Brevet FR2501927A1 — publié le 19820917

Procédé de tirage de câbles en conduites La présente invention concerne le domaine de la pose d'un câble par tirage dans une conduite. Elle trouve une application particulièrement importante constituée par la pose de câbles de télécommunication par fibres optiques dont les propriétés sont susceptibles d'être af- fectées par les contraintes au cours du tirage. Les procédés traditionnels de pose des câbles, notamment en conduites multitubulaires, ne permettent guère de dépasser des longueurs de l'ordre de 300 m en général, de 600 m dans quelques cas favorables. Le facteur qui limite les longueurs de tirage est le frottement entre l'enveloppe du câble et la paroi de la conduite, qui lui-même détermine l'effort de tirage à exercer à l'ex- trémité du câble. Pour tenter de réduire le coefficient de frottement entre câble et conduite, on a utilisé divers procédés. On a notamment obtenu une lubrification en interposant une graisse neutre entre la conduite et la pièce en mouvement ou injecté un brouillard d'huile dans la conduite avant tirage. On a également réparti l'effort de tirage au long du câble et soulagé corrélativement l'effort appliqué à l'extrémité du câble en propulsant le câble, de forme adaptée, à l'aide de relais de tirage, également dénommés "chiens de tirage", munis de galets d'entraînement par friction et répartis le long du trajet du câble. Toutes ces solutions connues présentent des incon- vénients. Le graissage des conduites est une opération longue et pénible et la diminution du coefficient de frot- tement est en partie compensée par l'effet d'adhésion du câble à la conduite, dû à la graisse. Et la présence de graisse interdit de prévoir des chiens de tirage, car leurs galets glisseraient sur le câble. Ce dernier incon- vénient existe également en cas de lubrification par brouillard d'huile. Les chiens de tirage ne peuvent être utilisés que si l'on travaille à sec et leur emploi est coûteux, les relais devant être d'autant plus rapprochés que le coefficient de friction est augmenté par le travail à sec. - 2 - La présente invention vise à fournir un procédé de tirage répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il diminue les efforts de tirage tout en permettant d'utiliser des chiens de tirage pour de grandes longueurs. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé suivant lequel on constitue un tapis de billes de diamètre très inférieur à celui du câble entre les sur- faces du câble et de la conduite en déplacement relatif lors 1a du tirage. - Les efforts à exercer sont très diminués, puisque l'on substitue un roulement au glissement utilisé antérieu- rement; on augmente les longueurs de tirage possibles; on conserve la possibilité d'utiliser des chiens de tirage, qui peuvent être beaucoup plus espacés que dans les tech- niques antérieures, ce qui se traduit par une économie notable. Il suffit en effet d'éliminer les billes avant passage du câble sur les galets des chiens de tirage, par exemple au moyen de brosses. Pratiquement, les longueurs de Do pose ne sont plus limitées que par la capacité des tourets ou les possibilités de fabrication de câbles. Les billes utilisées seront généralement en maté- riau synthétique, notamment en polyamide ou polyéthylène. Leur diamètre pourra varier dans une plage assez large. Pratiquement, on pourra aller d'un diamètre de 0,1 mm, au-dessous duquel les défauts de géométrie des conduites deviennent prépondérants, jusqu'à un diamètre de l'ordre de 1 mm, au-delà duquel on se heurte à des difficultés de mise en place et de constitution d'un tapis. Dans la Pratique, les billes n'auront généralement pas un diamètre uni rorne. Cette répartition granulométrique, qu'imposent d'ailleurs les tolérances de fabrication, semble bénéfique: les petites billes restent dans les endroits à frottement élevé tandis que les plus grosses sont rejetées surles côtés, ce qui augmente la zone angulaire du câble porté par des billes. On pourra d'ailleurs prévoir des classes de billes, parmi lesquelles on choisira en fonction du diamètre du câble à tirer. A titre d'exemple, on peut prévoir une classe dont le diamètre va de 0,1 (ou mieux de 0,2) à 0, 4 mm et une classe allant de 0,4 à 1 mm. On choisira avantageusement des billes dont le diamètre est une fonction croissante du diamètre du câble. Pour un câble de diamètre compris entre 15 et 30 mm, on pourra notamment utiliser la première classe mentionnée ci- dessus; pour un câble ayant un diamètre comprise entre 60 et 80 mm, on pourra utiliser la seconde classe définie ci- dessus. Pour les dimensions intermédiaires, on peut envi- sager des billes dont la répartition granulométrique va de 0,2 à 0,5 mm. Les billes peuvent être mises en place par des procédés extrêmement divers. En particulier, lorsque les billes sont en matériau isolant, on peut les faire adhérer sur l'enveloppe du câble au fur et à mesure de l'avance de celui-ci en faisant passer le câble dans une zone chargée en