Brevet FR2896042A1 — publié le 20070713

METHODE ET APPAREIL DE TEST PERMETTANT DE CARACTERISER LES PROPRIETES AUTO EXTINGUIBLES DE L'ISOLANT DE FILS OU CABLES ELECTRIQUES UTILISES NOTAMMENT DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne une méthode et un appareil de test permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant de fils ou câbles électriques utilisés notamment dans des véhicules automobiles. La prévention d'incendies est l'un des soucis dans de nombreux domaines d'activités où sont présents des matériaux caractérisés par l'aptitude qu'ils présentent à s'enflammer plus ou moins facilement ou s'éteindre plus ou moins rapidement ou à brûler à une vitesse de combustion plus ou moins importante ou encore à produire des gouttes enflammées en brûlant. Ces méthodes de caractérisation sont bien adaptées à des matériaux combustibles utilisés pour réaliser des pièces qui vont être soumises au feu, telles que par exemple les matériaux combustibles traités pour des lieux accueillants du public, les matériaux organiques utilisés dans l'automobile et dont la vitesse de combustion est limitée 2 0 pour laisser le temps aux occupants du véhicule de sortir de celui-ci en cas d'inflammation ou, toujours dans le domaine de l'automobile, certains isolants de composants de puissance, tels que par exemple des alternateurs, traités pour limiter les conséquences d'arcs électriques internes pouvant enflammer ces isolants. 25 Ces méthodes de caractérisation d'isolants solides utilisent deux grands principes : -l'inflammation d'un échantillon de matière constituant le corps de l'isolant à l'aide d'une petite flamme disposée pendant quelques secondes à l'extrémité de l'échantillon plan du matériau et la détermination de l'aptitude de l'échantillon, disposé horizontalement ou verticalement, à s'éteindre plus ou moins rapidement tout seul ou de l'aptitude à la flamme de se propager à une vitesse plus ou moins grande ou de l'aptitude de la zone en feu à laisser tomber des gouttes enflammées ; - la décomposition locale des matériaux par un point chaud (méthode dite du doigt chaud) où l'on met en appui sur le matériau une forme portée à une température plus ou moins élevée. Ces deux méthodes connues ont en commun une attaque du matériau par un feu ou un point chaud extérieur, mais elles ne permettent pas de caractériser l'aptitude d'un fil ou câble électrique à amorcer, puis propager un feu lorsque les conducteurs internes se trouvent portés à une température importante due, par exemple, à un court-circuit échauffant toute la longueur du fil ou à un mauvais contact local créant un point chaud au droit d'une liaison électrique. Dans ces conditions, ces méthodes sont inefficaces pour déterminer des classes d'isolants ou des longueurs de protection locales des fils électriques correspondant à des besoins réels. 2 0 La présente invention a pour but de résoudre ce problème en proposant une méthode et un appareil de test adaptés pour caractériser des fils ou câbles électriques et leurs isolants et surtout pour vérifier et ajuster les caractéristiques des moyens de protection disposés localement sur ces fils, tels que des manchons auto 25 extinguibles ou encore intumescents, en fonction, le cas échéant, des sections des fils ou des différentes conditions d'environnement. A cet effet, selon l'invention, la méthode de test permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant de fils ou câbles électriques utilisés notamment dans des véhicules automobiles, 30 est caractérisée en ce qu'elle consiste à porter rapidement à une température élevée, déterminée, une extrémité dénudée du câble ou du fil électrique provoquant une combustion de la partie de l'isolant située à proximité de cette extrémité dénudée, à déterminer les paramètres de combustion locale de l'isolant, tels que le délai d'apparition de la flamme de combustion, la vitesse de propagation de la combustion, la durée de la combustion et la distance d'extinction de la combustion le long de l'isolant, et à optimiser les caractéristiques de protection locale de l'isolant à partir de ces paramètres et, le cas échéant, en fonction de la section du câble ou du fil électrique. L'invention vise également un appareil de test permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant de fils ou câbles électriques utilisés notamment dans des véhicules automobiles et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un corps métallique isolé thermiquement de l'extérieur et pouvant être chauffé à une température élevée déterminée, un embout en un matériau thermiquement conducteur pouvant être amoviblement fixé au corps en contact thermique avec ce dernier, l'embout étant fixé à l'extrémité d'un tube grillagé dans lequel est maintenu le câble ou le fil électrique dont une extrémité dénudée est intimement fixée dans l'embout, de 2 0 