Brevet FR2513427A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne les câbles électri- ques et éléments analogues à élément minéral, c'est-à-dire des éléments du type qui comporte un ou plusieurs fils con- ducteurs électriques entourés d'une gaine métallique tubulaire et isolés par rapport à la gaine par un remplissage d'une matière isolante en poudre tassée. On appelle simplement "câbles électriques à isole- ment minéral" de tels éléments dans la suite du présent mémoire, mais ce terme comprend non seulement les câbles destinés à transmettre les courants électriques dans toutes les appli- cations, mais aussi des éléments de construction du type indiqué précédemment et destinés à d'autres applications, par exemple à des câbles de détection ou de chauffage, notamment les éléments de chauffage électrique à fi Usgainéset des câbles de thermocouples L'invention concerne aussi la fabrication de ces éléments. La poudre d'une matière isolante qui est couramment utilisée est l'oxyde de magnésium, soit fondu, soit calciné, soit sous forme de magnésie lavée à l'eau de mer, et, bien que l'oxyde de magnésium ait une résistance élevée au percement lorsqu'elle est sèche, la présence d'une quantité même faible d'humidité peut notablement réduire cette propriété. En conséquence, la pénétration de l'humidité pose un problème important, surtout dans le cas des câbles destinés à fonctionner à haute tension Dans le cas des câbles d'ali- mentation électrique, il est donc recommandé que les extrémités des tronçons de câble qui sont stockés portent des dispositifs temporaires étanches destinés à réduire la pénétration de l'humidité Néanmoins, avant la formation d'une terminaison dans un tronçon de câble stocké qui doit être utilisé, il faut obligatoirement découper une partie appréciable, pouvant at- teindre 300 min dans certains cas, aux extrémités du câble afin que la poudre humide qui pourrait affecter les propriétés isolantes du câble, soit retirée Il s'agit manifestement d'un gaspillage En outre, les terminaisons formées dans ce type de câble ainsi que dans d'autres doivent recevoir des dispositifs efficaces d'étanchéité afin que toute pénétration ultérieure 2 2513427 d'humidité en cours d'utilisation soit évitée. L'invention concerne un câble électrique à isolant minéral dont le remplissage de poudre isolante est imprégné d'une certaine quantité d'une matière hydrophobe qui a été introduite dans la poudre sous forme liquide La matière hy- drophobe liquide est facilement absorbée par la poudre et une quantité même faible du liquide suffit à la réduction de la pénétration de l'humidité d'une manière importante. La matière hydrophobe est de préférence une silicone liquide et elle est avantageusement présente à raison de 0,03 à 0,6 % du poids de la matière isolante, par exemple de l'ordre de 0,11 %. La matière hydrophobe liquide doit avoir évidemment des propriétés d'isolement électrique telles qu'elle n'ait pas d'effet nuisible sur les propriétés isolantes de la poudre de remplissage. La matière hydrophobe forme probablement un revê- tement autour des particules de poudre et elle constitue donc une barrière s'opposant à la pénétration ultérieure d'humidité, et on constate qu'un diméthylpolysiloxane liquide, par exemple vendu par Dow Corning Limited sous la dénomination de fluide silicone n'17, est une matière hydrophobe particulièrement efficace à cet effet Ainsi, un câble ayant un remplissage contenant 1 à 20 cm 3 d'un tel liquide ajouté par fractions de 5,0 kg de poudre d'oxyde de magnésium ne présente pas de pénétration notable d'humidité même après de nombreuses se- maines de stockage, sans que des dispositifs protecteurs sé- parés d'extrémité soient nécessaires. Ainsi, un câble selon l'invention peut être stocké sans dispositif protecteur temporaire aux extrémités et, lors- que le câble doit être utilisé, il n'est pas nécessaire que l'extrémité soit découpée plus que ne l'impose la formation matérielle de la terminaison nécessaire, car de la poudre humide n'a pas à être retirée. En outre, non seulement l'incorporation du diméthyl- polysiloxane liquide dans le remplissage n'a pas d'effet nuisible sur les propriétés d'isolement électrique du remplissage mais encore on constate en fait qu'elle améliore la résis- tance au percement électrique du remplissage, surtout aux tensions élevées, sans doute à cause de l'exclusion de l'hu- midité libre sur toute la longueur du câble. La gaine peut être formée de façon continue à par- tir d'une bande d'un métal ductile, par pliage de la bande sous forme tubulaire et soudage de ses bords, avec introduc- tion simultanée de la matière sèche de remplissage et d'un ou plusieurs fils conducteurs dns le tube de gaine ainsi formé, la matière hydrophobe liquide étant ainsi introduite à ce moment séparément de la poudre d'isolement. Dans ce cas, le fil conducteur ou chaque fil con- ducteur peut être guidé dans la gaine par un tube correspon- dant de guidage, et la matière hydrophobe liquide peut aussi être introduite dans la gaine par un ou plusieurs tubes de guidage, bien qu'un tube séparé de distribution puisse aussi être utilisé à cet effet. La