Brevet FR2662012A1 — publié le 19911115

La présente invention concerne la fabrication de câbles électriques à isolation minérale, c'est-à-dire des câbles du type consistant en un ou plusieurs fils conduc- teurs électriques enfermés au sein d'une gaine métallique tubulaire et isolés de la gaine par une matière minérale électriquement isolante dans laquelle les fils sont logés ou encastrés L'expression "câbles électriques à isolation minérale" doit s'entendre comme incluant, en plus de câbles contenant des fils électriques pour la conduction du cou- rant électrique à des fins générales, des câbles ayant la structure décrite ci-dessus et servant à d'autres fins, par exemple des câbles de chauffage, des câbles de thermo- couples, des câbles de prolongement de thermocouples et des câbles de compensation pour thermocouples La matière d'isolation électrique utilisée dans de tels câbles est habituellement de l'oxyde de magnésium, bien qu'on puisse utiliser d'autres matières convenables, comme l'alumine. Les câbles électriques à isolation minérale sont couramment fabriqués par l'un ou l'autre de deux procédés de base, à savoir une production discontinue ou un procédé de production en continu. Prédominent des procédés discontinusdans lesquels une longueur prédéterminée de tube ou tuyau métallique est emplie d'oxyde de magnésium granulaire et de conducteurs, ou avec des pastilles ou tronçons préformés d'oxyde de magnésium dans lesquels les fils conducteurs sont insérés. La longueur relativement courte de tube, d'isolant et des conducteurs est ensuite soumise à diminution homogène de diamètre pour produire un câble terminé, ayant un diamètre plus petit mais une plus grande longueur. Ces procédés présentent l'inconvénient que la lon- gueur de câble terminée est limitée en longueur à celle pouvant être obtenue à partir d'une longueur limitée donnée de tube de départ. L'autre terme de l'alternative est constitué par un procédé en continu, dans lequel du tube est formé et empli simultanément par de l'oxyde de magnésium granulaire et des conducteurs métalliques dans un procédé "en ligne", par exemple comme décrit dans le brevet GB-B-2 041 260 Ce procédé ne présente pas les problèmes de limitation de longueur affectant les procédés discontinus,mais la gamme des tailles des câbles tend à être limitée. Selon la présente invention, dans la fabrication d'un câble électrique à isolation minérale, on pré-assemble bout à bout sur un ou plusieurs conducteurs électriques des tronçons préformés d'une manière minérale électriquement isolante, et l'on introduit et l'on fait passer le ou les conducteurs, portant les tronçons, en continu dans une machine de formation de tube(s) dans laquelle une bande métallique introduite en continu est pliée sous forme tubulaire autour des tronçons et ses bords sont soudés pour former une gaine enveloppant ou entourant le câble. Grâce à ce procédé, la longueur de câble pouvant être formée est limitée seulement par la taille physique du mécanisme de reprise et d'enroulement, ou par les problèmes de la manutention de très grandes longueurs de câble sur un site. Après la formation de la gaine tubulaire, on peut faire passer l'assemblage résultant par une série de dispo- sitifs de diminution de dimensions (dispositif réducteurs), pour réduire la gaine au diamètre global voulu du câble, puis on peut effectuer selon les nécessités les opérations de recuit et de refroidissement rapide ou de trempe selon les techniques connues de formation d'un câble à isolation minérale. Les pastilles ou tronçons peuvent être soumis à un traitement thermique de façon qu'ils présentent la robus- tesse de la porcelaine cuite, et leurs longueurs individuelles peuvent être choisies de façon à permettre de courber l'assemblage du ou des conducteurs et des tronçons pour les enrouler autour de tambours ou cylindres de dimen- sions appropriées, contenant un assemblage de longueur suffisante pour un fonctionnement en continu, durant plusieurs heures, des procédés de formation de tubes et des opérations subséquentes On peut également prévoir des installations pour relier bout à bout, ensemble, de tels assemblages ou ensembles sans interruption des opérations de formation de tubes, de diminution de taille et de recuit De même, les mécanismes de reprise et d'enroulement peuvent comporter des installations pour accumuler le câble formé pendant les opérations de changement ou de remplace- ment des bobines enrouleuses, des tambours ou des organes formateurs. Le pré-assemblage des tronçons sur le conducteur ou sur les conducteurs peut avoir lieu à un poste de travail éloigné de la machine de formation de tubes, et l'assem- blage peut être conservé sur des tambours de dimensions convenables, comme indiqué ci-dessus, avant l'introduction de l'assemblage dans la machine Cependant, dans d'autres cas, les tronçons peuvent être placés ou ajustés sur le ou les conducteurs automatiquement à mesure que ce dernier ou ces derniers est ou sont introduits dans la machine Pour cela, les tronçons ont commodément une forme en plusieurs sections ou plusieurs éléments Lorsque le câble