Brevet FR2902578A1 — publié le 20071221

Dispositif d'étanchéité pour séparation des conducteurs d'un câble électrique comprenant une enveloppe métallique en forme de gant et procédé de fabrication de ladite enveloppe La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour une séparation des conducteurs d'un câble électrique isolés par une substance, telle que du papier, imprégnée d'huile. Le dispositif comporte une enveloppe métallique souple en forme de gant. L'invention concerne également un procédé de fabrication de ladite enveloppe. Pour connecter un câble multiphase à un appareil électrique ou à un autre câble, il est nécessaire de séparer les conducteurs de phase afin de les connecter séparément. Lorsque le câble est du type comprenant des conducteurs dont l'âme conductrice est isolée par une substance (généralement du papier) imprégnée d'huile, l'ensemble des conducteurs est enrobé d'une gaine métallique (en général en plomb) étanche à l'huile de l'intérieur et à l'humidité de l'extérieur. Pour séparer les conducteurs, il est nécessaire d'enlever la gaine métallique sur une certaine longueur à l'extrémité du câble à connecter. L'huile imprégnant le papier des conducteurs ainsi dénudés de la gaine métallique a tendance, dans la zone de séparation, à s'échapper et être remplacée par l'humidité ce qui entraine une perte d'isolation. Afin de reconstituer la protection extérieure des conducteurs du câble, pour emprisonner l'huile et exclure l'humidité, la pratique habituelle est d'entourer l'extrémité de chaque conducteur de plusieurs couches polymériques, à l'aide de tubes rétractables à froid ou à chaud. Cependant une protection réalisée à partir de gaines en polymère seul ne serait pas idéale car seul un métal peut assurer une bonne étanchéité à l'humidité ou à la vapeur d'eau, pendant toute la durée de vie du câble qui est généralement de plusieurs dizaines d'années. Un mode de reconstitution de protection extérieure est par exemple proposé dans la demande de brevet EP 1220408, publiée le 03.07.2002, présentant un adaptateur rétractable à froid. L'adaptateur comprend un élément support amovible entouré 1 successivement d'un manchon isolant en caoutchouc siliconé, d'une couche semi-conductrice, d'un élément métallique et d'un manchon protecteur externe en caoutchouc. Pour améliorer l'imperméabilité d'un tel système, un élément tubulaire souple métallique est ajouté entre les deux couches extérieures, sous forme d'une feuille aluminisée et soudée en forme de tube, par exemple, qui ne gène pas la mise en oeuvre. D'autres solutions ont été proposées, par exemple dans les brevets GB 2244873, GB 2218280 et GB 2181904. Toutes ces solutions sont cependant incomplètes puisque la partie des conducteurs dénudés, au niveau de l'arrêt de la gaine en plomb d'où sortent les conducteurs (zone de séparation), n'est pas protégée contre l'humidité. La demande de brevet WO 97/27656 propose un dispositif dont le but est d'assurer une isolation électrique et une étanchéité de la zone de séparation des conducteurs ou zone de transition. Ce dispositif comporte une gaine interne remplie d'un matériau temporairement étanche à l'huile et une gaine externe remplie d'un matériau durcisable et en permanence étanche à l'huile. Le matériau durcisable est injecté à l'intérieur de la gaine externe. La gaine interne assure l'étanchéité à l'huile du câble, empêchant les fuites d'huile, alors que le matériau durcisable assure le maintien de la gaine interne et empêche la dégradation de cette gaine interne due à l'absorption d'huile et au gonflement qui en résulte. Les gaines interne et externe ont chacune la forme d'un gant, chacun des conducteurs passant par un doigt de gant. Ce dispositif présente l'inconvénient de ne pas être facile à mettre en oeuvre, notamment sur le terrain, puisqu'il nécessite l'injection d'un matériau durcisable à l'intérieur de la gaine externe, et de ne pas être étanche à l'humidité. La présente invention propose un dispositif permettant d'obtenir une bonne étanchéité à l'eau liquide et à l'humidité (vapeur d'eau) pour une séparation de conducteurs de câble électrique, pendant toute la durée de vie du câble, ainsi qu'un procédé particulièrement utile pour la fabrication du dispositif. 