billes, après dépôt de charges électriques sur l'enveloppe isolante du câble ou après humidification de cette enveloppe. On peut aussi constituer le tapis de billes sur la paroi de la conduite par soufflage de billes en suspension depuis une extrémité de la conduite, soufflage qui peut se faire sous une pression variable, d'abord élevée pour propulser les billes dans la partie la plus éloignée du point d'injec- tion, puis sous pression réduite. En règle générale, les billes seront en un matériau de dureté inférieure à celle de l'enveloppe du câble et à celle de la conduite, pour éviter une dégradation sous leur action. Comme indiqué plus haut, la mise en oeuvre du pro- cédé suivant l'invention n'exclut pas l'utilisation de chiens de tirage. On peut effectuer la pose en tirant sur la partie terminale du câble et en entraînant ce câble à l'aide de relais placés en des points répartis le long de la conduite. Dans ce cas, on élimine la majeure partie au moins des billes entraînées par le câble en amont de chaque relais et on réinjecte ces billes en aval du relais. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de divers modes d'exécution de l'in- vention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La des- _4_ cription se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe montrant comment s'effectue le tirage de câble en grande longueur, à l'aide de relais de tirage suivant un processus classique; - la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif d'injection de billes en conduite, destiné à la mise en oeuvre d'un premier mode d'exécution de l'invention; - la figure 3 est un schéma de principe montrant un dispositif d'élimination et de récupération au moins partielles des billes en vue de l'utilisation d'un relais de tirage; - - les figures 4, 5 et 6 sont des schémas de prin- cipe montrant des dispositifs de constitution d'un tapis de billes par dépôt des billes sur le câble au fur et à mesure de son tirage (figures 4 et 5) ou dans la conduite avant tirage (figure 6). Avant de décrire l'invention, on rappellera brièvement comment s'effectue à l'heure actuelle le tirage - de câble en grande longueur à sec. On utilise alors une installation du genre montré en figure 1. Le touret 10 de câble Il à poser est placé à proximité de l'accès 12 à partir duquel doit s'effectuer le tirage vers une chambre 13, dans une conduite 14 généralement multitubulaire. Des jeux de galets 15 et 16 sont prévus pour guider le câble à l'entrée de la conduite et la câblette de tirage à la sortie. Un treuil 17 permet d'exercer, sur l'extré- mité du câble, par l'intermédiaire de la câblette, une force de tirage. L'installation montrée en figure 1., destinée au tirage de longueurs importantes, comprend des relais de tirage intermédiaires 18'et 19. Une commande électrique centrale 20 permet de synchroniser l'entraîne- ment des divers galets. Ce procédé classique permet de tirer des câbles sur des longueurs qui dépendent de ce dernier, mais ne peuvent guère dépasser 600 m sauf dans des conditions particulièrement favorables. De plus, les efforts à exercer sur le câble, et donc les contraintes subies par celui-ci, sont élevés. Ces deux inconvénients sont parti- culièrement graves lorsque l'on veut poser des câbles à - 5 - fibres optiques, car les épissures nécessaires à l'extré- mité de chaque tronçon se traduisent par des pertes et les contraintes exercées sur les fibres peuvent modifier leurs caractéristiques. Le problème des pertes devient d'autant plus aigu que l'on cherche à travailler avec des longueurs d'ondes élevées, égales ou supérieures à 1,3 micron. On décrira des exemples de dispositions qui per- mettent de multiplier par un facteur de l'ordre de 5 les longueurs de tirage. Dans tous les modes de réalisation qui vont maintenant être décrits, on constitue un tapis de billes entre le câble et la conduite, les billes étant en un maté- riau un peu moins dur que celui de la conduite et celui de l'enveloppe du câble. Dans la pratique, la conduite est fréquemment en chlorure de polyvynile, tandis que l'enve- loppe du câble est en polyéthylène haute densité ou basse densité. Dans ce cas, on sera généralement amené à utiliser des billes en matériau polymère. On choisira avantageuse- ment un matériau dont le coefficient de frottement est relativement faible car, s'il y a écrasement d'une fraction des billes, on réduit ainsi les frottements de glissement qui restent de toute façon faibles, car l'aire sur laquelle s'exerce un frottement se réduit à la somme des surfaces des billes écrasées. Comme on l'a indiqué plus haut, les billes peuvent être mises en place soit dans la conduite avant introduc- tion du câble, soit sur le câble au fur et à mesure de son entrée dans la conduite. La figure 2 montre un dispositif permettant d'introduire les billes avec une homogénéité satisfaisante tout le long de la conduite par injection pneumatique. Ce dispositif comprend un corps tubulaire 21 dans lequel est placé un venturi 22. Une des extrémités