Brevet FR2634312A1 — publié le 19900119

CABLE ELECTROPORTEUR La présente invention a pour objet un câble 6électroporteur, c'est-à-dire conducteur de l'électricité, en particulier des courants faibles tels que ceux qui sont destinés à acheminer les télécommunications, ou plus généralement des données, ainsi qu'à l'alimentation d'appareils de mesure ou de traitement de l'information. Dans les conditions actuelles, le ou les conducteurs électriques, généralement disposés en parallèle, nécessitent d'être renforcés par des éléments de renforcement ou d'armature, généralement en acier. Ces éléments de renfort assurent l'effort mécanique, et représentent un pourcentage considérable du poids et du volume de l'électroporteur. Unr. tel câble électroporteur présente un poids important susceptible d'entraîner sa rupture sous scn propre poids. Cette relation résistance/poids s'appelle la rupture kilométrique du câble. Ainsi, par exemple un câble électroporteur comportant des conducteurs de 7 x 0,56 mm2 nécessite une armure comportant une première couche de 20 fils d'acier galvanisé de 1,4 mm de /, et une deuxième couche toronnée dans le sens opposé de fils de 1,1 mm de % (acier = 1800 N/mm2). Ce câble pèse, dans l'air, 680 grammes/mètre et a une résistance rupture de 950C DaN; ce câble suspendu dans l'air se rompra sous son propre poids au bout de: 9500 = 13,97 kilomètres. Dans ce type de câbles, la rupture des conducteurs de cuivre à très faible allongement intervient inévitablement avant que l'on ait atteint la résistance rupture totale du câble. Cette rupture des conducteurs intervient généralement avant 50 % de la résistance des renforts, et signifie ainsi que le câble électroporteur ne remplit plus sa fonction électrique. Par ailleurs, il a été constaté que, en hydrolyse par exemple, les mesures scientifiques à la précision du PPM se trouvaient faussées par la présence de micro-particules de zinc de l'acier galvanisé ou de graisse se détachant de l'élément porteur en acier galvanisé. Le problème des câbles conducteurs réside en ce que le câble risque de se rompre sous son propre poids lorsqu'il est en suspension dans un fluide tel que de l'air ou de l'eau, même en dehors de toute autre sollicitation. Lorsque des efforts de rupture sont appliqués sur le câble, le circuit électrique a tendance à se rompre avant la rupture des éléments de renforcement, ce qui conduit à changer tout le câble. On conna-t par US-A-4 034 138 un câble électromécanique à faible densité et haute résistance incluant des fibres multifilaments de polyamides aromatiques recouvertes d'un revétement protecteur de polyuréthane destiné à éviter i'autcabrasion des fibres aramides. Mais les fils conducteurs s'étendent parallèlement aux fibres porteuses et ont un allongement inférieur à celui des éléments de renforcement. Un objet de la présente invention est un câble électroporteur qui soit léger, et dont la partie conductrice ne puisse se rompre que lorsque une rupture mécanique des éléments prteurs du câble est déjà intervenue. Conformément à l'invention, et contrairement à ce que l'on pouvait observer avec les câbles traditionnels, les éléments de renforcement du câble se rompent avant le ou les conducteurs. Ceux-ci, au cours d'un processus de rupture du câble, ne sont sollicités que le plus tard possible, et après que l'élément porteur ait lui-même cédé. Selon l'invention, le câble électroporteur est caractérisé en ce qu'il comprend: - un noyau électrique élastique, - un renfort en fibres à haut module de faible densité, - une gaine protectrice généralement extrudée. Le noyau élastique est constitué d'une âme centrale composite de fibres retordues; autour de cette âme sont disposés, à pas le plus serré possible, en hélice, deux ou plusieurs conducteurs formant un toron homogène. On aura par exemple une construction de noyau élastique (1 + 6) dans laquelle: le un est l'âme centrale, et les six sont constitués par exemple de deux conducteurs électriques diamétralement opposés, et de quatre intercalaires 2a, en composite aramide polyuréthane par exemple de même diamètre. On pourrait aussi avoir une construction de noyau élastique (1 + 12) dans laquelle: le un est l'âme centrale et les douze sont