau de pression sert non seulement de gaine de protection pour le câble électrique, mais aussi de conduite pour le fluide de pression. En outre, le dispositif selon l'invention peut être tel que la gaine de pression dans laquelle est placé le câble électrique soit cons- tituée par une gaine, ou conduite d'un faisceau de tuyaux, disposés dans une gaine flexible d'enveloppe. Dans ce cas, une conduite au moins du faisceau de tuyaux peut servir à la transmission du fluide de pression alors qu'au moins une autre conduite du faisceau de tuyaux reçoit un câble électrique. La gaine contenant le faisceau peut alors être accouplée au moyen d'un dispositif d'ac- couplement multiple et enfichable connu. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation et avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 représente un câble électrique pourvu de l'enveloppe de protection selon l'invention, ainsi qu'un dispositif d'accouple- ment de gaines constitué sous forme d'un accouplement par enfichage; Les figures 2 à 4 représentent d'autres exemples de réali- sation de l'invention, présentés de la même manière qu'à la figure 1; La figure 5 est une coupe d'un faisceau de tuyaux pourvu d'un dispositif d'accouplement par enfichage multiple, une conduite au moins du faisceau de tuyaux servant de gaine de protection pour un câble électrique; La figure 6 est une coupe de l'élément d'accouplement complémentaire du dispositif d'accouplement par enfichage multiple de la figure 5. Selon le dessin, la référence 10 désigne un câble électri- que de type classique pourvu d'une isolation, tel qu'un câble à faible courant, que l'on utilise par exemple pour la commande électrohydraulique d'éléments de soutènement. Les deUx fils conducteurs du câble flexible 10 sont désignés en 11 et 12. Le câble 10 a par exemple un diamètre de 8 à 10 mm. La gaine de protection du câble 10 est constituée par un tuyau de pression 13 du type habituel dans les systèmes de pression hydrau- liques. Ce tuyau de pression hydraulique auquel on applique dans les systèmes de soutènement des pressions d'au moins 200 à 500 bars, comprend habituellement dans le caoutchouc ou le matériau caoutchouteux du tuyau, un tissu en fils d'acier ou analogue noyé à l'intérieur. Le diamètre nominal du tuyau de pres- sion 13 est supérieur d'au moins 1 à 2 mm à l'épaisseur du câble électrique 10. Il en résulte que l'on peut facilement introduire le câble dans l'extrémité du tuyau de pression 13 et le faire passer dans ce tuyau. A l'extrémité du tuyau de pression 13 est fixé un élément d'accouplement 14 appartenant à un dispositif d'accouplement de gaines connu en soi. L'élément d'accouplement 14 est raccordé fermement au tuyau 13, par exemple au moyen d'une douille de serrage 15. Il comprend une tête enfichable 16 portait un joint torique 18 monté dans une gorge annulaire 17. A une certaine distance à l'arrière du joint torique 18 est prévue une gorge 19-de forme semicirculai- re. L'élément d'accouplement complémentaire 20 du dispositif d'accouplement par enfichage qui est constitué par une partie femelle ou un manchon ou analogue est fixé par exemple à un boîtier 21 au moyen d'une liaison par vissage 22. Il comprend un alésage interne à plusieurs gradins 23 qui com- porte une gorge 24 de forme semi-circulaire. Pour raccorder le tuyau de pres- sion 13 servant de protection pour le câble 10 au boîtier Il et de manière à résister à la traction, on introduit la tête d'enfichage 16 de l'élément d'ac- couplement 14 danés l'alésage interne 23. Ensuite, et de façon connue, on intro- duit par l'extérieur un raccord en U 25 dans les gorges 19, 24 se faisant face, ce qui bloque l'accouplement, l'élément d'accouplement étant alors fixé à sa contre-partie 20 de façon sûre et résistant à la traction. Le joint torique 18 constitue l'organe d'étanchéité interne de l'accouplement par enfichage. On fait sortir le câble électrique 10 par l'avant de l'alésage axial de l'élément d'ac- couplement 14 et on l'introduit sans interruption dans l'alésage 23 et dans un alésage plus étroit 23' de l'élément d'enfichage correspondant 20 dans le bottier 21 dans lequel ses fils conducteurs 11 et 12 sont raccordés électrique- ment aux emplacements appropriés. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le dispo- sitif d'accouplement de gaines 14, 20 sert également d'accouplement électrique grâce auquel les fils conducteurs 11 et 12 et 11'-et 12' des sections de câble et 10' sont reliés électriquement. L'élément d'accouplement de type enficha- ble 14 est pourvu dans ce cas d'un élément de raccordement électrique 26 qui est introduit dans l'alésage interne axial 27 en tant qu'élément additionnel et o il est maintenu immobile en direction axiale par collage ou par appui par exemple contre la surface frontale 28 de la tête d'enfichage 16. L'élément de raccordement 26 est constitué par un manchon métallique 29 et une pointe métallique 30 montée dans ce dernier, une isolation 31 étant prévue entre ces deux éléments. Les fils conducteurs 11 et 12 du câble 10 disposé à l'intérieur du tuyau de pression 13 sont reliés électriquement en 32 et 33 aux éléments