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LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Considérant qu'aucune réclamation n'a été introduite, dans le délai réglementaire, à la suite de cette publication ;
Considérant qu'il résulte des justifications fournies à l'appui de la requête que le brevet No 405.434 pour : Perfectionnements aux joints de raccordement des câbles électriques à haute tension Il' a pu être exploité , par suite de l'état de guerre, pendant une période équivalent à cinq années d'exploitation normale ;
Considérant, d'autrepart, que le maximum de prolongation prévu par l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 est fixé à cinq ans; A R R E T E :
ARTICLE PREMIER. - La durée du brevet No- 405.434 pour :
Perfectionnements aux joints de raccordement des câbles électriques à haute tension accordé à Bell Telephone Manufacturing Cy S.A.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY. PERFECTIONNEMENTS AUX JOINTS DE RACCORDEMENT DES CABLES ELECTRIQUES A HAUTE TENSION.
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Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en GrandeBretagne le 4 décembre 1933 sous le numéro 34.022/33 et aux noms de la Société: "STANDARD TELEPHONES AND CABLES LIMITED" et de Mr. John Krauss WEBB,
L'invention concerne des perfectionnements apportés aux joints de raccordement des câbles à haute tension, et elle a pour but de prévoir une méthode de raccordement comprenant l'isolement du joint au moyen d'une matière liquide polymérisable, libre de dissolvants volatils, par exemple un mono-oléfine aromatique tel que le styrène, après quoi la polymérisation de la matière a lieu de manière à ce qu'elle constitue pour le joint un isolant solide.
L'invention prévoit aussi une méthode de raccordement de câbles à haute tension isolés au moyen de papier imprégné d'huile, et elle comprend l'isolement du joint au moyen d'une matière polymérisable liquide telle qu'un mélange de styrène et d'hydrocarbone aromatique chlorinaté, après quoi la polymérisation du mélange
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a lieu sur le joint lui-même de manière à former une connexion soudée continue avec l'isolant en papier impregné du câble,
De préférence, des rubans en papier ou autre, impregné de styrène ou mé- lange de styrène, sont d'abord appliqués sur le joint.
L'invention .prévoit encore un procédé de raccordement de câbles à haute tension dans lequel,' après que les conducteurs ont été réunis et que l'enveloppe ou manchon de plomb, ou autre recouvrement analogue, a été placé sur le joint, du sty- rène, ou un mélange de styrène et d'hydrocarbone aromatique chlorinaté, est coulé à l'intérieur de l'enveloppe ou manchon de préférence sous pression, puis un traite- ment à chaud est appliqué afin de polymériser le styrène dans le manchon pour con- stituer une masse solide de matière isolante.
On a aussi cherché à réaliser une méthode perfectionnée pour obtenir dans les câbles imprégnés d'huile, des joints d'arrêt ou joints barrières qui blo- quent les chemins qui peuvent exister entre le manchon protecteur et l'isolant à ba se de styrène, et entre les torons de cuivre, ainsi qu'il sera décrit par la suite.
Ces divers faits, ainsi que d'autres non spécialement mentionnés ci-des- sus, sont mieux compris de la description suivante basée sur les dessins ci-joints.
Sur ceux-ci: la figure 1 est une vue longitudinale, en section, d'un joint pour câ- ble à simple noyau, établi suivant les principes de l'invention; la figure 2 est u- ne section longitudinale d'un joint de câble à trois conducteurs; la figure 3 mon- tre une section transversale faite suivant la ligne B-B de la figure 2; la figure @ 4 est une section longitudinale montrant une forme modifiée d'un joint avec conne- xion flexible afin de permettre l'expansion des conducteurs du câble sous l'action de la chaleur; la figure 5 est un schéma montrant la méthode suivie pour remplir le joint de matière isolante ; et la figure 6 est le schéma d'un arrangement destiné à chauffer le joint.
Dans la réalisation d'un joint pour câble à simple conducteur, tel que montré fig.l, on prépare d'abord les extrémités du câble à réunir de la manière ha- bituelle, l'isolant en papier étant enlevé pour former un cône à chaque extrémité respective du câble, ainsi qu'il est montré en 1 et le, et le papier métallisé exté- rieur est enlevé jusqu'aux enveloppes en plomb 2 et 2'. Le manchon en plomb 3 est glissé sur une extrémité du câble et les deux conducteurs 4 et 4' sont réunis par
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une virole 5 de la manière habituelle. Cette virole peut être creuse ou pleine suivant qu'un joint direct ou un joint à barrière doit être prévu.