manière qu'en fixant l'embout dans le corps porté à la température élevée déterminée, cet embout et l'extrémité dénudée du câble ou du fil soient amenés rapidement à cette température pour provoquer une combustion de la partie isolante auto extinguible du câble ou du fil électrique située dans le tube grillagé à proximité de sa partie 25 dénudée, le tube grillagé permettant, à partir de ses mailles transversales et longitudinales, de contrôler les paramètres de combustion locale de l'isolant, tels que le délai d'apparition de la flamme de combustion, la vitesse de propagation de la combustion, la durée de la combustion et la distance d'extinction de la combustion le 3 0 long de l'isolant, pour permettre ensuite d'optimiser les caractéristiques de protection locale de l'isolant à partir de ces paramètres et, le cas échéant, en fonction de la section du câble ou du fil électrique. L'extrémité dénudée du câble ou du fil est fixée dans un perçage de l'embout s'étendant coaxialement au tube grillagé par l'intermédiaire d'un élément de blocage, tel qu'une vis de pression, monté dans l'embout transversalement à l'axe du perçage. Lorsque l'extrémité dénudée du câble ou du fil est constituée par un conducteur multibrins, celle-ci est fixée dans un feuillard par sertissage de ce dernier et réalisé en un matériau thermiquement conducteur, tel que du cuivre étamé, l'élément de blocage serrant le feuillard en contact intime dans le perçage de l'embout. L'embout et le corps chauffant sont en contact thermique l'un avec l'autre respectivement par deux faces de contact entre lesquelles est disposée une rondelle en matériau thermiquement conducteur, tel que du cuivre. L'embout comporte une partie d'extrémité cylindrique extérieurement filetée permettant sa fixation par vissage dans un trou taraudé du corps chauffant. L'embout et le corps chauffant comprennent respectivement 2 0 deux parties hexagonales permettant le serrage de l'embout au corps chauffant à un couple déterminé. Les faces de contact sont constituées par un épaulement de l'embout et l'extrémité libre de la partie hexagonale du corps chauffant. 25 Le tube grillagé permet avantageusement de saisir manuellement l'embout pour le fixer au corps chauffant. Le corps chauffant est constitué par un bloc massif et l'embout de faible inertie thermique a une masse d'au moins 50 fois inférieure à celle du corps chauffant. L'appareil comprend au moins une résistance électrique de chauffage entourant le corps chauffant et commandée par un circuit électronique d'alimentation, un matériau thermiquement isolant entourant le corps chauffant et la résistance électrique et un capot externe de protection recouvrant le matériau thermiquement isolant. Une sonde de température est logée dans le corps chauffant et 10 est reliée au circuit électronique d'alimentation pour réguler la température de chauffage du corps à une valeur déterminée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en 15 référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de test de l'invention en position désassemblée et permettant de 2 0 caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant d'un fil électrique ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil de test en position assemblée de service. L'appareil de test de l'invention tel que représenté aux figures 1 25 et 2 et permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant d'un fil électrique comprend un corps 1 constitué d'un bloc en métal massif inoxydable isolé thermiquement de l'extérieur et pouvant être chauffé à une température régulée ajustable déterminée et très élevée par une ou plusieurs résistances électriques 2 entourant le corps 1. Les résistances 2 sont alimentées par un circuit électronique d'alimentation, non représenté, recevant d'une sonde de température 3 logée dans le corps 1 un signal électrique de température de ce corps permettant au circuit électronique d'alimentation de réguler la température de ce corps à la valeur souhaitée. Le corps 1 est thermiquement isolé par un matériau 4 entourant le corps 1 et les résistances 2, le matériau isolant 4 étant renfermé dans un capot externe de protection 5. Le corps 1, qui peut être forme générale cylindrique, comporte un trou central taraudé 6 qui peut être prolongé coaxialement par un perçage de plus petit diamètre 7 traversant complètement le corps 1. Le perçage 7 permet de loger éventuellement le prolongement du fil électrique à tester 8. Le corps 1 comprend en outre, solidaire de sa face plane la débouchant à l'extérieur du capot 5, une partie annulaire 9 intérieurement taraudée et coaxiale au trou taraudé 6 du corps 1. La partie annulaire 9 a sa paroi latérale externe en forme de six pans à la manière d'une tête de vis. L'appareil de test comprend également un embout 10 2 0 comportant une partie cylindrique 11 extérieurement