du corps est prévue pour s'emboîter dans une conduite 14. L'autre extrémité est munie d'un raccord 29 de type standard, prévu pour recevoir un tuyau d'amenée d'air sous pression. Sur le corps 21 est fixé un réservoir 23 en forme de trémie munie d'un couvercle d'obturation 24. Un conduit reliant - 6 - la partie basse du réservoir 23 au col du venturi est muni d'un siège coopérant avec un obturateur 25. Une tige filetée porte l'obturateur et fait saillie hors du couvercle, pour permettre le réglage de la position de l'obturateur à l'aide d'un bouton moleté 26. Un volet rotatif 27 permet de dégager ou de fermer une ouverture prévue dans-le cou- vercle 24. Le réservoir est avantageusement en matière transparente pour permettre une surveillance visuelle du niveau de la masse de billes 28 qui l'occupe. Le venturi 22 et le couvercle 24 peuvent être fixés au moyen de vis permettant un démontage facile. La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention à l'aide du dispositif de la figure 1 est la suivante. Le dispositif est mis en place à l'extrémité de la conduite 14 dans laquelle on veut constituer un tapis de billes. Le raccord 29 est relié à une source d'air comprimé munie d'un manodétendeur. Le tronçon de conduite sur lequel on doit constituer le tapis de bille est ensuite délimité, par exemple par un grillage terminal. Les billes placées dans le dispositif 28 seront choisies en fonction de nombreux paramètres, tels que la nature de l'enveloppe du câble et de la conduite, la rugo- sité de la paroi de celle-ci et le diamètre du câble. Un diamètre moyen des billes de l'ordre du centième du diamètre du câble donnera fréquemment de bons résultats. Toutefois, il est préférable de ne pas descendre au-dessous d'un diamètre de 0,1 mm, du fait notamment de la rugosité des conduites courantes, et de ne pas dépasser 1 mm, pour des questions de mise en place. Le tapis de billes est ensuite constitué progres- sivement, à partir de la zone de la conduite la plus éloi- gnée du dispositif. Pour cela, on injecte les billes sous une-pression d'air que l'on diminue au fur et à mesure de la mise en place. Le débit de billes est réglé en agissant sur l'obturateur 25. On arrive ainsi à obtenir un tapis de billes suffisamment régulier pour éviter la présence de brèches. La pratique a montré toutefois que, lorsque l'on- utilise des billes de relativement grand diamètre, ce résultat n'est atteint qu'à condition de diminuer progres- - 7 - sivement la pression d'injection au fur et à mesure de la mise en place. Les billes étant aspirées par la dépression qui règne au col du venturi, on devra générale- ment compenser la variation de pression motrice par ajustage de la section de passage des billes. Des essais effectués dans des conditions repré- sentatives du tirage réel de câbles en conduite rectiligne avec traction uniquement sur l'extrémité (c'est-à-dire suivant la technique la moins coûteuse), ont montré que les coefficients de frottement étaient réduits dans des propor- tions considérables. Le tableau ci-dessous montre les coeffi- cients de frottement au tirage d'un câble de 52 mm de diamètre extérieur en conduite de chlorure de polyvinyle de 80 mm de diamètre Polyéthylène hd Polyéthylène bd Tirage à sec 0,25 à 0,35 0,40 à 0,60 Câble huilé 0,10 à 0,15 0,20 à 0,30 Câble sur lit de 0,045 à 0,06 0,05 à 0,06 microbilles On voit que, quelle que soit la qualité du polyéthylène constitutif de l'enveloppe du câble, le coefficient de frottement est divisé par 5 environ par suite de la mise en oeuvre de l'invention. Cette diminution permet, dans des conduites homo- gènes, de multiplier par un facteur qui sera généralement compris entre 4 et 6 la longueur de tirage possible. Si le câble tiré doit traverser plusieurs chambres d'accès intermédiaires dans lesquelles sont disposés des relais de tirage (disposition montrée en figure 1), il est nécessaire d'éviter la formation d'un gainage de billes - 8 - entre les galets d'entraînement des relais et l'enveloppe du câble. Pour cela, il est possible d'éliminer et de récupérer une fraction au moins des billes à l'aide de moyens de nature très diverse. Dans le mode de réalisa- tion montré en figure 3, cette récupération s'effectue à l'aide d'un jeu de brosses fixes 30 sur lesquelles frotte le câble en amont du relais de tirage 18. Un bac 31 per- met de récupérer les billes détachées par les brosses. Dans le cas o la conduite a un parcours très sinueux, on peut par ailleurs injecter dans la conduite un brouillard d'eau ou d'huile de façon que les billes se collent sur toutes les parois de la conduite plutôt que de se déposer préférentiellement sur le fond. Ainsi, les frottements sont diminués même lorsque le câble porte contre les côtés ou la partie haute de la conduite. Mais cette solution implique évidemment que le tirage ne s'effec- tue qu'en extrémité. Dans les variantes de réalisation montrées en figures 4 et 5, les billes sont placées sur le câble avant entrée de celui-ci dans la conduite. On