électriques enfichables 29, 30 de l'élément de raccordement 26. L'élément de raccordement 26 est de son côté maintenu dans l'alésage interne 27 à la manière d'une fiche. Pour isoler l'élément de raccordement 31 de l'élément d'accouple- ment 14, on introduit dans l'alésage interne 27 une douille isolante 34. Mais la douille isolante 34 peut être également fixée à l'élément de raccordement électrique 31. L'élément d'accouplement complémentaire 20 en forme de manchon comprend un élément de raccordement électrique 35 également constitué sous forme d'une fiche et qui est constitué par une enveloppe métallique exter- ne 36 et une enveloppe métallique interne 37 disposée axialement à l'intérieur de la première, ainsi que par une isolation 38 disposée entre ces deux manchons. Les fils conducteurs 11', 12', de la section de câble 10' sont raccordés élec- triquement aux manchons constituant les contacts femelles 36, 37, comme repré- senté en 32' ou 33'. Quand on ferme le dispositif d'accouplement de gaines 14, 20, la pointe d'enfichage électrique 30 pénètre à l'intérieur du contact femelle 37, et il en va de même pour le manchon 29 qui pénètre dans le contact. femelle 36, ce qui établit automatiquement la liaison électrique des sections de câble 10, 10'. L'exemple de réalisation de la figure 3 se différencie de celui de lafigure 2 essentiellement du fait que l'élément de raccordement électrique est prévu ici sous forme d'un élément enfichable 40 que l'on intro- duit au moyen d'un pointe axiale (non représentée) dans l'alésage interne 27 de la tête d'enfichage 16 de l'armature d'accouplement 14 et qui s'appuie à l'arrière contre la surface frontale 28 de la tête d'enfichage 16. Les deux fils conducteurs 11, 12 du cêble 10 sont reliés électriquement à l'élément de raccordement 40. Lorsqu'on ferme le dispositif d'accouplement de gaines 14, , les deux pâles 41, 42 de l'Éément de raccordement électrique 40 pénètrent dans les ouvertures correspondantes 43, 44 de l'élément enfichable femelle 45 qui est fixé à l'élément d'accouplement complémentaire 20 par exemple par vissage. L'exemple de réalisation de la figure 4 se différencie de celui de la figure 2 essentiellement du fait que les deux éléments d'enfi- chage électriques 26, 35 de l'accouplement électrique par enfichage sont inver- sés. Alors que sur la figure 2 l'élément d'enfichage 26 est constitué sous for- me d'un organe mâle et est monté sur la tête d'enfichage 16 de l'armature d'ac- couplement 14 et que l'élément de raccordement 35 est constitué sous forme d'un élément femelle et est relié à l'élément d'accouplement complémentaire 20 du dispositif d'accouplement de gaines, l'élément de raccordement 26 de l'exemple de réalisation de la figure 4 est monté sur l'élément d'accouplement complémen- taire 20 et l'élément de raccordement 35 est monté de façon correspondante dans l'armature d'accouplement 14. Cette disposition a l'avantage que les élé- ments de raccordement électriques 26, 35 du dispositif d'accouplement électri- que par enfichage sont situés tous les deux à l'intérieur des éléments d'accou- plement 16, 20 du dispositif d'accouplement de gaines. Dans les formes de réalisation des figures 2 à 4, les éléments de raccordement électriques 26, 35 ou4O, 43 sont constitués par des éléments séparés qui, lorsqu'on utilise le tuyau de pression 13 comme gaine de protection du câble sont introduits dans les parties 14, 20 du dispositif d'accouplement de gaines qui est par ailleurs inchangé, ou qui sont reliés à ces éléments d'accouplement de façon amovible. A la figure 5 est représenté un câble à plusieurs âmes qui contient dans une gaine flexible 50 un faisceau constitué par exemple par quatre tuyaux 51. Les tuyaux 51 sont constitués chacun par un tuyau de pres- sion hydraulique de type classique. Au moins l'un de ces tuyaux de pression constitue une gaine de protection pour un câble électrique qui comprend les deux fils conducteurs 11 et 12. Les autres tuyaux de pression 51 servent à la transmission d'un fluide de pression hydraulique ou pneumatique. Tous les tuyaux de pression 51 sont protégés à l'intérieur d'une gaine flexible 50 qui est reliée d'un côté et par l'intermédiaire d'un manchon 52 à un élément d'accouple- ment 53 du dispositif d'accouplement par enfichage multiple. Le manchon 52 est relié sur un côté à la gaine 50 par ajustage serré ou analogue, alors que la gaine formant enveloppe est soutenue à l'intérieur par un manchon de support 54 de façon connue. Tous les tuyaux 51 comprennent à leur extrémité un élément d'enfichage 55 en forme de tête, au moyen duquel ils sont maintenus dans les alésages de réception d'une plaque de support 55 de façon à résister à la trac- tion mais à pouvoir tourner, cette plaque étant disposée à l'intérieur de l'élé- ment d'accouplement 53 en forme de boîtier et fixée au moyen d'un jonc 57. Ces dispositifs d'accouplement par enfichage multiple sont connus. L'essentiel est que la tête d'enfichage 55 du tuyau 51 dans lequel est disposé le câble électri- que soit pourvued'un élément de raccordement électrique 26 correspondant à l'élément de raccordement 26 de la figure 2. L'élément