constitués par exemple de six conducteurs, et de six intercalaires de même diamètre, ou de douze conducteurs. Les fils électriques élémentaires, avantageusement en cuivre ou en alliage de cuivre, sont guipés sur une âme, généralement en aramide haut module, à spires jointives et à pas serré. Toutefois, étant donné qu'au cours d'une exploitation normale, les torons ne sont pas sollicités en traction, ils peuvent être constitués en un matériau sans propriétés physiques particulières. Pour faciliter le glissement des conducteurs électriques dans le noyau élastique, plus particulièrement aux passages sur poulies, le gainage des conducteurs électriques sera de préférence en résine isolante à faible coefficient d'adhérence telle que les produits fluorés. Avantageusement, le sens de torsion des conducteurs électriques et/ou des intercalaires, sont opposés au sens de toronnage du noyau, pour obtenir un effet anti-giratoire. Lorsque l'on sollicite en traction un tel noyau, il est constaté un allongement de celui-ci sans sollicitation ni déformation des fils élémentaires. Ceci est dQ à la combinaison du spiralage des fils élémentaires dans le conducteur, et au toronnage des conducteurs dans le noyau. Cette technique procure un commettage important. Mais cette sollicitation ne se produit que dans des cas exceptionnels, puisqu'elle supposerait que les éléments de renfort soient allongés ou rompus. Le renfort en fibres à haut module, ou élément porteur, peut être constitué suivant différentes formules telles que le tressage ou la technique de câblerie. Dans le cas du tressage, la tresse est de préférence constituée par exemple par des fibres polyamides aromatiques, qui ont l'avantage de présenter 1Q un très faible allongement, et d'être aussi résistantes que des fils d'acier pour un poids quinze fois moindre dans l'eau. Ces fibres peuvent être revêtues d'une protection. La tresse sera réalisée, impérativement, à pas long, avec un angle de tressage égal ou inférieur à 15 , pour limiter au maximum son a:s élasticité. Par ailleurs, de telles fibres présentent l'avantage, notamment pour l'application à l'océanographie, d'être électriquement isolantes, ce qui évite les problèmes de conduction parasite, l'inertie chimique de la matière supprimant les problèmes de corrosion. Dans certains cas, il sera appliqué entre le noyau élastique et l'élément porteur, un film de faible épaisseur, par exemple en polyuréthane, qui assure une cohésion de l'ensemble, et évite le glissement du noyau par rapport à l'élément porteur, lors du travail du câble. La gaine protectrice est généralement extrudée dans une matière élastomérique de préférence, telle que le polyuréthane par exemple. La gaine n'assure aucun rôle dans la résistance à la traction, mais elle a pour but de protéger l'élément porteur et le noyau élastique contre l'abrasion, et plus généralement, contre les agressions de l'environnement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suiver d'une mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des figures qui repésentent: - la Fig. l, une vue en perspective d'un câble selon l'invention; - la Fig.2, une vue en coupe transversale du même câble; - la Fig.3, une vue d'un des conducteurs électriques. On distingue, sur la Fig.l, une âme centrale 1 qui, comme indiqué précédemment, est constituée de fibres aramides retordues et solidarisées par du polyuréthane. Autour de l'âme 1, sont disposés des conducteurs 2 et/ou des intercalaires 2a qui, dans l'exemple représenté, sont au nombre de six. Ceux-ci sont retordus à pas serré et, par exemple selon un pas de 32 mmrr pour un diamètre de 4,7 mm du noyau élastique. Comme l'âme 1, les intercalaires sont avantageusement constitués par des fibres aramides intégrées dans une matrice de poiyuréthane. Les conducteurs électriques constitutés par une âme 2 sur laquelle est guipé un, mais de préférence plusieurs fils métalliques 7 sont revêtus d'une couche mince de téflon 5 (Fig.3) ou autre produit fluoré destiné à permettre un glissement relatif des conducteurs 2,7 et des intercalaires 2a les uns par rapport aux autres lors du travail. Avantageusement, les sens de torsion des conducteurs électriques et/ou des intercalaires sont opposés pour obtenir