3 De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour une séparation de conducteurs d'un câble électrique comprenant au moins deux conducteurs entourés d'une gaine métallique (par exemple en plomb) jusqu'à ladite séparation, les conducteurs étant dénudés de ladite gaine métallique à ladite séparation et comprenant chacun une âme conductrice et une substance isolante (par exemple du papier) imprégnée d'huile entourant l'âme. Le dispositif comprend : - des moyens de confinement de l'huile entourant partiellement 10 l'extrémité de chaque conducteur et comprenant un fourreau imperméable à l'humidité et une gaine de maintien du fourreau, - une couche de matériau isolant recouvrant la partie dénudée des conducteurs située entre l'extrémité de la gaine métallique et l'extrémité de chaque fourreau en débordant sur la gaine métallique et sur chaque 15 fourreau, - une envebppe extérieure étanche entourant ladite couche de matériau isolant et recouvrant partiellement ladite gaine métallique du câble et la gaine de maintien du fourreau, et -une enveloppe métallique et flexible, en forme de gant, située entre 20 ladite couche de matériau isolant et ladite enveloppe extérieure étanche, ladite enveloppe métallique comportant à l'une de ses deux extrémités une grande ouverture entourant ladite gaine métallique et à l'autre extrémité plusieurs petites ouvertures en nombre égal à celui des conducteurs, lesquels passent à travers les petites ouvertures. 25 Par exemple, lorsque le câble comporte trois conducteurs, l'enveloppe métallique est en forme de gant avec trois doigts. L'enveloppe métallique est composée d'au moins deux couches superposées, l'une en polymère et l'autre métallique. Elle est cependant composée de préférence d'une couche métallique (de préférence en 30 aluminium) prise en sandwich entre une couche de polyéthylène (PE) et une couche de polyéthylène téréphtalate (PET). De façon avantageuse, la couche de polyéthylène (PE) fait face vers l'intérieur du dispositif et la 4 couche de polyéthylène téréphtalate (PET) fait face vers l'extérieur du dispositif. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une enveloppe en forme de gant à trois doigts réalisée à partir d'une feuille de forme sensiblement rectangulaire et composée d'au moins deux couches superposées, l'une métallique et l'autre en polyéthylène (PE), le procédé étant caractérisé par les étapes suivantes : a- pliage de la feuille en deux parties sensiblement égales en rabattant en bord de la feuille sur l'autre bord opposé, la couche de polyéthylène (PE) étant située à l'intérieur de la feuille pliée, b- soudage de la feuille pliée à proximité et le long desdits bords, c- déploiement de la feuille soudée pour former un tube, d-pliage de l'une des deux extrémités du tube pour former en coupe droite un triangle équilatéral, e- déformation de l'extrémité pliée du tube afin d'obtenir une étoile à trois branches, f- rapprochement de deux branches l'une contre l'autre de sorte qu'elles se trouvent sensiblement dans le prolongement de la troisième branche, le sommet du tube formant alors sensiblement un segment de droite, g- pliage vers l'arrière des deux extrémités du segment de droite de sorte que l'extrémité du tube forme un triangle sensiblement isocèle, h- soudage rectiligne de la feuille sensiblement parallèlement à la base du triangle isocèle, entre le sommet et la base du triangle isocèle, seules les parties en polyéthylène en regard l'une de l'autre étant soudées, et i- dépliement du sommet du tube qui forme alors trois doigts liés entre eux par une membrane centrale. Les trois doigts peuvent être séparés les uns des autres par des 30 coupures effectuées dans la membrane centrale. La feuille