filetée de manière à permettre la fixation de l'embout 10 par vissage de la partie cylindrique 11 dans le trou taraudé 6 du corps 1. L'embout 10 comprend en outre une partie formant tête à six pans 12 permettant, en combinaison avec la partie annulaire 9 à six 25 pans, de serrer l'embout 10 au corps 1. L'embout 10, qui est réalisé en une seule pièce, est en un matériau thermiquement conducteur ayant une faible inertie thermique et a une masse d'au moins 50 fois inférieure à la masse du corps principal 1 de l'appareil de test. L'embout 10 est fixé, par sa tête à six pans 12, à l'extrémité d'un tube grillagé 13 permettant de saisir manuellement l'embout 10 pendant l'opération de vissage de celui-ci sur le corps 1 et également de maintenir dans celui-ci le fil à tester 8 dans une position sensiblement coaxiale au tube. Ce dernier est fixé à l'embout 10 par son extrémité engagée dans une gorge circulaire 14 réalisée dans la tête 12 de l'embout 10 coaxialement à un perçage central 15 traversant l'embout 10. En position de fixation de l'embout 10 au corps 1, la face d'épaulement 16 définie entre la partie cylindrique 11 et la tête 12 de l'embout 10 est en contact thermique avec la face d'extrémité libre 9a de la partie annulaire 9. De préférence, une rondelle en cuivre 17 est montée coaxialement sur la partie cylindrique 11 de l'embout 10 et est serrée entre la face d'épaulement 16 de l'embout 10 et la face d'extrémité 9a de la partie annulaire 9 pour améliorer et compléter le contact thermique entre l'embout 10 et le corps 1. Le fil électrique 8 comporte une âme conductrice 8a et un isolant auto extinguible 8b protégeant l'âme 8a. Par isolant 8b, on entend un moyen de protection disposé au moins localement sur l'âme 2 0 8a et réalisé en un matériau auto extinguible ou encore intumescent. L'isolant 8b de l'âme conductrice 8a du fil 8 est situé dans le tube grillagé 13 et une partie dénudée de l'âme 8a est mise en contact thermique intime dans le perçage 15 de l'embout 10 par un élément de blocage 18, tel que par exemple une vis de pression sans tête, logé 25 dans la tête 12 de l'embout 10 transversalement à l'axe longitudinal du perçage 15 de manière que l'élément de blocage 18 exerce une pression sur l'âme dénudée 8b du fil 1 pour la serrer dans le perçage 15. Comme représenté aux figures, dans le cas où l'âme 8a du fil 8 comporte plusieurs brins, un feuillard 19 en cuivre étamé est fixé par 30 sertissage sur l'âme 8a pour assurer un bon contact thermique intime entre les brins de l'âme 8a et le perçage 15 de l'embout 10 par la pression exercée sur le feuillard 19 par l'élément de blocage 18. En tenant manuellement l'embout 10 par l'intermédiaire du tube grillagé 13, cet embout est fixé par vissage de sa partie cylindrique 11 dans le trou taraudé 6 du corps 1 pour amener l'embout 10 et le corps 1 en contact thermique. Le contact thermique est complété par la rondelle de cuivre 17 une fois que l'embout 10 est serré avec force sur le corps 1 par l'intermédiaire de la tête à six pans 12 et de la partie annulaire à six pans 9 du corps 1. De part la faible inertie thermique de l'embout 10 relativement à celle du corps 1, la température de l'embout 10 atteint très rapidement celle du corps chauffé 1 et l'embout 10 porte ainsi, en quelques secondes, l'âme 8a du fil à tester 8, au niveau de sa partie serrée en contact intime dans le perçage 15, à la même température que celle de l'embout 10. Par la conduction thermique de l'âme 8a du fil 8, la température de l'isolant 8b monte rapidement d'abord près de l'embout 10 puis en s'éloignant rapidement de cet embout. Suivant les propriétés auto extinguibles locales de l'isolant 8b, il se produit une combustion momentanée de celui-ci dont on peut établir le délai d'apparition de la flamme de 2 0 combustion, la vitesse de propagation de combustion, la durée de combustion et/ ou la distance d'extinction de la combustion suivant une orientation horizontale ou verticale du fil 8, en s'aidant des mailles du tube grillagé 13 orientées transversalement et longitudinalement par rapport au fil 8. 25 Il est alors possible d'optimiser les protections locales proches de la zone chaude, telles que la classe de l'isolant constituant ces protections, la longueur des manchons de protection disposés localement, en fonction de la température du corps 1 et de la section de l'âme conductrice 8a du fil 8. REVENDICATIONS 1. Méthode de test permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant (8b) de fils ou câbles électriques (8) utilisés notamment dans des véhicules automobiles, caractérisée en ce qu'elle consiste à porter rapidement à une température élevée déterminée une extrémité dénudée (8a) du câble ou du fil électrique (8) provoquant une combustion de la partie de l'isolant (8b) située à proximité de cette extrémité dénudée, à déterminer les paramètres de combustion locale de l'isolant, tels que le délai d'apparition de la flamme de combustion, la vitesse de propagation de la combustion, la durée de la combustion et la distance d'extinction de la combustion le long de l'isolant, et à optimiser les caractéristiques de protection locales de l'isolant (8b) à partir des ces paramètres et, le cas échéant, en fonction de la section du câble ou du fil électrique (8). 