un effet anti-giratoire. Comme celà apparaît sur la Fig.3, les fils électriques élémentaires, avantageusement en cuivre ou en alliage de cuivre, sont guipés à spires Jointives et à pas serré sur une âme centrale 2, généralement en aramide haut module. Outre son rôle d'isolant, la gaine fluorée 5 assure un bon glissement des conducteurs et intercalaires les uns par rapport aux autres. La tresse 3 est une tresse "floche", constituée de filaments d'aramides. Elle est réalisée, impérativement, à pas long (angle de tressage inférieur à ). Elle assure la résistance en traction du câble. On sait que les fibres aromatiques ont un allongement de rupture très faible (de 2 à 4%), de sorte qu'elles résistent aux efforts appliqués aux extrâmités du câble avant que la tension ne soit transmise aux fils électriques élémentaires. La gaine 4, en polyuréthane, n'assure aucun rôle dans la résistance à la traction, mais elle a pour but de protéger la tresse contre l'abrasion et, plus généralement, contre les agressions de l'environnement. EXEMPLE Un câble selon l'invention peut comprendre: - une âme centrale composite de fibres de Kevlar 49, de 1,44 de densité, intégrée dans une matrice de polyuréthar.e. Le diamètre de cette âme est de:,5 mm; - autour de cette âme, six éléments de diamètre 1,5 mm. Deux de ces éléments sont des conducteurs électriques constitués de douze fils d'alliage de cuivre de C, 2 mm, disposés en spires jointives autour d'une âme de Kevlar 49, diamétralement opposés dans le noyau. Quatre sont des éléments intercalaires de même diamètre que les conducteurs électriques. Les conducteurs électriques sont recouverts d'une couche de PTFE de faible épaisseur. L'ensemble i + 2 -. 4 ainsi réalisé, constitue le noyau électrique élastique, et a un diamètre de 4,8 mm. Le noyau est entouré d'un film de polyuréthane de microns d'épaisseur. Sur cet ensemble est disposée une tresse de seize fuseaux de dix-sept fils souples de 1700 dtex (1500 deniers) en aramide. L'angle de tressage est ouvert et de 12 . Le diamètre compacté de l'ensemble est de 9,6 à 9,7 mm; -7- - sur la tresse est disposée une gaine en polyuréthane de 1,15 mm d'épaisseur, par extrusion ou pultrusion. Le câble ainsi obtenu a un poids de 140 grammes/mètre. Il présente une résistance à la rupture de 7.800 décanewtons et sa rupture kilométrique dans l'air est de 56. Il va de soi que de nombreusue variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour celà du cadre de l'invention. -8- REVENDICATIONS 1. Câble électroporteur comprenant des éléments porteurs et des éléments conducteurs, l'ensemble étant inclus dans une gaine, caractérisé en ce qu'il est constitué par un noyau élastique à âme centrale (1), dans lequel sont inclus les conducteurs entourés par un renfort (3) de fibres aramides, les fibres étant recouvertes par une gaine (4) extrudée. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs électriques sont constitués par au moins un fil métallique (7) guipé autour d'une âme (2). 3. Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fils élémentaires guipés (7) sont recouverts d'une couche (5) de produit diélectrique. 4. Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ensembles conducteurs âme (2), fil (7) et couche isolante (5) sont toronnés avec des intercalaires (2a) autour d'une âme centrale (1) pour former le noyau élastique. 5. Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ensembles conducteurs âme (2), fil (7) et couche isolante (5) sont toronnés entre eux autour d'une âme centrale (1) pour former le noyau élastique. 6. Câble selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les âmes (2) et l'âme centrale (1) sont des torons comprenant des fibres aramides. 7. Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fils métalliques (7) sont guipés à pas serré et à spires jointives sur l'âme (2). --9-- 8. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort (3) de fibres aramides constitue une tresse à pas long. 9. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort (3) de fibres aramides est câblé selon la technique de câblerie métallique. 1O.Cable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un film (6) est interposé entre le noyau élastique et le renfort (3).