peut être constituée d'une couche métallique (de l'aluminium par exemple) prise en sandwich entre une couche de polyéthylène (PE) et une couche de polyéthylène téréphtalate (PET). Le procédé peut avantageusement être utilisé pour la fabrication de 5 l'enveloppe métallique du dispositif selon l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif d'étanchéité, conforme à l'invention, pour une séparation d'un câble à trois conducteurs, et - les figures 2a à 2j illustrent le procédé selon l'invention. Le mode de réalisation représenté sur la figure 1 montre l'extrémité d'un câble 10 de forme généralement cylindrique à trois conducteurs 12, 14 et 16. Cette extrémité est destinée par exemple à être connectée à un appareil électrique ou à l'extrémité d'un autre câble. Les conducteurs du câble sont formés chacun d'une âme conductrice entourée d'une ou plusieurs couches d'une substance, telle que du papier, imprégnée d'huile isolante. Afin de contenir l'huile dans le papier, une gaine métallique 18 (généralement en plomb) entoure les trois conducteurs. Lorsque l'on désire raccorder l'extrémité du câble, la gaine métallique doit être enlevée sur une certaine distance, depuis l'extrémité du câble, afin de pouvoir disposer des conducteurs. Les structures des différents éléments autour des conducteurs étant identiques, seule la structure autour du conducteur 12 est décrite ci-après. Pour protéger l'huile de la partie des conducteurs sortie de la gaine métallique (appelé ci-après conducteurs dénudés ), des moyens de confinement d'huile sont disposés autour de chacun de ces conducteurs dénudés. Ces moyens comportent principalement un fourreau 20 formant 6 une barrière à l'huile et disposé autour du papier imprégné d'huile du conducteur 20, ainsi qu'une gaine 22 de maintien du fourreau 20. Le fourreau peut être réalisé par exemple en silicone. La gaine de maintien du fourreau est étanche à l'eau liquide (mais non à la vapeur d'eau ou à l'humidité) et rétractable de façon à bien enserrer le fourreau. De préférence, un film métallique cylindrique 24 est disposé entre le fourreau 20 et la gaine de maintien 22. Ce film, qui assure une bonne protection à l'humidité, peut être constitué d'une couche d'aluminium prise en sandwich entre deux couches de polymère, tel que le polyéthylène (PE) ou le polyéthylène téréphtalate (PET). On remarque que la zone de transition ou la zone de séparation 26 des conducteurs du câble, comprise entre l'extrémité 28 de la gaine métallique 18 et l'extrémité 30 de chacun des fourreaux 20, n'est pas étanche. Dans cette zone, les conducteurs 12, 14 et 16 ne sont pas protégés contre l'eau et l'humidité, et l'huile imprégnant le papier entourant l'âme des conducteurs peut fuir. Une couche 32 d'un matériau isolant, qui peut être un mastic, est alors appliquée autour des conducteurs dans cette zone de transition 26, en débordant sur la gaine métallique 18 et sur les fourreaux 20 des conducteurs. Cette couche peut être sous forme d'un ruban en polymère (tel qu'un polymère nitrile) électriquement isolant et résistant à l'huile. Le ruban est enroulé autour de l'extrémité 28 de la gaine métallique 18, autour des conducteurs dénudés 12, 14 et 16 dans la zone de séparation 26 et autour des extrémités 30 des fourreaux 20. De façon à maintenir la couche 32 fermement appliquée contre la gaine métallique 18, les conducteurs 12, 14, 16 et les fourreaux 20 et pour faire fluer le matériau dans tous les interstices dans la zone de séparation, un élément de pression 34 est appliqué autour de la couche 32. Ceci peut être un ruban élastique ou un élément rétractable à froid. De façon à assurer la continuité électrique de l'écran métallique du 30 câble, un écran métallique 36, prenant la forme d'une chaussette , est 7 avantageusement enfilé autour des fourreaux 20, du ruban 34 et de la gaine métallique 18. L'écran métallique 36 peut être en une ou plusieurs parties. La protection de l'extrémité de chacun des conducteurs 12, 14 et 16 avec