comprend un ou deux conducteurs, les tronçons peuvent comporter deux parties ou tronçons semi-cylindriques présentant une rai- nure longitudinale, ou une paire de rainures longitudi- nales, dans leur face plane qui, lors de l'assemblage des tronçons, constitue un canal ou des canaux pour loger le conducteur ou les conducteurs. En variante, dans la fabrication d'un câble compor- tant deux ou plus de deux conducteurs, une section ou un tronçon central, ayant un nombre approprié de rainures longitudinales dans sa surface extérieure, peut être placé entre les conducteurs, les conducteurs peuvent être dis- posés au sein des rainures et une couverture périphérique en tronçons peut être placée autour du tronçon central pour maintenir les conducteurs au sein des rainures. Lorsque les tronçons sont sous forme de parties multiples, les parties peuvent être maintenues ensemble de n'importe quelle manière commode Ainsi, dans certains cas, elles peuvent être assemblées sur les conducteurs automati- quement juste avant la machine de formation de tubes, de sorte que la gaine formée maintienne en place les tronçons composites. Les avantages du procédé décrit ci-dessus consistent en ce que les tronçons préformés peuvent être dimensionnés de façon que la disposition géométrique des conducteurs, dans une section transversale du câble, soit prédéterminée dans une plus grande mesure que dans d'autres procédés, et en ce que le traitement thermique des tronçons contribue à enlever diverses impuretés que l'on trouve normalement dans de l'oxyde de magnésium disponible dans le commerce Cela permet d'obtenir et de conserver de meilleures propriétés électriques du câble à réaliser. Un autre avantage du procédé est qu'il peut être mis en oeuvre de manière continue sans les problèmes associés à l'introduction d'oxyde de magnésium sous forme pulvérulente dans des tubes formés en continu, comme on opérait couram- ment jusqu'à présent, ce qui donne inévitablement naissance à la présence d'une poussière fine irritante, quoique non toxique, dans l'atmosphère du lieu de travail, car la pro- duction de tronçons ou pastilles est telle que l'oxyde de magnésium est, en général, retenu dans des liants de diverses formulations chimiques et ne peut donc pas libre- ment former de la poussière Lorsque le liant risque de nuire au câble formé, ce liant peut être chassé par un traitement thermique des tronçons ou de leurs parties avant l'assemblage sur le ou les conducteurs Les tronçons sont commodément tels qu'ils puissent être facilement fragmentés pour parvenir à une forme granulaire pendant la réduction (du diamètre) de la gaine formée. La matière d'isolation peut être traitée avec utili- sation, par exemple, de fluides de silicones convenables, de façon à rendre hydrophobe la matière isolante, et à con- server ainsi de bonnes propriétés électriques, contraire- ment à de l'oxyde de magnésium normal non traité, dans le cas duquel des précautions spéciales sont nécessaires pour lutter contre l'absorption de l'humidité atmosphérique et d'une humidité d'une autre provenance. Le ou les conducteurs que l'on utilise pour fabri- quer le câble à isolation minérale selon l'invention peut ou peuvent être sous forme torsadée, à la place des conduc- teurs massifs couramment utilisés actuellement dans de tels câbles. On va maintenant décrire, à titre d'exemple illus- tratif et nullement limitatif, un procédé de fabrication de câbles selon l'invention, et diverses formes de réalisation ou variantes, en se référant aux figures 1 à 5 des dessins schématiques d'accompagnement, sur lesquels: la figure 1 représente une partie d'un appareil destiné à servir à fabriquer un câble électrique à isola- tion minérale, en utilisant des tronçons isolants préformés telsque celui représenté, de façon extrêmement schématique, sur la figure 2, et les figures 3 à 5 illustrent diverses formes de tronçons isolants préformés convenant pour servir dans un procédé de fabrication selon l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit que celle-ci représente schématiquement une partie d'une machine 1 de formage de tube(s), dans laquelle une bande 2 de cuivre est pliée, par une série de rouleaux 3, dont cer- tains seulement sont représentés, pour mettre cette bande sous forme tubulaire, et les bords sont soudés ensemble par une tête 4 de soudage à l'arc pour former une gaine 5 fermée. A mesure que la gaine est mise en forme, il y a introduction dans cette gaine d'une paire de fils métalli- ques 6 conducteurs, sur lesquels sont placés des tronçons 7 cylindriques préformés en oxyde de magnésium, les tronçons comportant deux passages 8 s'étendant longitudinalement (voir la figure 2) et dans lesquels passent les conducteurs 6 Comme les tronçons préformés entourent et enferment les fils avant que soit atteinte la position de soudage, les fils métalliques sont efficacement protégés contre une surchauffe au cours de l'opération de soudage. Les tronçons 7 préformés, qui sont soumis à traite- ment thermique de façon à acquérir la robustesse de la porcelaine cuite, sont enfilés sur les fils conducteurs 6, manuellement