Brevet FR2673035A1 — publié le 19920821

Procédé de fabrication d'un câble coaxial à impulsions, et câble obtenu par ce procédé La présente invention concerne les câbles coaxiaux à impulsions. Ces câbles trouvent une utilisation tout particulièrement dans l'alimentation des aimants pour accélérateurs de particules. On peut aussi les utiliser pour fournir les impulsions à front raide nécessaires pour bloquer les triacs. On appelle câble coaxial à impulsions un câble capable de transmettre des impulsions de très courte durée (de l'ordre de quelques nanosecondes) et de très forte amplitude (de l'ordre de quelques kilovolts). Ces câbles doivent donc supporter de forts gradients de potentiel et des fréquences très élevées. Les câbles coaxiaux fonctionnant en haute tension (HT) ou haute fréquence (HF) comprennent, de manière générale, un coeur constitué d'un ou plusieurs conducteurs intérieurs, entouré d'un diélectrique remplissant la fonction d'isolant intérieur, un conducteur extérieur entourant le diélectrique et une gaine isolante extérieure. Les conducteurs intérieur et extérieur sont faits d'un métal conducteur comme le cuivre ou l'aluminium par exemple, et le diélectrique est constitué d'un polymère cellulaire comme le polyéthylène (PE) par exemple.Dans certains câbles coaxiaux connus aptes à supporter de forts gradients de potentiel et donc de hautes tensions (comme ceux décrits dans les brevets US-3 582 533, JP-48 98385 ou JP-53 20665 notamment), le diélectrique en PE est cellularisé, par exemple par injection d'hexafluorure de soufre SF6 pendant l'extrusion de l'isolant autour du conducteur intérieur. Le SF6 est alors utilisé pour sa grande rigidité diélectrique. Dans d'autres câbles, capables de supporter des hautes fréquences, le diélectrique en PE est également cellularisé par injection de SF6, le SF6 étant alors utilisé pour réduire les pertes par dissipation dans le câble, ces pertes engendrant l'atténuation du signal électrique en hautes fréquences (voir brevet EP-0336 804 de la société COMM/SCOPE). Toutefois, les performances de tels câbles en très hautes fréquences sont encore médiocres. En effet, pour obtenir de bonnes performances en très hautes fréquences, il faut diminuer la quantité de matière à l'intérieur du câble même. Si l'isolant est cellularisé, la densité de matière est encore trop importante. C'est pourquoi on utilise alors des câbles dont l'isolant intérieur est constitué de disques ou joncs de renfort mécanique formant entretoises en un matériau diélectrique comme le PE par exemple, disposés axialement entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur du câble qui s'appuie sur les bords extérieurs des disques de manière à créer des compartiments étanches les uns par rapport aux autres, et remplis d'air sec par exemple. On réduit ainsi la densité de matière à l'intérieur du câble, et on augmente ses performances en HF.Cependant les caractéristiques diélectriques de l'air sec ou du gaz classiquement utilisé pour remplir les alvéoles (azote, fréon) sont mauvaises. I1 en résulte que l'utilisation en HT de ces câbles est impossible, car l'application de HT entraîne l'ionisation de l'air ou du gaz inerte à l'intérieur des alvéoles puis la perforation des joncs. La tension destructive du câble est donc rapidement atteinte, et celui-ci ne peut supporter les HT. On pourrait alors penser à remplir les alvéoles d'un tel câble de SF6, puisque ce gaz est connu pour sa grande rigidité diélectrique.Cependant, on ne peut remplir les alvéoles de SF6 comme on les remplissait d'air sec ou d'azote, c'est-à-dire en procédant à la fabrication du câble sous une atmosphère constituée du gaz de remplissage avant de venir poser le conducteur extérieur, car ce gaz se répandrait dans l'air ambiant et risquerait d'affecter le personnel de fabrication s'il se décomposait. L'objet de la présente invention est donc de réaliser un câble à impulsions à joncs de renfort mécanique, dont les alvéoles sont remplies de SF6, de manière inoffensive pour l'atmosphère ambiante. La présente invention propose à cet effet un procédé de fabrication d'un câble coaxial à impulsions, ledit câble comprenant un conducteur intérieur entouré d'un isolant en un matériau diélectrique, et un conducteur extérieur entourant ledit isolant caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique est alvéolé et en ce que les alvéoles dudit isolant sont remplies, après ou pendant la fabrication, par un gaz à haute rigidité diélectrique et faibles pertes, ledit remplissage étant effectué de manière à ce que ledit gaz circule le long dudit câble, longitudinalement, lesdites alvéoles ayant été aménagées à cet effet, et ledit remplissage étant également réalisé de sorte que ledit gaz ne puisse pas s'échapper dans l'atmosphère ambiante. Selon une caractéristique importante, l'isolant est constitué d'entretoises en un matériau diélectrique disposées axialement sur le conducteur intérieur, les espaces ainsi créés entre deux consécutives de ces entretoises constituant les alvéoles. Les entretoises peuvent alors être ondulées sur leur bord en appui sur le conducteur extérieur ou perforées, de manière à mettre en communication les alvéoles et à assurer la circulation du gaz le long du câble. Le remplissage du câble en gaz peut être effectué dans une enceinte close et étanche dans laquelle on introduit le câble, le gaz circulant sous pression entre les deux extrémités du câble et s'échappant à l'intérieur de l'enceinte étanche. Selon une variante, le remplissage peut être effectué dans le câble par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation reliant l'entrée du câble à un réservoir de gaz sous pression au moyen de joints étanches, la sortie du câble étant reliée à un carter étanche destiné à récupérer le gaz. On peut utiliser un isolant en polyéthylène. Dans ce cas, le gaz utilisé est par exemple du SF6. Les câbles à impulsions ainsi obtenus peuvent être employés pour alimenter les aimants d'un accélérateur de particules ou pour bloquer un triac, par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un procédé de réalisation, donnée à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes - la figure 1 est une coupe transversale d'un câble à joncs