successivement, en partant du conducteur, le fourreau 20, l'écran métallique 36, le film aluminium 24 et la gaine de maintien rétractable 22, peut être réalisée à l'aide d'un ensemble comportant ces quatre éléments assemblés autour d'un tube amovible rigide (en plastique par exemple). Le tube est enfilé autour du conducteur à protéger, puis il est retiré laissant en place les quatre éléments. Le fourreau 20 et la gaine de maintien 22 étant rétractables, les quatre éléments sont ainsi maintenus fermement autour du conducteur. Une telle technique est par exemple décrite dans la demande de brevet EP 1220408 déjà mentionnée. Une enveloppe métallique et flexible 38 est disposée autour de l'écran métallique 36, en débordant sur la gaine métallique 18 et en passant au dessus des gaines 22 de maintien des fourreaux 20. L'enveloppe 38 a pour but de protéger la zone de séparation contre l'humidité et pour cela elle doit être métallique, les couches en polymère n'étant pas complètement imperméables à l'humidité. L'enveloppe métallique 38 est alors constituée d'un film formé d'une couche en polymère sur laquelle une couche métallique a été déposée. De préférence, la couche métallique est en aluminium et le polymère est du polyéthylène (PE) ou du polyéthylène téréphtalate (PET). L'enveloppe métallique 38 peut avantageusement être composée d'une couche métallique prise en sandwich entre une couche en PE et une couche en PET. L'enveloppe métallique 38 a la forme d'un gant à trois doigts, ayant une grande ouverture 40 par laquelle passe la gaine métallique 18 et trois petites ouvertures 42 et 44 par lesquelles passent les trois conducteurs 12, 14 et 16 (la petite ouverture par laquelle passe le conducteur 16 n'est pas visible sur la figure 1). De préférence, l'enveloppe métallique est fabriquée à partir d'une feuille de faible épaisseur selon le procédé de l'invention décrit ci-après. Dans ce cas, la couche en PE fait face vers l'intérieur du dispositif (donc en contact avec l'écran métallique 36) et la couche en PET, si 8 l'enveloppe métallique 38 comporte une telle couche, fait face vers l'extérieur du dispositif. Autour de l'enveloppe métallique 38 est appliquée une enveloppe extérieure 46 étanche à l'eau, en caoutchouc par exemple. L'enveloppe extérieure 46 est rétractable ou élastique : l'enveloppe métallique 38 étant un film souple, l'enveloppe extérieure plaque l'enveloppe métallique contre la gaine métallique 18, l'écran 36 et les gaines 22 de maintien des fourreaux. Pour assurer une bonne étanchéité de l'ensemble, un mastic d'étanchéité 48 scelle les extrémités de l'enveloppe extérieure contre la gaine métallique 18 et les gaines 22 de maintien des fourreaux. L'exemple représenté sur la figure 1 concerne un câble à trois conducteurs et de ce fait l'enveloppe métallique 38 comporte trois doigts. Bien entendu, le nombre de doigts de l'enveloppe métallique est égal au nombre de conducteurs du câble, le nombre de conducteurs étant supérieur ou égal à deux. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une enveloppe en forme de gant à trois doigts réalisée à partir d'une feuille de forme sensiblement rectangulaire et composée d'au moins deux couches superposées, l'une métallique et l'autre en polyéthylène (PE). De préférence la feuille comporte trois couches : une couche en aluminium prise en sandwich entre une couche en polyéthylène (PE) et une couche en polyéthylène téréphtalate (PET). Le procédé permet de fabriquer de façon simple et économique l'enveloppe métallique 38 du dispositif qui vient d'être décrit en regard de la figure 1. Les figures 2a à 2j illustrent les étapes successives du procédé. La feuille 60 à deux ou trois couches, de forme sensiblement rectangulaire, est pliée en deux (fig.2a), le bord 62 étant replié sur le bord 64, la couche en PE étant à l'intérieur de la feuille pliée. Si la feuille comporte deux couches, l'aluminium est alors à l'extérieur ; si la feuille est à trois couches, le PET est à l'extérieur. 