peut faire adhé- rer les billes au câble par divers moyens, et notamment par voie électrostatique (à condition que les billes et l'enveloppe soient isolantes) et par humidification. La mise en oeuvre du procédé électrostatique est extrêmement simple. Dans le cas montré en figure 4, des charges électrostatiques sont déposées sur le câble 11 à l'aide de brosses 32 en matériau isolant. Ces brosses rotatives 32 sont placées en amont d'un réservoir 34 occupé par une masse de billes 35 et percé d'ouvertures de passage du câble. Un tel système peut être combiné avec celui montré en figure 3 au niveau des chambres d'accès intermédiaires. Dans le cas montré en figure 5, le câble 11 est recouvert d'un brouillard d'eau par pulvérisation à un emplacement situé en amont d'un réservoir de billes 36 qu'il traverse avant de pénétrer dans la conduite 14. L'humidification peut s'effectuer à l'aide de pulvérisa- teurs classiques 37, munis d'une alimentation en air comprimé 38, qui transforment l'eau admise par une alimentation 250 1927 - 9 - 39 en un brouillard de fines goutelettes. Au lieu de faire passer le câble dans un réservoir 34 ou 36, on peut le faire circuler à un emplacement dans lequel on maintient une pluie de microbilles en provenance S d'une trémie. Cette solution permet généralement d'obtenir un revêtement plus homogène que la précédente. Mais, comme la précédente, elle ne permet pas de constituer un lit de billes de diamètre proche de la limite supérieure de 1 mm mentionnée plus haut. On peut utiliser des solutions autres que le soufflage pour constituer un lit de billes dans la conduite avant tirage du câble, bien que le soufflage paraisse la solution la plus avantageuse. On peut notamment tirer un réservoir de distribution de billes à l'aide d'un filin le long de la conduite. Cette solution a toutefois l'incon- vénient d'être longue et de ne constituer un lit que sur le fond de la conduite, de sorte que le frottement sur les côtés et en haut de la conduite ne sont pas réduits. Cette solution aura donc surtout de l'intérêt en cas de parcours de longueur modérée. L'invention ne se limite évidemment pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toutes variantes restant dans le cadre des équivalences. - 10 - Revendications 1. Procédé de tirage de câble (11) en conduite (14), caractérisé en ce que l'on constitue un tapis de billes de diamètre très inférieur à celui du câble entre les surfaces du câble et de la conduite en déplacement relatif lors du tirage. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait adhérer les billes à la surface du câble ou de la conduite, avantageusement par voie électrostatique ou humidification. 3. Procédé suivant la revendication 2. caractérisé en ce que l'on fait adhérer les billes à l'enve- loppe du câble au fur et à mesure de l'avance de celui-ci par passage du câble dans une zone chargée en billes, après dépôt de charges électriques à l'aide de brosses mobiles (32) sur l'enveloppe isolante du câble ou après humidifica- tion de l'enveloppe. 4. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce-que l'on constitue le tapis de billes sur la paroi de la conduite par soufflage de billes en suspen- sion depuis une extrémité de la conduite. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on souffle les billes sous une pression variable, d'abord élevée pour propulser les billes dans la partie la plus éloignée du point d'injection, puis sous pression réduite. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise des billes en matériau isolant électrique, avantageusement en matière synthétique polymère, de dureté intérieure à celle de l'enveloppe du câble et de la conduite. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'on utilise des billes en polyamide, polyester, ou polyéthylène de diamètre compris entre 0,1 et 1 mm. -8. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'on donne aux billes un diamètre fonction croissante du diamètre du câble, variable entre 0,1 et 0,4 mm pour un diamètre de câble 250 1927 - il - compris entre 15 et 30 mm, jusqu'à un diamètre allant de 0,4 à 1 mm pour un câble ayant un diamètre compris entre et 80 mm. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise des billes ayant un diamètre de l'ordre du centième du diamètre du câble. 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, suivant lequel on effectue le tirage par traction sur la partie terminale du câble et par entraînement du câble à l'aide de relais de tirage (18) placés en des points répartis le long de la conduite (14), caractérisé en ce que l'on élimine la majeure partie au moins des billes entraînées par le câble en amont de chaque relais (18). 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, mettant en oeuvre des relais de tirage intermédiaires, caractérisé en ce que l'on élimine la majeure partie au moins des billes entraînées par le câble en amont de chaque relais, par exemple par brossage, et en ce que l'on réinjecte ces billes en aval du relais.