de renfort mécanique de l'art antérieur, - la figure 2 est une coupe transversale d'un câble selon l'invention. - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un câble à joncs de renfort selon l'invention. Le câble coaxial représenté à la figure 1 comporte un conducteur central en cuivre 1, sur lequel ont été déposés par projection, à des intervalles identiques, des disques d'écartement formant entretoises 2 en polyéthylène. Autour de cet ensemble on place le conducteur extérieur 3 en cuivre recouvert intérieurement d'un isolant 4. On enroule ensuite autour du conducteur extérieur 3 un ruban de protection 5. Les alvéoles (non représentées) ainsi créées entre chaque entretoise 2 sont étanches les unes par rapport aux autres pour assurer une bonne étanchéité longitudinale du câble à l'humidité, par exemple. On réalise un câble selon l'invention en suivant les opérations du procédé de fabrication du câble de la figure 1. Pour cela, on dépose par projection sur un conducteur en cuivre 11 (voir figures 2 et 3), à des intervalles identiques, des joncs d'écartement et de renfort mécanique en polyéthylène formant entretoises 12, dont le contour externe 17 est ondulé. On place ensuite le conducteur extérieur 13 avec son revêtement isolant intérieur 14 autour de cet ensemble. Grâce à la forme ondulée du contour externe 17 des entretoises 12 qui crée des évidements 18, les différentes alvéoles 16 sont mises en communication les unes avec les autres. On enroule enfin autour du conducteur extérieur 13, un ruban de protection 15. Le remplissage de SF6 est effectué après ces différentes opérations, à l'intérieur d'une enceinte close réservée à cet effet, dans laquelle on a placé le câble obtenu selon le procédé décrit ci-dessus. On injecte ensuite à l'une des extrémités de ce câble du SF6 sous pression. Les alvéoles 16 étant en communication les unes avec les autres grâce aux évidements 18, le SF6 circule dans toutes les alvéoles le long du câble. Lorsque le SF6 débouche à l'extrémité opposée à celle d'entrée, toutes les alvéoles ont été remplies et le câble est terminé. L'étanchéité longitudinale du câble à l'humidité, détruite par la mise en communication des alvéoles, est assurée grâce au SF6 qui joue alors également le rôle de barrière contre l'humidité. On a ainsi réalisé un câble à impulsions grâce à l'utilisation combinée du SF6 à la fois pour sa grande rigidité diélectrique aux HT et sa faible dissipation en HF, pour remplir les alvéoles d'un câble à joncs de renfort mécanique. Ce remplissage est effectué, après la fabrication du câble, dans une enveloppe étanche et donc de manière inoffensive pour le milieu extérieur, grâce à une circulation de SF6 à l'intérieur du câble. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au procédé de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, on peut utiliser, au lieu des entretoises ondulées, des entretoises perforées laissant passer le SF6 d'une alvéole à l'autre. Par ailleurs, on peut réaliser le remplissage en SF6 après fabrication au moyen d'un tuyau d'alimentation raccordé à l'entrée du câble par un joint étanche, la sortie du câble étant évacuée dans un carter étanche pour ne pas laisser le SF6 se dégager dans l'air ambiant. En outre, les joncs peuvent être réalisés en tout matériau diélectrique isolant autre que le polyéthylène. Enfin, d'autres gaz ayant les mêmes propriétés que le SF6, comme par exemple le flugène 12, peuvent être utilisés pour remplir les alvéoles, du moment que ces gaz sont compatibles avec le matériau isolant constituant les entretoises. On pourra bien évidemment remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un câble coaxial à impulsions, ledit câble comprenant un conducteur intérieur (11) entouré d'un isolant (12) en un matériau diélectrique, et un conducteur extérieur (13) entourant ledit isolant caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique est alvéolé et en ce que les alvéoles (16) dudit isolant sont remplies, après ou pendant fabrication, par un gaz à haute rigidité diélectrique et faibles pertes, ledit remplissage étant effectué de manière à ce que ledit gaz circule le long dudit câble, longitudinalement, lesdites alvéoles (16) ayant été aménagées à cet effet, et ledit remplissage étant également réalisé de sorte que ledit gaz ne puisse pas s'échapper dans l'atmosphère ambiante. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant est constitué d'entretoises (12) en un matériau diélectrique disposées axialement sur ledit conducteur intérieur, les espaces ainsi crées entre deux consécutives desdites entretoises constituant lesdites alvéoles (16). 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites entretoises (12) sont ondulées sur leur bord en appui sur ledit conducteur extérieur, pour créer des évidements (18) permettant de mettre en communication lesdites alvéoles. 4/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites entretoises sont perforées afin d'assurer la circulation dudit gaz le long dudit câble. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit remplissage est effectué dans une enceinte close et étanche, ledit câble étant introduit dans ladite enceinte, et ledit gaz circulant sous pression entre les deux extrémités dudit câble et s'échappant à l'intérieur de ladite enceinte étanche. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit remplissage est effectué dans ledit câble par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation reliant l'entrée dudit câble à un réservoir dudit gaz sous pression au moyen de joints étanches, la sortie dudit câble étant reliée à un carter étanche destiné à récupérer ledit gaz en sortie dudit câble. 7/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que que ledit isolant (12) est en polyéthylène. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit isolant étant en polyéthylène, ledit gaz est du SF6. 9/ Câble à impulsions, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon l'une des revendications 1 à 8. 10/ Câble à impulsions selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour alimenter les aimants d'un accélérateur de particules. 11/ Câble à impulsions selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour bloquer un triac.