Brevet FR2563366A1 — publié le 19851025

Câble électrique de puissance à un ou plusieurs conduc teurs ". L'invention concerne un câble électrique de puissance à un ou plusieurs conducteurs, en particulier câble exécuté flexible pour l'alimentation en énergie de consommateurs changeant d'emplacements, comportant une armature qui se trouve sur les conducteurs, faite d'un ou plusieurs lits concentriques de fils, torons, ou d'un treillis, ainsi que, comme gainage extérieur, une enveloppe extrudée par-dessus. Les câbles de transport d'énergie électrique présentent fréquemment sur les conducteurs, ce qui est désigné par une armature. I1 s'agit de lits concentriques, constitués par exemple de rubans, de fils, ou même de toiles d'acier, qui ont à remplir les rôles les plus variés, mécaniques, mais aussi, électriques. Ainsi, le rôle d'une armature est de protéger les conducteurs ainsi que l'enveloppe du câble contre les détériorations par un choc ou une pression, au cours du transport ou lors de la pose, mais aussi d'assurer que, dans ce cas, une contrainte due à une augmentation de la traction n'entrai- ne pas une détérioration des conducteurs.De plus, l'armature assure toutefois la fonction de blindage, sous la forme de ce qui est appelée armature de protection contre l'induction, pour éviter les tensions dans des cables ou installations adjacentes, en raison de courants de défaut, ou d'une terre. La protection mécanique des conducteurs est particulièrement difficile à assurer quand les câbles en question ou conducteurs ont à alimenter en énergie des consommateurs changeant d'emplacements. Les cables et conducteurs sont ici soumis à des contraintes mécaniques très dures, changeant fortement, qui sont difficiles à contrôler et ne sont pas toujours prévisibles. A cela s'ajoute que l'armature ne doit pas, ou au moins pas sensiblement, avoir un effet sur la flexibilité du câble ou des conducteurs. De tels cas de ce genre sont ceux, par exemple, de l'alimentation des ponts-roulants, des appareils de levage, des excavateurs et autres, mais aussi les cables destinés à des appareils pour travaux miniers, qui changent d'emplacement, et à qui sont posées des exigences particulières au point de vue de la résistance à l'arrachement tout en demandant une flexibilité élevée.Ainsi, certains de ces conducteurs d'alimentation Sont, en service, continuellement enroulés sur un tambour et déroulés, déviés par des rouleaux, ou guidés autrement de force. Dans les modes courants de réalisation, les cables, ou conducteurs, sont en conséquence pourvus d'armatures métalliques ayant sensiblement la forme de lits de fils concentriques placés sur les conducteurs, ou, ils sont pourvus, par exemple, d'un treillis de fibres, qui doit empêcher, mêxe s'il se produit de très fortes contraintes mécaniques, un effort excessif des conducteurs et de l'âme du cable. Bien que les treillis de fibres présentent une résistance à l'arrachement élevée, et donc sont en mesure de résister à des sollicitations dans le sens axial, ils n'ont pas d'effet contre les sollicitations -par choc dans le sens radial, de sorte que pour des câbles flexibl-es soumi.s à des sollicitations particulièrenent inportantes, les armatures en fil d'acier sont toujours encore utilisées. L'inconvénient est ici que, sous de fortes sollicitations à la flexion, des fils séparés, d'un treillis de fil d'acier par exemple, se brisent, et que leurs extrémités sortent à l'extérieur ou peuvent pénétrer dans l'amie du câble et provoquer des courts circuits.Le lit de fils métalliques peut être recourt d'un rubanage, par exemple d'un ruban de soie de verre résistant à la flamme ; ces rubans de soie de verre ne répondent pas toujours, en raison de leur fragilité bien connue, aux exigences qui leur sont posées, abstraction faite de ce que ltenseloppe en matière plastique qui se trouve au-dessus du rubanage, sans être fixée sur l'armature, est libre et, en cas de sollicitations à la flexion du câble ou du conducteur, se déplace facilement. Il a aussi été déjà fabriqué des treillis d'un mélange de fils d'acier et de cuivre. L'inconvé- nient est ici que, si la résistance à la traction augmente, c'est-à-dire si l'on augmente la proportion et la résistance de l'acier. la flexibilité du câble ou du conducteur laisse à désirer et que, de plus, le poids augmente. L'invention a en conséquence pour objet de trouver une possibilité pour supprimer, dans une large mesure, les détériorations des armatures des câbles et conducteurs par des sollicitations mécaniques changeant fortement. t cet effet, l'invention propose que les fils métalliques. torons ou treillis soient constitués par des fils non-métalliques à haute résistance à la traction, câblés ou torsadés avec des fils métalliques. La qualité et la durée de vie d'un câble ou d'un conducteur ainsi constitué sera sensiblement augmentée. Le remplacement des fils d'acier connus par un fil isolant à haute résistance à l'arrachement évite les courts-circuits provoqués dans le câble par les ruptures de fils. Si le fil retors ou le fil est fait