poudre d'isolement est avantageusement intro- duite dans le tube de la gaine par un tube de distribution dont la sortie se trouve en aval du point de soudure afin que celle-ci ne soit pas contaminée, la matière hydrophobe liquide étant aussi transmise dans le tube de la gaine, soit par les tubes de guidage des fils conducteurs, soit par un tube séparé de distribution, aboutissant en aval de la soudure. Après introduction d'un ou plusieurs conducteurs et de la poudre de remplissageet du liquide, le diamètre du tube de la gaine est habituellement réduit par passage dans une série de filières ou de cylindres de rétreinte, et dans des fours de recuit, d'une manière connue. Une matière hydrophobe liquide, lorsqu'elle est utilisée, présente en outre l'avantage de jouer le rôle d'un lubrifiant, pendant les opérations ultérieures de rétreinte et de recuit, si bien que l'abrasion du ou des fils conduc- teurs et de la face interne de la gaine est fortement réduite. En conséquence, l'adhérence importante de la poudre de remplissage aux fils conducteurs, observée souvent dans le cas des câbles métalliques à isolant minéral fabriqué jusqu'à présent, est pratiquement supprimée, et la poudre libre restant aux surfaces des fils conducteurs ou à la surface interne de la gaine peut être retirée sans difficulté lors de la formation d'une terminaison. Cependant, d'autres aryl ou alkylpolysiloxanes liquides ou leurs mélanges ou d'autres matières hydrophobes liquidesisolantes de l'électricité convenables peuvent être utilisés comme adjuvants de la poudre de remplissage dans un câble électrique à isolant minéral, selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages d'un câble électrique à isolant minéral selon l'invention et de sa fa- brication ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'un câble la figure 2 est une élévation schématique, avec des parties arrachées, d'un mode de réalisation d'appareil de fabrication du câble; et les figures 3 et 4 sont respectivement une vue en plan avec des parties arrachées et une coupe, à plus grande échelle de différentes parties de l'appareil de la figure 2. Le câble représenté sur la figure 1 a une gaine externe 1 formée d'une bande de cuivre repliée sous forme tubulaire et soudée à l'arc sous argon protecteur le long des bords adjacents Le tube 1 de la gaine contient plusieurs fils conducteurs 2 (au nombre de deux dans l'exemple considéré) séparés l'un de l'autre et du tube 1 par un remplissage d'une poudre d'oxyde de magnésium fondu 3, la poudre étant tassée autour des conducteurs, après l'introduction de la poudre et des conducteurs dans le tube de gaine ainsi formé, au cours d'une série d'étapes de rétreinte suivies chacune d'une étape de recuit et de trempe, de manière connue. Selon l'invention, la gaine 1 contient, en plus de la poudre d'oxyde de magnésium, une certaine quantité d'un diméthylpolysiloxane qui a été introduit dans la gaine sous forme liquide afin qu'il pénètre dans la poudre 3 d'oxyde de magnésium entourant les fils conducteurs 2. Le diméthylpolysiloxane liquide est introduit dans le tube 1 de la gaine à raison de 3,5 cm 3 de liquide par fractions de 5,0 kg de l'oxyde de magnésium en poudre, et on constate que cette quantité de liquide, bien que très faible, donne une qualité hydrophobe très nette au remplis- sage qui résiste à la pénétration de l'humidité, et empêche toute détérioration importante des propriétés isolantes du remplissage à proximité des extrémités découpées du câble, pendant de longues périodes et sans que des dispositifs supplémentaires d'étanchéité soient nécessaires, soit pendant 1 (; le stockage, soit lors de la formation ultérieure des termi- naisons. En conséquence, lors de la formation d'une termi- naison, il n'est pas nécessaire que l'extrémité du câble soit découpée plus que ne l'impose la formation matérielle de la terminaison. Le câble peut être fabriqué au cours d'un procédé continu, décrit en référence aux figures 2 à 4. Au cours d'un tel procédé, la gaine 1 du câble est formée de manière continue à partir d'une bande la de cui- vre, soigneusement dégraissée,par l'intermédiaire d'une machine de formation d'un tube (non représentée) qui replie la bande qui avance vers le bas afin qu'elle forme un tube, et d'une tête 4 de soudage à l'arc sous argon protecteur qui soude les bords adjacents de la bande Le tube 1 ainsi formé, dans le- quel les fils conducteurs 2 et la poudre 3 d'oxyde de magné- sium ont été introduits, descend verticalement vers une ma- chine de rétreinte qui réduit le diamètre du tube et comprime la poudre de remplissage autour des fils conducteurs Le tube réduit est alors transmis à un four de recuit puis à un ré- servoir de trempe à l'eau dans lequel le câble est replié en forme de chaînette et continue à se déplacer ensuite hori- zontalement dans des machines de rétreinte, des fours de recuit et des cuves de traitement placés ensuite Les machines de rétreinte et l'appareillage associé ne sont cependant pas représentés sur les dessins par raison de simplicité. Les fils conducteurs 2 qui sont aussi soigneusement dégraissés avant introduction dans le tube 1 de la