d'accouplement complémentaire 58 qui est fixé par exemple sur un boîtier 21 comprend pour chaque tête d'enfichage 55 un alé- sage axial de réception 59. A l'intérieur de l'alésage de réception 59 qui est destiné à la tête d'enfichage 55 pourvue de l'élément de raccordement électri- que 26 est disposé un élément de raccordement électrique correspondant 35 tel que celui de la figure 2, de manière que lorsque l'on ferme le dispositif d'ac- couplement par enfichage multiple 53, 58, on détermine en même temps que la liaison hydraulique ou pneumatique une liaison électrique des fils conducteurs du câble. Dans ce cas également, le dispositif d'accouplement 53, 58 est main- tenu fermement assemblé-à l'aide d'une fourche enfichable en U qui, par ses branches, est introduite dans les gorges 60, 61 qui viennent se placer face à face et qui sont prévues dans les éléments d'accouplement 53, 58. Dans-les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, l'élément d'accouplement complémentaire 20 ou 58 n'est pas nécessaire- ment monté sur un boîtier 21. Il peut également être fixé à d'autres éléments tels qu'à l'extrémité d'une autre section de gaine. A la place des éléments de raccordement électriques 35, 26, et lorsqu'il s'agit du dispositif d'accou- plement par enfichage multiple des figures 5 et 6, on peut également utiliser un dispositif d'accouplement électrique par enfichage tel que représenté aux figures 3 ou 4. Lorsqu'on a recours à ce dispositif d'accouplement à enfichage multiple, on a également la possibilité de faire passer sans interruption le câble électrique 10 ou les conducteurs 11, 12 dans le dispositif d'accouple- ment fermé 53, 58, comme représenté sur la figure 1.. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. - Câble électrique pourvu d'une gaine protectrice et destiné à la commande électro-hydraulique d'éléments de soutènement dans des travaux d'extraction minière souterrains, caractérisé en ce que le câble élec- trique (10) est disposé à l'intérieur d'un tuyau de pression hydraulique (13, 51) constituant la gaine de protection et qui comprend à son extrémité une ar- mature d'accouplement (16, 55) d'un dispositif d'accouplement de gaines (14, 20 ou 53, 58) constitué d'une manière connue en soi sous forme d'un dispositif d'accouplement par enfichage. 2. - Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit une fourche enfichable (25) ou analogue pour assurer la fixa- tion des éléments d'accouplement s'emboîtant les uns dans les autres du dispo- sitif d'accouplement de gaines constitué sous forme d'un accouplement par en- fichage. 3. - Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre nominal du tuyau de pression (13, 51) est supérieur d'au moins un à deux mm à celui du câble. 4. - Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le câble électrique isolé (10) est introduit dans le dispositif d'accouplement de gaines (14, 20 ou 53, 58) à l'état fermé. -20 5. - Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement de gaines (14, 20 ou 53, 58) est simultanément constitué sous forme d'un accouplement électrique, et de préférence d'un dispositif d'accouplement par enfichage. 6. - Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (16, 55) du dispositif d'accouplement de gaines qui est monté à l'extrémité de la gaine comprend un élément de raccordement électrique (26, 35, 40) auquel peuvent être raccordés électriquement les fils conducteurs électriques (11, 12) du câble. 7. - Câble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de raccordement électrique (26, 35, 40) est relié de façon amo- vible à l'élément d'accouplement (16, 55) du dispositif d'accouplement de gaines. 8. - Câble selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'élément de raccordement électrique (26, 35, 40) est disposé dans l'a- lésage interne (27) de l'élément de raccordement, de préférence de façon à pouvoir tourner librement, ou encore enchâssé dans l'alésage interne. 9. - Câble selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'élément de raccordement électrique (26, 35, 40) est constitué par un élément enfichable pourvu de fiches électriques ou de con- tacts femelles ou analogues. 10. - Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le tuyau de pression (13, 51) dans lequel est dis- posé le câble électrique est soumise une pression interne par un fluide de pression pneumatique ou hydraulique. 11. - Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le tuyau de pression (51) dans lequel est disposé le câble électrique (10) constitue la gaine conductrice d'un faisceau de gai- nes disposées à l'intérieur d'une gaine flexible (50) formant enveloppe. 12. - Câble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un tuyau conducteur (51) du faisceau de tuyaux sert au passage d'un fluide de pression alors qu'au moins un autre tuyau conducteur du fais- ceau de tuyaux contient un câble électrique. 13. - Câble selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la gaine (50) formant enveloppe et contenant le faisceau de tuyaux (51) peut être accoupléeau moyen d'un dispositif d'accouplement par enfichage multiple (53, 58) connuF en soi.