d'une matière qui ait une bonne aptitude à adhérer à la matière de l'enseloppe qui entoure le câble, la liaison mécanique enseloppe/treillis exigée lorsqu'on tire le câble est obtenue. Une autre solution du problème posé peut être trouvée suivant l'invention, en outre, en ce que les brins du treillis sont des fils métalliques conducteurs de l'électricité, ainsi que des fils non métalliques à haute résistance à la traction. Les cables ou conducteurs fabriqués suivant l'invention, par exemple des conducteurs sous caoutchouc, sont1 pour une neme résistance à la traction et une même conductivité dans le treillis, sensiblement plus légers et plus flexibles et on eentuel- lement aussi un diamètre extérieur plus petit que des conducteurs avec les treillis acier-cuisre connus. Dans l'exécution de 1 'invention,il est apparu avantageux que les fils non-métalliques à haute résistance à la traction soient des fils de matières son thétiques à base de co- ou homo-polyamides souvent désignés comme étant des polyaramides, qui sont vendus sous la désignation commerciale de "Kevlar". Les fils métalliques conducteurs de l'électricité seront avantageusement constitués, en raison de l'élévation de la conductivité exigée, de cuivre ou d'aluminium. Ils peuvent toutefois aussi etre fabriqués avec des alliages de ces métaux. I1 s'est aussi avéré avantageux que, dans un perfectionnement de l'invention, les brins du treillis de matières différentes s'étendent toujours dans un treillis, dans des sens différents. Ainsi, les fils de cuivre et les fils isolants peuvent s'étendre aussi bien en tournant à droite qu'en tournant à gauche, on peut aussi faire en sorte que les fils métalliques par exemple tournent seulement à gauche et les fils isolants seulement à droite. Les brins du treillis eux-memes peuvent être constitués de fils ou fils métalliques normalement assemblés, ou encore, ils sont, dans l'exécution de l'invention, torsadés ou câblés en torons. PLusieurs de ces torons peuvent, à leur tour, être assemblés, de sorte qu'un brin de treillis est constitué, par exemple de deux ou trois torons. S'écartant de ces procédés, il pe-ut aussi parfois être avantageux d'établir les brins métalliques du treillis à partir de fils métalliques qui sont câblés ou tressés sur un noyau isolant. Au lieu de fils métalliques, il a été constaté qu'il était avantageux aussi d'utiliser des rubans métalliques, tels que des rubans en cuivre. Les fils isolants à haute résistance à la traction peuvent être, dans un perfectionnement de l'invention, des fibres non traitées mais aussi des fibres traitées avec un adhésif. Ces adhésifs servent à augmenter la résistance à l'arrachement d'un faisceau de fibres et/ou à donner une meilleure adhérence si un faisceau de fibres de ce genre est incorporé dans des mélanges de matières plastiques ou de caoutchouc. Des gaines supplémentaires, de préférence conductrices, servent aussi à obtenir le même effet dans la réalisation de l'invention, quand elles sont appliquées sur les brins du treil-lis. Dans la confection du treillis suivant l'invention, il y a lieu de veiller à ee que les parties constituantes conductrices se croisent suffisamment souvent à de courts intervalles, afin que soit remplie sur toute la longueur, la fonction électrique associée9 de conducteur de surveillance. A cet effet, il peut souvent y avoir avantage à disposer sur et/ou sous le treillis des couches conductrices, des rubans conducteurs par exen- ple. Des câbles établis suivant l'îniention conviennent particulièrement pour être mis en service dans des conditions difficiles, par exemple pour l'ali.en- tation en énergie des travaux miniers. Les défaillances de câble qui rendent nécessaire un remplacement de ce câble sont cause de dépenses importantes, de sorte qu'il est demandé des câbles de haute qualité et de longue durée. Un câble, établi suivant l'invention, comportant un treillis de fils de cuivre et de fils non-métalliques à haute résistance à la traction, apporte une contribution essentielle à la satisfaction de cette demande. I'invention sera mieux comprise d'après la description ci-après d'un exemple de réalisation d'un câble à moyenne tension décrit et représenté à la figure annexée. te conducteur l du câble réalisé sous la forme d'un conducteur en torons qui, pour augmenter la flexibilité, sont cablés avec une courte longueur de pas de câblage, et qui sont eux-memes retordus en sens inverse, qui servent aux transports de l'énergue, sont entourés par l'isolant 2, par exemple, en caoutchouc naturel ou synthétique ou aussi en ce qui est appelé du caoutchouc thermoplastique. Dans le cas d'un câble pour moyenne tension, le conducteur 1 porte ce qui est appelé la couche conductrice intérieure 3, pour un câble ou des conducteurs à basse tension ; le lissage du conducteur prévu pour des raisons électriques, est superflu. Au-dessus de l'isolant, se trouve la couche conductrice 4 extérieure, qui est réalisée, suivant l'invention, solidement soudée avec la couche -superficielle isolante pour autant qu'il s'agisse d'un cable pour