gaine, Z 513427 descendent de façon continue dans le tube lorsque celui-ci est formé, sous la commande de deux tubes verticaux 5 de guidage positionnés rigidement aux emplacements voulus dans un tube 7 de distribution de poudre qui transmet la poudre d'oxyde de magnésium La poudre est introduite dans le tube 7 de distribution à partir d'une trémie 7 dont le contenu est renouvelé par un transporteur vibrant 9 qui est lui-même alimenté par un réservoir de poudre. Les extrémités inférieures du tube 7 de distribution et des tubes 5 de guidage aboutissent au-dessous de la soudure si bien que la poudre 3 d'oxyde de magnésium est en fait in troduite dans le tube déjà formé et soudé et ne contamine donc pas la soudure. Les tubes 5 de guidage sont de préférence placés comme indiqué sur la figure 4, de part et d'autre du plan contenant l'axe du tube 1 et la tête 4, et un tube supplé- mentaire 10, introduisant de l'argon dans le tube de la gaine et maintenant ainsi une atmosphère inerte dans la région de la soudure, descend-dans le tube 7 de distribution de poudre près des bords de la soudure du tube 1, l'extrémité inférieure communiquant avec la zone de la soudure par un orifice 11 formé dans la paroi du tube de distribution L'orifice 11 est rac- cordé de façon étanche à ses bords au tube 10 de distribution d'argon afin que la poudre d'oxyde de magnésium ne puisse pas s'échapper au voisinage de la soudure. Selon l'invention, le diméthylpolysiloxane liquide, par exemple le fluide de silicone N O 17 de Dow Corning est introduit dans la poudre de remplissage et transmis avec un débit réglé par des tuyauteries 6 de petit diamètre interne dans les tubes 5 de guidage des conducteurs à partir d'un réservoir non représenté et à l'aide d'une pompe * 8 ayant un faible débit réglable Dans un exemple particulier dans lequel le diamètre du tube 1, avant rétreinte, est de l'ordre de mm et dans lequel la vitesse de déplacement initialeen face de la tête 4 de soudage est d'environ 2 m/min, la poudre d'oxyde de magnésium étant transmise au tube 7 de distribution à rai- son d'environ 1,0 kg/min, le diméthylpolysiloxane est introduit dans les tubes 5 de guidage des conducteurs à raison de 0,7 cm 3/min, bièn que ce rapport ne soit pas primordial. Bien qu'on ait décrit une opération de formation d'un câble en direction verticale, l'invention s'applique aussi aux câbles à isolant minéral formés dans un procédé dit "horizontal" dans lequel la bande qui doit former le tube de la gaine, et les fils conducteurs avancent horizontalement devant l'emplacement de soudage Dans ce cas, le diméthyl- polysiloxane liquide est avantageusement introduit dans la poudre de remplissage par un tube séparé de distribution. REVENDICATIONS l Câble électrique à isolant minéral, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un fil conducteur de l'électricité ( 2) entouré dans une gaine métallique tubulaire ( 1) et isolé par rapport à celle-ci par un remplissage ( 3) d'une poudre tassée d'une matière isolante, le remplissage étant imprégné d'une quantité d'une matière hydrophobe qui a été introduite dans la poudre sous forme liquide. 2 Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière hydrophobe est une silicone liquide. 3 Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière hydrophobe est un diméthylpolysiloxane liquide. 4 Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le remplissage ( 3) de poudre de matière isolante contient de la poudre d'oxyde de magnésium contenant 0,03 à 0,6 % en poids de diméthylpolysiloxane liquide, par rapport au poids de l'oxyde de magnésium. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il contient environ 0,11 % de diméthylpolysiloxane liquide par rapport au poids de l'oxyde de magnésium. 6 Procédé de fabrication d'un câble électrique à isolant minéral, caractérisé en ce qu'il comprend le pliage continu d'une bande (la) d'un métal ductile sous forme tubu- laire et le soudage de ses bords afin que la bande forme la gaine ( 1), et l'introduction, dans la gaine formée, d'un ou plusieurs fils conducteurs ( 2),d'un remplissage ( 3) de poudre d'oxyde de magnésium et d'une silicone liquide, puis la ré- duction du diamètre de la gaine formée. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la silicone liquide est un diméthylpolysiloxane liquide et elle est introduite dans la gaine à raison de 1,0 à ,0 cm 3 par fractions de 5,0 kg de poudre d'oxyde de magnésium. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diméthylpolysiloxane liquide est introduit dans la gaine à raison d'environ 3,5 cm par fractions de 5,0 kg de poudre d'oxyde de magnésium. 9 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conducteur ou chaque conducteur ( 2) est guidé dans la gaine par un tube respectif ( 5) de guidage, et la silicone liquide est aussi introduite dans la gaine par le tube de guidage ( 5). 10 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poudre d'oxyde de magnésium est introduite dans la gaine ( 1) par un tube de distribution ( 7) dont la sortie est placée en aval de la soudure, et la silicone liquide est aussi introduite dans la gaine en aval de la soudure.