Brevet FR2693024A1 — publié le 19931231

CABLE MIXTE POUR LA TRANSMISSION DE DONNEES ET LA TRANSMISSION D'ENERGIE La présente invention concerne un câble mixte pour la transmission de données et la transmission d'énergie. Dans les câbles actuellement utilisés pour la transmission de données et la transmission d'énergie (en monophasé ou en continu), on trouve en général deux conducteurs électriques d'énergie isolés chacun au moyen10 d'une gaine isolante et une pluralité de conducteurs électriques de transmission de données également isolés et servant à piloter un appareil à l'aide d'informations provenant de capteurs auxquels ils sont reliés Tous les conducteurs de ces câbles sont de préférence multibrins,15 c'est-à-dire qu'ils sont constitués chacun d'un toron de fils conducteurs unitaires Ceci a pour but de conférer au câble une certaine souplesse. La structure de ce type de câbles est habituellement la suivante: les deux conducteurs d'énergie isolés sont disposés côte à côte, les conducteurs de transmission de données sont disposés autour de la structure bifilaire ainsi formée de manière à donner au câble obtenu une section circulaire.25 Les câbles connus actuellement pour la transmission d'énergie et la transmission de données posent un certain nombre de problèmes. En premier lieu, il ne sont pas très souples (les rayons de courbure maximaux atteints sont de l'ordre de dix fois leur diamètre extérieur) Ceci est très pénalisant lorsque l'on souhaite utiliser ces câbles pour alimenter et piloter des appareils mobiles ou se trouvant sous l'eau, en les soumettant à de nombreuses contraintes de flexion et sollicitations mécaniques.35 Par ailleurs, la disposition des conducteurs dans le câble n'étant pas optimale, le diamètre du câble est important Par exemple, pour un câble comportant deux conducteurs d'énergie de 10 mm 2 de section chacun et 21 conducteurs de transmission de données d'environ 0,15 mm 2 de section chacun, le diamètre du câble obtenu est de 15 mm 5 environ Or il est intéressant dans certaines applications, sous-marines par exemple, d'avoir un diamètre qui soit le plus faible possible afin de confiner le câble dans un espace réduit. Enfin, l'épaisseur d'isolation importante nécessaire autour des deux conducteurs d'énergie est pénalisante à la fois pour le diamètre du câble et pour sa masse En effet, les deux conducteurs d'énergie étant placés côte à côte dans le câble, il est important de bien les isoler électriquement l'un de l'autre étant données les fortes tensions qu'ils15 sont susceptibles de transporter La masse des câbles ainsi obtenus est prohibitive pour des applications sous-marines dans lesquelles le câble est en général immergé à une certaine profondeur et relie des appareils se trouvant à la surface à des appareils se trouvant sous l'eau Compte-tenu20 des grandes longueurs nécessaires, le poids du câble risque d'entraîner certains appareils se trouvant à la surface vers le fond. Le but de la présente invention est donc de réaliser un câble mixte pour la transmission de données et la transmission d'énergie plus souple, plus léger et de diamètre plus faible que les câbles de l'art antérieur, et donc capable de résister à de nombreuses sollicitations mécaniques tout en ayant un encombrement réduit. La présente invention propose à cet effet un câble mixte pour la transmission de données et la transmission d'énergie comprenant deux conducteurs d'énergie multibrins et une pluralité de conducteurs électriques multibrins isolés de transmission de données caractérisé en ce que lesdits conducteurs sont disposés de la manière suivante:35 un premier desdits conducteurs d'énergie occupe une position axiale le long dudit câble, lesdits conducteurs de transmission de données forment un anneau coaxial audit premier conducteur d'énergie et sont enroulés hélicoïdalement sur une première enveloppe isolante recouvrant ledit premier conducteur d'énergie, 5 les brins constituant ledit deuxième conducteur d'énergie forment un anneau coaxial audit premier conducteur d'énergie autour desdits conducteurs de transmission de données et sont enroulés hélicoïdalement sur une deuxième enveloppe isolante recouvrant lesdits conducteurs de transmission de10 données, une gaine extérieure de protection entoure ledit deuxième conducteur d'énergie. Le fait de disposer les deux conducteurs d'énergie coaxialement l'un à l'autre en les isolant l'un de l'autre à