9 Les deux bords 62 et 64 sont soudés en réalisant une soudure 66, parallèle aux bords, par exemple par chauffage à l'aide d'un fil chauffant. Les deux faces internes (en regard) de la feuille pliée sont en PE et peuvent donc être aisément soudées entre elles par chauffage. On remarquera que deux faces en regard en PET ne se souderaient pas par chauffage. En éloignant les deux faces en regard, on obtient ainsi un tube dont une section droite 68 est illustrée sur la figure 2c. L'une des deux extrémités du tube est ensuite pliée ou déformée de façon à former un tube dont l'extrémité pliée possède une section droite 10 ayant la forme d'un triangle équilatéral 70 (fig.2d). Les milieux 72, 74 et 76 des trois cotés du triangle équilatéral 70 sont amenés l'un contre l'autre (fig.2e) de sorte que l'extrémité déformée du tube forme une étoile à trois branches 78, 80 et 82. Deux des trois branches, par exemple les deux branches 78 et 80, 15 sont amenées l'une contre l'autre dans le prolongement de la troisième branche 82 (fig.2f). Le haut du tube forme alors sensiblement un segment de droite 84. Les deux extrémités 86 et 88 (fig.2g) du segment de droite sont ensuite repliées dans le sens des flèches, vers l'arrière (par rapport au plan 20 de la feuille de dessins, un observateur regardant la figure 2g voyant les deux bords 86 et 88 s'éloigner), selon les pointillés 90 et 92, de sorte que le sommet du tube 60 forme un triangle sensiblement isocèle 94. Une soudure 96 est alors effectuée (fig.2h), par chauffage, sensiblement parallèlement à la base 98 du triangle isocèle, entre le sommet 25 et la base 98 du triangle isocèle 94. Seules les parties en PE en regard l'une de l'autre sont soudées sous l'effet de la chaleur. Une fois la soudure effectuée, les bords 86 et 88 sont déployés (figures 2i et 2j, ces figures étant des vues du tube respectivement de face et de dessus). Le tube 60 vu de haut (fig.2j) fait apparaître les trois branches 30 78, 80 et 82 de l'étoile. Les trois doigts 100, 102 et 104 sont constitués par 10 les parties des branches de l'étoile situées entre la soudure 96 et les extrémités des branches. La grande ouverture du gant est la base 106 du tube 60 qui n'a pas été pliée. A ce stade, les doigts 100, 102 et 104 sont liés l'un à l'autre par la membrane centrale 108 du sommet du tube. Afin de désolidariser les doigts, trois coupures 110, 112 et 114 sont effectuées dans la membrane centrale 108 depuis le bord supérieur du tube, comme indiquées sur les figures 2i et 2j. D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés 10 peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour une séparation de conducteurs électriques (26) d'un câble (10) comprenant au moins deux conducteurs (12, 14) entourés d'une gaine métallique (18) jusqu'à ladite séparation, les conducteurs étant dénudés de ladite gaine métallique à ladite séparation et comprenant chacun une âme conductrice et une substance isolante imprégnée d'huile entourant l'âme, le dispositif comprenant : - des moyens de confinement de l'huile entourant partiellement l'extrémité de chaque conducteur et comprenant un fourreau (20) imperméable à l'humidité et une gaine (22) de maintien du fourreau, - une couche de matériau isolant (32) recouvrant la partie dénudée des conducteurs située entre l'extrémité (28) de la gaine métallique (18) et l'extrémité (30) de chaque fourreau (20), en débordant sur la gaine métallique et sur chaque fourreau, et - une enveloppe extérieure étanche (46) entourant ladite couche de matériau isolant (32) et recouvrant partiellement ladite gaine métallique (18) du câble et ladite gaine (22) de maintien du fourreau, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une enveloppe métallique et flexible (38), en forme de gant, située entre ladite couche de matériau isolant (32) et ladite enveloppe extérieure étanche (46), ladite enveloppe métallique (38) comportant à l'une de ses deux extrémités une grande ouverture (40) entourant ladite gaine métallique et à l'autre extrémité plusieurs petites ouvertures (42, 44) en nombre égal à celui des conducteurs, lesquels passent à travers les petites ouvertures. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite enveloppe métallique (38) est composée d'au moins deux couches superposées, l'une en polymère et l'autre métallique. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite enveloppe métallique (38) est composée d'une couche métallique prise 12 en sandwich entre une couche de polyéthylène (PE) et une couche de polyéthylène téréphtalate (PET). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la couche de polyéthylène (PE) fait face vers l'intérieur du dispositif et la couche de polyéthylène téréphtalate (PET) fait face vers l'extérieur du dispositif. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la couche métallique est en aluminium. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, le câble comportant trois conducteurs (12, 14, 16), ladite enveloppe métallique (38) est en forme de gant avec trois doigts, lesdites petites ouvertures (42, 44) étant au nombre de trois. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre, pour chaque conducteur, un film métallique (24) de forme sensiblement cylindrique situé entre ledit fourreau (20) de protection de l'huile et ladite gaine (22) de maintien du fourreau. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un écran métallique (36) entourant ledit fourreau de protection de l'huile, ladite couche de matériau isolant (32) et en partie ladite gaine métallique (18). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite gaine métallique (18) est en plomb et ladite substance isolante imprégnée d'huile est du papier. 10. Procédé de fabrication d'une enveloppe en forme de gant à trois doigts réalisée à partir d'une feuille (60) de forme sensiblement rectangulaire et composée d'au moins deux couches superposées, l'une métallique et l'autre en polyéthylène (PE), le procédé étant caractérisé par les étapes suivantes : a- pliage de la feuille en deux parties sensiblement égales en rabattant un bord (62) de la feuille sur l'autre bord opposé (64), la couche de polyéthylène (PE) étant située à l'intérieur de la feuille pliée, b- soudage (66) de la feuille pliée à proximité et le long desdits bords (62, 64), 13 c- déploiement de la feuille soudée pour former un tube, d- pliage de l'une (68) des deux extrémités du tube pour former en coupe droite un triangle équilatéral (70), e- déformation de l'extrémité pliée du tube afin d'obtenir une étoile à trois branches (78, 80, 82), f-rapprochement de deux branches (78, 80) l'une contre l'autre de sorte qu'elles se trouvent sensiblement dans le prolongement de la troisième branche (82), le sommet du tube formant alors sensiblement un segment de droite, g- pliage vers l'arrière des deux extrémités (86, 88) du segment de droite de sorte que l'extrémité du tube forme un triangle sensiblement isocèle (94), h- soudage rectiligne (96) de la feuille sensiblement parallèlement à la base (98) du triangle isocèle, entre le sommet et la base du triangle isocèle, seules les parties en polyéthylène en regard l'une de l'autre étant soudées, et i- dépliement du sommet du tube qui forme alors trois doigts (100, 102, 104) liés entre eux par une membrane centrale (108). 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que les trois doigts sont séparés les uns des autres en effectuant des coupures (110, 112, 116) dans la membrane centrale. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11 caractérisé en ce que ladite feuille (60) est constituée d'une couche métallique prise en sandwich entre une couche de polyéthylène (PE) et une couche de polyéthylène téréphtalate (PET). 13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que la couche métallique est en aluminium. 14. Application du procédé défini à l'une des revendications 10 à 13 à la fabrication de l'enveloppe métallique (38) en forme de gant définie aux revendications 3 et 6.