2. Appareil de test permettant de caractériser les propriétés auto extinguibles de l'isolant (8b) de fils ou câbles électriques (8) utilisés notamment dans des véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend un corps métallique (1) isolé thermiquement de 2 0 l'extérieur et pouvant être chauffé à une température élevée déterminée, et un embout (10) en un matériau thermiquement conducteur pouvant être amoviblement fixé au corps (1) en contact thermique avec ce dernier, l'embout (10) étant fixé à l'extrémité d'un tube grillagé (13) dans lequel est maintenu le câble ou le fil électrique 25 (8) dont une extrémité dénudée (8a) est intimement fixée dans l'embout (10), de manière qu'en fixant l'embout (10) dans le corps (1) porté à la température élevée déterminée, cet embout (10) et l'extrémité dénudée (8a) du câble ou du fil (8) soient amenés rapidement à cette température pour provoquer une combustion de la 30 partie isolante auto extinguibles (8b) du câble ou du fil électrique (8) située dans le tube grillagé (13) à proximité de sa partie dénudée (8a), le tube grillagé (13) permettant, à partir de ses mailles transversales et longitudinales , de contrôler les paramètres de combustion locale de l'isolant (8b), tels que le délai d'apparition de la flamme de combustion, la vitesse de propagation de la combustion, la durée de la combustion et la distance d'extinction de la combustion le long de l'isolant pour permettre ensuite d'optimiser les caractéristiques de protection locales de l'isolant à partir des ces paramètres et, le cas échéant, en fonction de la section du câble ou du fil électrique (8). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité dénudée (8a) du câble ou du fil (8) est fixée dans un perçage (15) de l'embout (10) s'étendant coaxialement au tube grillagé (13) par l'intermédiaire d'un élément de blocage (18), tel qu'une vis de pression, monté dans l'embout (10) transversalement à l'axe du perçage (15). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque l'extrémité dénudée (8a) du câble ou du fil (8) est constituée par un conducteur multibrins, celle-ci est fixée dans un feuillard (19) par sertissage de ce dernier et réalisé en un matériau thermiquement 2 0 conducteur, tel que du cuivre étamé, l'élément de blocage (18) serrant le feuillard (19) en contact intime dans le perçage (15) de l'embout (10). 5. Appareil selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'embout (10) et le corps chauffant (1) sont en contact 25 thermique l'un avec l'autre respectivement par deux faces de contact (16),9a) entre lesquelles est disposée une rondelle (17) en matériau thermiquement conducteur, tel que du cuivre. 6. Appareil selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'embout (10) comporte une partie d'extrémité cylindrique (11) extérieurement filetée permettant sa fixation par vissage dans un trou taraudé (6) du corps chauffant (1). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'embout (10) et le corps chauffant (1) comprennent respectivement deux parties hexagonales (12,9) permettant le serrage de l'embout (10) au corps chauffant (1) à un couple déterminé. 8. Appareil selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les faces de contact sont constituées par un épaulement (16) de l'embout (10) et l'extrémité libre (9a) de la partie hexagonale (9) du corps chauffant (1). 9. Appareil selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le tube grillagé (13) permet de saisir manuellement l'embout (10) pour le fixer au corps chauffant (1). 10. Appareil selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le corps chauffant (1) est constitué par un bloc massif et l'embout (10) de faible inertie thermique a une masse d'au moins 50 fois inférieure à celle du corps chauffant (1). 11. Appareil selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une résistance électrique de chauffage 2 0 (2) entourant le corps chauffant (1) et commandée par un circuit électronique d'alimentation, un matériau thermiquement isolant (4) entourant le corps chauffant (1) et la résistance électrique (2), et un capot externe de protection (5) recouvrant le matériau thermiquement isolant (4). 25 12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une sonde de température (3) est logée dans le corps chauffant (1) et reliée au circuit électronique d'alimentation pour réguler le température de chauffage du corps (1) à une valeur déterminée.