ou automatiquement, en un poste de travail éloigné de la machine de formage de tubes, et l'assemblage ou ensemble est enroulé sur un tambour 12 de dimensions appropriées, d'o cet ensemble est ensuite introduit dans la gaine 5 à mesure que cette dernière est soumise à façonnage. La gaine 5, logeant les tronçons 7 préformés et les fils conducteurs 6, est ensuite envoyée traverser une suc- cession d'étages de diminution de dimensions (réduction de diamètre) et de recuit (étages non représentés), qui peu- vent être d'un genre connu convenable, et le câble passe ensuite sur une bobine enrouleuse Au cours des étages de diminution de dimensions (transversales), les tronçons préformés 7 sont écrasés et mis sous forme granulaire afin d'emplir complètement l'espace entre les fils conducteurs 6 et la gaine 5 formée. Une forme un peu différente de tronçon 7 3, à uti- liser dans la fabrication d'un câble électrique à isolation minérale incorporant deux fils conducteurs, est représentée sur la figure 3 Dans ce cas, le tronçon est formé de trois parties séparées, à savoir une partie centrale 9 et deux parties périphériques 10 La partie centrale 9 a la forme d'un cylindre comportant, sur sa surface cylindrique, deux rainures 11 s'étendant longitudinalement et diamétralement opposées l'une à l'autre, et les deux parties périphériques ont la forme de moitiés d'un cylindre creux qui s'ajuste étroitement autour de la partie centrale 9, comme repré- senté Quand on réalise la fabrication, on place la partie centrale 9 entre les fils conducteurs de façon que ces derniers se situent dans les rainures 11, et l'on place et ajuste ensuite les deux parties périphériques 10 autour de l'assemblage pour maintenir en position les fils Pour fixer les parties périphériques 10 autour de la partie centrale, on peut utiliser n'importe quel moyen commode qui ne nuit pas au câble terminé. En outre, au lieu d'effectuer à un poste de travail éloigné de la machine 1 de formage de tubes l'assemblage des fils conducteurs et des tronçons préformés, on peut prévoir des moyens et dispositifs pour placer et ajuster automatiquement les parties des tronçons préformés sur les fils conducteurs, dans le cadre d'un procédé fonctionnant en continu, immédiatement avant la formation du tube 5 de gainage, ce dernier servant alors à maintenir en position sur les fils les tronçons préformés assemblés. On peut utiliser un tronçon préformé similaire en plusieurs parties pour fabriquer des câbles, quand on uti- lise plus de deux fils conducteurs, la partie centrale 9 du tronçon comportant le nombre approprié de rainures longitu- dinales Ainsi, le tronçon 7 4 représenté sur la figure 4 est destiné à servir à fabriquer des câbles comportant trois fils conducteurs, les parties périphériques 10 du tronçon ayant la forme de moitiés d'un cylindre creux, comme dans le cas du tronçon représenté sur la figure 3, mais la partie centrale 9, dans ce cas, comportant trois gorges 11 longitudinales uniformément espacées pour rece- voir les trois fils conducteurs. Un autre tronçon 7 5, destiné à servir à la fabrica- tion de câbles comportant trois fils conducteurs, est représenté sur la figure 5 La partie centrale 9 du tronçon est la même que celle représentée sur la figure 4, mais la partie périphérique 10 a la forme de trois sections ou parties identiques d'un cylindre creux; donc chacune est un tiers de cylindre creux, s'étendant chacune sur l'une, respective, des rainures 11 de la partie centrale Ces parties peuvent chacune avoir une couleur différente pour faciliter l'identification des fils conducteurs adjacents du câble terminé Cela est particulièrement avantageux. Donc, selon un autre aspect de l'invention, dans la fabri- cation d'un câble électrique à isolation minérale, dans laquelle des tronçons préformés en une matière minérale électriquement isolante sont pré-assemblés bout à bout sur plusieurs fils conducteurs et sont entourés par une gaine métallique que l'on fait ensuite passer par une série de dispositifs de réduction de diamètre, les tronçons sont mis en forme de sections ou parties et les parties voisines de fils conducteurs différents ont des couleurs au moins en partie différentes Une telle fabrication peut être réa- lisée sous forme d'un procédé de production en continu, selon le premier aspect de l'invention tel qu'il est décrit ci-dessus, bien que cela puisse également s'appliquer à des câbles fabriqués par un procédé de production par lots discontinus. On comprendra en outre que l'invention ne se limite pas à l'utilisation de tronçons formés de parties multiples ayant les structures représentées. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les tronçons sont en oxyde de magnésiummais l'on peut tout aussi bien utiliser une autre matière minérale, naturelle ou synthé- tique, capable de supporter des températures élevées (matière réfractaire) , convenant pour la fabrication de câbles à isolation minérale et pouvant être mis sous forme de tronçons préformés Par exemple, les tronçons peuvent être formés en alumine ou en des composés ou compositions convenables dérivant de l'oxyde de magnésium ou de l'oxyde d'aluminium. Les tronçons peuvent également être imprégnés d'une matière hydrophobe convenable, comme un fluide de silicone, pour diminuer le risque d'absorption de l'humidité de l'atmosphère. Si une machine de formation d'un tube vertical a été représentée sur la figure 1, on comprendra que l'invention peut également s'appliquer à la fabrication de câbles élec- triques à isolation minérale impliquant des procédés de formage de tubes autres que des tubes verticaux, par exemple l'obtention de tubes horizontaux ou présentant n'importe quel angle intermédiaire En outre, on peut uti- liser, pour la clôture par cordon de soudure,un équipement de soudage à l'arc comportant une seule tête ou comportant plusieurs têtes de soudage. Dans les procédés décrits ci-dessus, les conducteurs et la bande métallique formant la gaine, sont en cuivre, mais l'on comprendra qu'ils peuvent être en n'importe quel autre métal ou alliage ayant une ductilité suffisante pour permettre de réaliser la diminution de diamètre et l'aug- mentation de longueur que l'on obtient dans les dernières étapes des procédés de fabrication que l'on décrit ci- dessus. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un câble électrique à isolation minérale, procédé caractérisé en ce que des tron- çons ( 7; 7 3; 7 4; 7 5) préformés en une matière miné- raie électriquement isolante sont pré-assemblés bout à bout sur un ou plusieurs conducteurs électriques ( 6), et le ou les conducteurs ( 6) portant les tronçons est ou sont intro- duits en continu dans une machine ( 1) de formage de tubes dans laquelle une bande ( 2) de métal, introduite en con- tinu, est pliée pour être mise en forme tubulaire autour des tronçons ( 7) , et les bords de cette bande ( 2) sont soudés pour former une gaine ( 5) entourant et enveloppant le câble. 2 Procédé de fabrication d'un câble électrique à isolation minérale, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la formation de la gaine ( 5) tubulaire, on fait passer l'assemblage résultant par une série de dispo- sitifs de diminution de diamètre pour réduire le diamètre de la gaine ( 5) à la valeur du diamètre global voulu pour le câble. 3 Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pré-assemblage des tronçons préformés sur le ou les conducteurs a lieu à un poste de travail éloigné de la machine ( 1) de formage de tubes, et en ce que l'assemblage est conservé sur des tambours ( 12) avant d'alimenter la machine ( 1). 4 Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tronçons ( 7 3; 7 4; 7 5) sont formés de parties multiples et sont montés et ajustés sur le ou les conducteurs ( 6) pendant que ce dernier ou ces derniers sont introduits dans la machine ( 1). Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel le câble contient un ou deux conducteurs ( 6), procédé caractérisé en ce que les tronçons sont formés de deux parties ( 10) semi-cylindriques comportant sur leurs faces planes une rainure, ou deux rainures ( 11) longitu- dinales, qui, lors de l'assemblage des parties avec les il phases en contact, formetnt) un canal ou des canaux destinés à loger le conducteur ou les conducteurs ( 6). 6 Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel le câble contient deux ou plus de deux conduc- teurs ( 6), procédé caractérisé en ce qu'une partie centrale ( 9) de tronçon préformé ( 7 3; 7 4; 7 5), ayant un nombre approprié de rainures ( 11) longitudinales dans sa surface extérieure, est placée entre les conducteurs ( 11), les conducteurs sont disposés dans les rainures ( 11), et une partie périphérique ( 10) formée de tronçons est assemblée autour de la partie centrale ( 9) pour maintenir les conduc- teurs ( 6) dans les rainures ( 11). 7 Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie de couverture externe ou périphérique de chaque tronçon est formée d'un certain nombre de parties ( 10) correspondant au nombre de rainures ( 11), et chaque partie ( 10) est disposée sur une rainure ( 11) respective. 8 Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parties formant la couverture périphérique sont, au moins en partie, différemment colo- rées l'une de l'autre. 9 Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, -caractérisé en ce que les tron- çons préformés sont soumis à un traitement thermique au cours de la fabrication du câble. Procédé de fabrication selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les parties de tronçons pré- formés sont soumises à traitement thermique avant assem- blage de formation du câble. 11 Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière isolante formant les tronçons préformés est soumise à un traitement qui rend cette matière hydrophobe. 12 Procédé de fabrication selon la revendication 11, caractérisé en ce que les tronçons préformés sont imprégnés d'un fluide de silicone. 13 Câble électrique à isolant minéral, fabriqué selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14 Tronçon de matière minérale isolante préformé, destiné à servir à la fabrication d'un câble électrique à isolation minérale par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.