l'aide des conducteurs de transmission de données permet de diminuer nettement l'encombrement du câble, et donc son diamètre Ainsi, on a pu supprimer la gaine isolante encombrante des conducteurs d'énergie et loger dans un espace optimal les conducteurs de transmission de données20 auparavant disposés de manière désordonnée. Par ailleurs, la disposition coaxiale confère une plus grande souplesse au câble que la disposition bifilaire Les rayons de courbure atteints par les câbles de structure conforme à celle de l'invention sont de l'ordre de trois à25 quatre fois le diamètre extérieur du câble, c'est-à-dire qu'il sont deux à trois fois plus faibles que ceux atteints par les câbles de l'art antérieur. Toujours selon l'invention, un troisième conducteur d'énergie peut être disposé coaxialement au deuxième conducteur d'énergie et séparé de ce dernier par une troisième enveloppe isolante, une couche de conducteurs de transmission de données et une quatrième enveloppe isolante, la gaine de protection extérieure entourant alors le troisième conducteur d'énergie Le troisième conducteur35 d'énergie peut également être séparé du deuxième par une autre enveloppe isolante. on peut ainsi appliquer l'invention à un câble mixte comportant plus de deux conducteurs d'énergie, et par exemple trois ou quatre, en séparant les conducteurs d'énergie les uns des autres par des conducteurs de 5 transmission de données, ou lorsque cela n'est plus possible, par des enveloppes isolantes Ces conducteurs d'énergie peuvent être multibrins. Enfin, pour un câble comportant deux conducteurs d'énergie de 10 mm 2 de section chacun et 21 conducteurs de transmission de données de 0,15 mm 2 environ de section chacun, le diamètre du câble obtenu est d'environ 10 mm soit une réduction de 30 % par rapport à l'art antérieur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un câble selon l'invention, donnée à titre illustratif et nullement limitatif. La figure unique représente une coupe transversale d'un secteur d'un câble selon l'invention. Le câble 1, d'axe longitudinal référencé X, comporte un conducteur d'énergie axial 2 Le conducteur 2 est constitué d'un toronnage de 19 torons 3, chacun des torons 3 étant lui-même constitué de 67 fils 4 de cuivre étamé de 0,1 mm de diamètre chacun. Une première enveloppe isolante 5 constituée d'un ruban de polytétrafluoroéthylène (PTFE) de 4,65 mm de diamètre extérieur et de 50 gm d'épaisseur environ entoure le conducteur 2 L'enveloppe 5 sert à améliorer la souplesse du câble 1 en favorisant le glissement des différents conducteurs.30 21 conducteurs 6 de transmission de données forment un anneau coaxial au conducteur d'énergie 2 et sont enroulés hélicoïdalement autour de l'enveloppe 5 Chaque conducteur 6 est constitué d'un toron de 19 fils 7 de cuivre étamé de 0,1 mm de diamètre, isolé au moyen d'une gaine 8 en éthylène-tétrafluoroéthylène de diamètre extérieur égal à 0,79 mm La gaine 8 sert à la fois à isoler les conducteurs 6 les uns des autres et contribue à isoler l'un de l'autre les conducteurs d'énergie du câble 1. Une deuxième enveloppe isolante 9 également constituée d'un ruban de PTFE identique à celui constituant la première enveloppe 5 permet de maintenir les conducteurs 6 et d'assurer aussi la souplesse du câble 1. 24 torons 10 constituant un deuxième conducteur d'énergie il forment un anneau coaxial au conducteur d'énergie 2 et sont enroulés hélicoïdalement autour de10 l'enveloppe 9 Chacun des torons 10 est constitué de 37 fils 12 de cuivre étamé de 0,12 mm de diamètre. Enfin, l'ensemble ainsi constitué est isolé du milieu extérieur au moyen d'un ruban de polyester 13 de 0,17 mm d'épaisseur entouré d'une gaine de polyuréthane 14 de 0,8 mm15 d'épaisseur de sorte que le diamètre extérieur du câble 1 est environ égal à 10 mm. Le câble selon l'invention présente l'avantage par rapport à d'autres câbles du même type d'être à la fois très souple, léger et peu encombrant, grâce à l'utilisation d'une20 disposition coaxiale et à l'isolation des deux conducteurs d'énergie l'un de l'autre effectuée au moyen des conducteurs de transmission de données eux-mêmes. La disposition coaxiale n'est pas employée d'habitude pour la transmission d'énergie, car elle pose des problèmes lors du raccordement (reconstitution de l'isolation des conducteurs d'énergie) Ces problèmes sont d'importance mineure comparée aux avantages procurés par la structure selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Tout d'abord, l'invention s'applique également à un câble de transmission de données et de transmission d'énergie comprenant plus de deux conducteurs d'énergie, et par exemple trois ou quatre Dans ce cas, la structure35 coaxiale peut également être utilisée Les premier et deuxième conducteurs d'énergie sont disposés comme dans l'exemple décrit plus haut; au lieu de placer la gaine extérieure de protection autour du deuxième conducteur d'énergie, on dispose autour de ce dernier soit une autre couche de conducteurs de transmission de données séparée du5 deuxième conducteur d'énergie par un ruban isolant, soit une couche isolante, puis un troisième conducteur d'énergie On peut alors soit placer la gaine extérieure du câble, soit disposer un autre conducteur d'énergie en le séparant encore par des conducteurs de transmission de données ou par une10 couche isolante. Les autres conducteurs d'énergie peuvent également être des conducteurs multibrins. Par ailleurs, les valeurs numériques sont données à titre indicatif et pourront être changées à loisir sans sortir du cadre de l'invention. De même, le choix des matériaux constituant les conducteurs ou les différentes enveloppes et gaines isolantes est à la portée de l'homme de l'art et rentre dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ Câble mixte pour la transmission de données et la transmission d'énergie comprenant deux conducteurs d'énergie multibrins ( 2, 11) et une pluralité de conducteurs électriques multibrins isolés ( 6) de transmission de données caractérisé en ce que lesdits conducteurs sont disposés de la manière suivante: un premier desdits conducteurs d'énergie ( 2) occupe une position axiale le long dudit câble ( 1), lesdits conducteurs de transmission de données ( 6) forment un anneau coaxial audit premier conducteur d'énergie ( 2) et sont enroulés hélicoïdalement sur une première enveloppe isolante ( 5) recouvrant ledit premier conducteur d'énergie15 ( 2), les brins ( 10) constituant ledit deuxième conducteur d'énergie ( 11) forment un anneau coaxial audit premier conducteur d'énergie ( 2) autour desdits conducteurs de transmission de données ( 6) et sont enroulés hélicoïdalement20 sur une deuxième enveloppe isolante ( 9) recouvrant lesdits conducteurs de transmission de données ( 6), une gaine extérieure de protection ( 13, 14) entoure ledit deuxième conducteur d'énergie ( 11). 2/ Câble selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un troisième conducteur d'énergie est disposé coaxialement audit deuxième conducteur d'énergie ( 11) et séparé de ce dernier par une troisième enveloppe isolante, une couche de conducteurs de transmission de données et une quatrième enveloppe isolante, ladite gaine de protection extérieure30 ( 13, 14) entourant alors ledit troisième conducteur d'énergie. 3/ Câble selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un troisième conducteur d'énergie est disposé coaxialement audit deuxième conducteur d'énergie ( 11) et séparé de ce35 dernier par une autre enveloppe isolante, ladite gaine de protection extérieure ( 13, 14) entourant alors ledit troisième conducteur d'énergie. 4/ Câble selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit premier conducteur d'énergie ( 2) est constitué d'un toronnage de 19 torons ( 3) constitués chacun d'un toronnage de 67 fils conducteurs ( 4) de diamètre égal à 0,1 mm chacun. / Câble selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que chacun desdits conducteurs de transmission de données ( 6) est constitué d'un toron de 19 fils conducteurs ( 7) de diamètre égal à 0,1 mm chacun, ledit toron étant isolé au moyen d'une gaine en éthylène-tétrafluoroéthylène ( 8) 'de diamètre extérieur égal à 0,79 mm. 6/ Câble selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit deuxième conducteur d'énergie ( 11) est constitué de 24 torons ou brins ( 10) constitués chacun de 37 fils conducteurs ( 12) de 0,12 mm de diamètre chacun. 7/ Câble selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que lesdites première et deuxième enveloppes isolantes ( 5, 9) sont constituées chacune d'un ruban de polytétrafluoroéthylène de 50 mn d'épaisseur. 8/ Câble selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite gaine extérieure est constituée d'un ruban de polyester ( 13) de 0,17 mm d'épaisseur auquel est superposée25 une gaine de polyuréthane ( 14) de 0,8 mm d'épaisseur.