moyenne tension, ou seulement librement extrudée sur cette couche isolante, s'il s'agit de câbles ou conducteurs pour basse tension. La couche conductrice elle-mese peut être constituée par un copolymère éthylène-aciétate de vinyle rendu conducteur par une addition de noir de carbone, par exemple. La référence 5 désigne des conducteurs de protection et/ou de surveillance constitués par un conducteur en torons 6 et un gainage 7 conducteur. Les bourrages 8, servant à arrondir l'assemblage des conducteurs sont faits par exemple d'un caoutchouc, ou d'une matière analogue au caoutchouc. Pour améliorer la flexibilité et aug menter la sécurité du fonctionnement, les espaces libres de l'âme, par exemple les coins qui se forment entre les fils porteurs d'énergie, les conducteurs de protection, les bourrages et autres sont remplis avec un graphite 9 trituré dans l'huile avec 2 % en poids de plastifiant, qui, au cours de son introduction, est capable de couler, et qui présente une bonne aptitude à adhérer. L'âme est entourée d'une nappe de fibres 10 conductrice qui sera avantageusement lisse sur la face tournée vers l'ame afin d'assurer à cette dernière une possibilité de déplacement. Ce qui est désigné par enveloppe intérieure 11, fait par exemple d'un mélange de caoutchouc réticulé, entoure l'amie du câble. Par-dessus est placé, éventuellement après enroulement d'un ruban, fait d'une matière plastique appropriée, un treillis 12 dont la résistance mécanique est élevée. I1 est constitué, suivant l'invention, de fils de cuivre et de fils non métalliques à haute résistance à la traction. Le treillis 12 est entouré par l'enveloppe 13, par exemple en caoutchouc de chloroprène. Cette enveloppe peut être faite d'une seule couche, mais peut aussi, comme il est représenté, être faite de deux couches, savoir 14 et 15. Différant ainsi de l'exemple de réalisation illustré, le treillis suivant l'invention peut aussi être un treillis mixte. Il est alors constitué de fils de cuivre et de fils non-métalliques ou de fils retors à haute résistance à la traction, les fils métallî- ques et les éléments non-métalliques du treillis étant câblés ou torsadés les uns avec les autres. REVENDICATIONS 10) Câble électrique de puissance à un ou plusieurs conducteurs, en particulier câble exécuté flexible pour l'alimentation en énergie de consommateurs changeant d 'emplacements, comportant une armature qui se trouve sur les conducteurs, faite d'un ou plusieurs lits concentriques de fils, torons, ou d'un treillis, ainsi que, comme gainage extérieur, une enveloppe extrudée pardessus, câble caractérisé en ce que les fils métalliques, torons, ou le treillis sont constitués de fils non-métalliques à haute résistance à la traction, câblés ou torsadés avec des fils métalliques. 20) Câble électrique à un ou plusieurs conducteurs en particulier câble exécuté flexible pour l'alimentation en énergie de consommateurs changeant d'emplacements comportant une armature qui se trouve sur l'âne faite d'un treillis, ainsi qu'un gainage disposé audessus, caractérisé en ce que les brins du treillis sont des fils métalliques conducteurs de l'électricité ainsi que des fils non-métalliques à haute résistance à la traction. 30) Câble suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fils non mét-alliques à haute résistance à la traction sont des fils de matière plastique à base d'homo- ou co-polyamides aromatiques. 40) Câble suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fils non métalliques à haute résistance à la traction sont des fils en fibres de verre. 5 ) Câble suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fils métalliques sont des fils de cuivre, d'aluminium ou d'alliages de ces métaux. 60) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 a 5, caractérisé en ce que les brins du treillis faits de matières différentes s'étendent toujours, dans ce treillis, dans des sens différents. 70) Câble suivant l'une quelconque d-es revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les brins du treillis, faits de matières différentes, s'étendent toujours, dans le treillis, dans une seule direction. 80) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les brins métalliques ou non-métalliques du treillis sont constitués de fils métalliques ou de fils assemblés. 90) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les brins métalliques du treillis sont faits de fils métalliques câblés ou tressés sur un noyau isolant. 100) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les brins métalliques du treillis sont faits de rubans métalliques enroulés autour d'un noyau isolant. 11 ) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en -ce que les fils non métalliques à haute résistance à la traction sont traités avec un adhésif. 120) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que les brins du treillis sont entourés d'une gaine supplémentaire, de préférence une gaine conductrice. 13 ) Câble suivant l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que sur et/ou sous le treillis, on place des couches conductrices.