L'isolant se terminant en pointe est de préférence recouvert d'une solution de diphénilchlorinaté qui aide l'imprégnation réelle des papiers par le styrène aux étapes suivantes de remplissage, car il enlève la couche huileuse qui autrement peut devenir impénétrable à la matière de remplissage.
Des rubans en papier, imprégnés avec du styrène, sont enroulés autour du joint en couches successives, ainsi qu'il est indiqué en 6, jusqu'à ce que le diamètre de l'isolant, pour la longueur entière du joint, atteigne celui du diamètre extérieur de l'enveloppe en plont L'isolant appliqué est fixé à chaque extrémité par des cordons de coton imprégnés de styrène, et un recouvrement total de papier métallisé 7 est enroulé sur l'isolant du joint en ayant soin d'assurer qu'un bon contact soit réalisé entre les enveloppes en plomb et le papier métallisé, par exemple par la ligature montrée en 8 et 8'.
Le manchon en plomb 3 est alors ramené dans sa position sur le joint et soudé aux enveloppes 2 et 2' du câbla, ainsi qu'il est indiqué en 9 et 9'. Ce manchon est pourvu d'orifices de remplissage 10, 10' à travers lesquels l'évacuation et l'imprégnation au moyen de styrène s'effectue, ainsi qu'il est décrit par la suite,
Dans la réalisation d'un joint de câble à trois conducteurs, tel que celui montré fig. 2 et 3, le procédé suivi pour chaque conducteur individuel est semblable à celui décrit en référence avec la fig.l, et les parties analogues sur les deux figures sont désignées par les mêmes chiffres.
Cependant dans ce cas, l'enrou- lement extérieur de papier métallisé 7 sur chacun des conducteurs, établit des connexions électriques avec les couches extérieures de papier métallisé des conducteurs indiqués en 11, 11', et le diamètre du joint complet est pratiquement le même que celui du diamètre extérieur des enveloppes en plomb 2, 2'.
Ainsi qu'on peut le voir, le joint est formé de deux manchons en plomb, celui intérieur 3 étant pourvu de fiches 10, 10', ainsi qu'il a été expliqué en référence de la fig.l, mais dans ce cas le manchon est construit d'un métal plus mince et il est appliqué sur les conducteurs isolés du câble dont il épouse exactement la forme comme on peut le voir sur la fig.3. Cela peut être réalisé convenablement en faisant le vide par l'un des orifices de remplissage tandis que l'autre orifice reste fermé, De cette manière le manchon intérieur s'applique sur les conducteurs
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et prend la, forme de ceux-ci. Si cela est nécessaire, le manchon peut être travaillé à la main de manière que l'espace compris entre les conducteurs et le manchon soit réduit autant que possible.
Après que le remplissage a eu lieu et que le procédé de polymérisation a. été appliqué au joint, le manchon extérieur 12 est mis en place et soudé aux enveloppes en 13 et 13'. Si on le désire deux raccords en tubes de cuivre peuvent être soudés dans le manchon extérieur, et une pression d'air peut être appliquée afin d'essayer la solidité des joints. Après cet essai, les tubes en cuivre peuvent être connectés respectivement à un réservoir contenant de l'huile convenant comme matière de remplissage, et à une pompe à vide de manière que le manchon puisse être rempli complètement avec l'huile isolante. Après cela, les raccords sont enlevés et les trous dans les manchons bouchés, ainsi qu'il est indiqué en 14 et 14'.
Le joint est alors terminé, excepté en ce qui concerne la fixation d'un recouvrement protecteur extérieur, et d'armatures nécessaires pour assurer la continuité électri- qua en vue de protéger les câbles contre l'électrolyse et lors de la pose.
La figure 4 montre une construction spéciale d'un connecteur de câble pour permettre l'expansion des conducteurs sous l'action de la chaleur, expansion qui peut être désirable dans les joints de grands conducteurs pour courants principaux à hautes fréquences porteuses, où il ést de pratique de relier les conducteurs en cuivre par un connecteur flexible tel qu'une tresse en cuivre. Dans ce cas, les extrémités des câbles 4 et 4' sont pourvues de pièces en laiton 15 et 15' auxquelles est soudée la tresse flexible en cuivre 16. Sur l'extrémité du câble 4 est soudé un manchon métallique intérieur 17 pourvu à son extrémité opposée d'une pièce métallique 17' vissée, et qui constitue un ajustement glissant sur le conducteur 4'.
Un soufflet en cuivre 18 est soudé à l'intérieur du manchon et extérieurement au conducteur 4', son but étant d'exclure le styrène de la connexion flexible, tout en permettant en même temps un mouvement relatif entre le conducteur 4' et le manchon 17. L'arrangement dans son ensemble est logé dans un manchon métallique extérieur 19 qui peut présenter une surface extérieure rugueuse à laquelle le styrène adhère.
Il sera compris que le joint complété est enveloppé de papiers imprégnés de styrène,, ainsi qu'il a. été précédemment décrit.
On peut voir qu'avec l'arrangement montré, le manchon extérieur pourvu dE ses surfaces extérieures rugueuses adhère au styrène isolant, tandis que le manchon intérieur, qui peut être htimecté avec l'huile ou avec un agent quelconque anti-
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polymérisant, comme par exemple de l'hydroquinone, glisse à l'intérieur du manchon extérieur sous l'action de la chaleur. Le cylindre intérieur est mis à l'abri autant que possible des pertes de styrène au conducteur, et est protégé intérieurement par l'arrangement à soufflet, de sorte que les tresses de cuivre qui constituent la connexion réelle entre les deux conducteurs sont laissées flexibles et libres de se mouvoir après la polymérisation du joint.
Il est recommandable de peindre les parties exposées du métal dans tous les cas où un arrangement glissant est compris, et où il est désirable que le styrène n'adhère pas au métal.
On envisage maintenant la méthode de remplissage et de polymérisation des joints conformément à l'invention, et cela en se référant aux figures 5 et 6 des des- sins. La méthode de remplissage est pratiquement la même que celle communément em- ployée pour imprégner d'huile les joints, excepté qu'un composé styrène est utilisé au lieu d'huile, Ainsi qu'on peut le voir fig. 5, des tubes de remplissage 20, 20' sont vissés sur les orifices prévus sur le manchon du joint.
Le tube 20 est relié à une pompe à vide, tandis que le tube 20' est relié à travers un robinet de contrôle 21 à un réservoir 22, Des glaces 23 et 23' sont placées dans les tubes 20 et 20' au moyen de manchons connecteurs en caoutchouc, ainsi qu'il est montré, Le pompage a lieu pendant un court laps de temps après quoi le robinet 21 est ouvert et le composé contenu dans le reservoir 22 est envoyé dans le manchon, débordant dans le tube relié à la pompe. Quand le composé apparaît à hauteur de la glace, le pompage cesse et les tubes de remplissage peuvent être déconnectés respectivement de la pompe et du réservoir. Les entonnoirs à glaces, montrés en 24 et 24' figure 6, sont alors fi- xés aux tubes et sont remplis à leur tour de composé styrène.
Après l'achèvement de l'opération de remplissage, l'appareil de chauffe, qui peut être d'un type convenable quelconque, est appliqué sur le joint. Ainsi qu' il est montré fig, 6, l'appareil de chauffage 25 qui peut être enfermé dans un écran
26, est contenu dans une enveloppe 27 en asbeste ou autre substance incombustible analogué qui recouvre le joint complet. La température peut être maintenue ..entre
120 centigrades et 1300 pendant un temps suffisant pour que le styrène acquiert dé- finitivement une consistance résineuse. Cela indique que le degré de polymérisation est suffisant, Un thermomètre, comme indiqué en 28, peut être prévu pour maintenir la température voulue.
Pendant la période de chauffe, les deux entonnoirs 24 et 24' doivent être maintenus pleins afin d'assurer le remplissage du joint au moyen de
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styrène. On laisse finalement refroidir lentement le joint, après quoi les tubes de remplissage sont enlevés et les trous sont bouchés. Le joint est maintenant complé- té, excepté qu'un recouvrement protecteur extérieur peut être fixé ou qu'une arma- ture peut être encore réalisée.
Pendant le procédé de chauffage, le styrène est polymérisé en polysty- rène, et il en résulte qu'à la fin du traitement à chaud les bandes appliquées sont soudées en une masse solide de matière isolante de propriétés diélectriques très hautes. Due à l'action de l'hydrocarbone aromatique chlorinaté, la masse est aussi soudée dans l'isolement du câble en forme de cône, de sorte que cette surface coni- que n'existe plus et que le chemin de basse résistance aux formations d'étincelles ou de rupture est éliminé.
Un joint ainsi construit constitue un joint barrière si des précautions sont prises pour bloquer les chemins qui existent dans les torons de cuivre, ainsi que ceux qui peuvent exister entre la circonférence extérieure de l'isolant du joint et la circonférence intérieure du manchon, Les premiers chemins peuvent être bloqués de la manière bien connue, c'est à dire par l'emploi de vides solides.
Les deuxièmes chemins peuvent être bloqués d'une manière quelconque convenable, mais les méthodes suivantes apparaissent être préférables. a) Pendant la période d'évacuation, avant le remplissage, le manchon, qui peut être fait de plomb mince, peut être comprimé conformément à l'isolement du joint et après cela maintenu en position par un manchon extérieur ou armature protectrice appliquée sous pression. b) Sur l'isolant du joint proprement dit et sur un écran électrostatique quelconque tel que du papier métallisé appliqué comme un fini de l'isolant, un mince recouvrement de caoutchouc pur peut être appliqué. L'huile en essayant de s'écouler à travers ce recouvrement transforme le caoutchouc en une masse plas- tique qui résiste à toute autre fuite.
Cette méthode peut être employée en com- binaison avec celle décrite en (a). c) On a découvert que sous certaines conditions, le styrène pendant la poly- mérisation adhère avec ténacité au manchon en plomb et à tout métal quelconque adjacent, éliminant ainsi la nécessité d'un recouvrement spécial quelconque com- me ci-dessus décrit. Pour assurer une telle adhérence, la-surface intérieure du manchon métallique peut être rendue rugueuse du dentelée.
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Bien qu'il soit possible, suivant l'invention, de construire le joint sans former l'isolant avec des rubans imprégnés de styrène, on peut objecter qu'un tel procédé comprendra la décentralisation de la connexion en cuivre et la forma- tion de grands vides ionizables pendant la'polymérisation. La procédure ci-dessus décrite doit donc être préférée en pratique.
L'addition de l'hydrocarbone aromatiquechlorinaté, qui est un dissol- vant à la fois pour le styrène et pour l'huile hydrocarbonique, offre plusieurs ef- fets salutaires. Elle assure la soudure entre l'isolant primitif du câble et la nou. velle isolation du joint. Elle incorpore aussi l'huile qui peut s'écouler dans le joint pendant le procédé, créant ainsi un produit final plus flexible que le poly- styrène pur. Comme précédemment décrit, l'isolant du câble en forme de cône peut ê- tre peint au moyen d'hydrocarbone aromatique ohlorinaté avant l'application du ru- ban isolant imprégné de styrène, Des exemples d'hydrocarbone aromatique chlorinaté sont: a) - Naphtalène Chlorinaté b) - Diphényl Chlorinaté,
Le styrène est chimiquement connu comme phényléthylène ou vinylbenzine, et la formule est C6H5.CH.CH2.
Une méthode pour préparer le styrène est donnée ci- après:
La déhydratation de l'alcool béta phényl éthyl comprend la soustraction d'une molécule d'eau par molécule d'alcool.
C6 H5 CH2 CH2 OH -H2O C6 H5 CH - CH2
Alcool béta phényl éthyl styrène.
En ce qui concerne le procédé de chauffe, les recherches ont démontré que la polymérisation procède si rapidement pendant les trois ou quatre premières heures à la température de 120 centigrades que le liquide s'épaissit pendant ce temps à un point extérieur à la rangée de viscométrie, c'est à dire qu'il devient plastique. On a de plus prouvé qu'en dépit de la réduction de température, (par exemple une réduction de 1200 centigrades à 20 centigrades), la polymérisation pro- cède ensuite à une vitesse convenable.
L'échauffement du conducteur dû au courant transmis, et les efforts électriques dus à l'application de voltage au câble, ai- dent tous les deux à la polymérisation, de telle sorte que si des câbles sont mis en service avant que la polymérisation des joints ne soit achevée, celle-ci se con- tinue et le joint se renforce donc automatiquement.
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L'économie effectuée en dimensions sur les joints équivalents les plus faibles connus, est de l'ordre suivants
Diamètre - approximativement 20 à 26 mm.
Longueur - approximativement 250 à 360 mm.
Dans les cas où des joints dits joints barrières à réservoir (Barrier réservoir joints) sont :requis, c'est à dire des joints dans lesquels une alimentation d'huile est fournie du côté à basse pression (hydraulique) du joint pour remplir le câble par écoulement graduel, le joint à styrène peut être équipé avec un réservoir séparé dit "sylphon" de forme bien connue, alternativement un arrangement consistant en un manchon extérieur, non nécessairement concentrique, peut être monté sur le joint à styrène.
Dans les deux cas, certains avantages sont obtenus sur le type ordinaire dit joint barrière à réservoir en ce qu'une valve peut être établie qui résiste partiellement au retour de l'huile dans le réservoir pendant les cycles de chauffe, mais qui permet le passage du réservoir dans le joint, L'huile est aussi maintenue en réserve en dehors du champ électrique, ce qui est important puisque le vide formé sur l'huile est sujet à s'ioniser.
Le principe fondamental pour former l'isolement d'un joint par polymérisation du styrène peut être appliqué à divers types de joints et méthodes d'isolement en plus de celle décrite. Par exemple dans le brevet anglais 390.817, un type d'isolement de joint est décrit dans lequel la structure mécanique est établie en assemblant ensemble des grains isolants solides et en remplissant l'espace résiduel avec un composé isolant. Ce composé peut être du styrène qui est par la suite polymérisé, ainsi qu'il est décrit ci-dessus, pour former une masse solide isolante, Les grains eux-mêmes peuvent être en polystyrène préparée antérieurement.
Une couche de caoutchouc ou de matière analogue peut être insérée entre les grains et l' enveloppe pour constituer un ensemble, ou quelques unes des autres méthodes précédanment mentionnées ici peuvent 8tre utilisées pour empêcher l'écoulement du composé sur la surface du styrène.
Un joint filtre du type décrit dans le brevet anglais 390.208 peut être construit d'après la présente invention, le composé d'imprégnation étant formé de fibres etc...dispersées dans le styrène liquide mélangé avec un hydrocarbone aromatique chlorinaté, lequel styrène est ensuite polymérisé en une masse solide, ainsi qu'il est décrit précédemment.
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Dans le type de joints utilisant des c8nes condensateurs, décrits dans le brevet anglais 377.311, l'isolement entre les cônes et autour des cônes peut être fait de papier-styrène, de grains styrènes,.ou de fibres-styrènes, le styrène étant ensuite polymérisé en une masse solide isolante.
Dans une forme particulière de joint utilisant des cônes condensateurs, un recouvrement peut être formé de papier imprégné de styrène, de sorte que le recouvrement peut être ensuite cimenté au cône imptégné d'huile en raison du dissolvant commun inclus dans le styrène et le traitement appliqué à chaud. De tels cônes peuvent être immergés dans l'huile et employés dans des situations où le métal envitonnant travaillant au potentiel du sol est très proche. On peut voir qu'en raison dur fort scellement du recouvrement et de la disposition géométrique du recouvrement au cône, la surface extérieure du styrène reste une surface graduée (pourvu que l' épaisseur radiale de recouvrement soit faible comparée avec l'épaisseur radiale de la paroi du cône).
Deux cSnes semblables peuvent être ensuiteutilisés pour former un joint, la jonction étant isolée comme ci-dessus décrit,
On comprendra que l'esprit de l'invention n'est pas limité aux détails précis donnés ici. De plus, bien que le styrène soit la seule matière à présent connue qui donne satisfaction, il est possible que d'autres mono-oléfines aromatiques puissent convenir. Les joints faits en concordance avec les principes de l'invention doivent ne pas être confondus avec les essais faits de temps à autre d'utiliser des matières telles que les vernis de bakelite comme substance de remplissage des joints de câbles. Dans de tels cas, la matière passe de l'état liquide à l'état soliden faisant bouillir les composants volatils, ce qui produit inévitablement la formation de soufflures.
De plus une soudure avec la surface huilée des papiers ne peut avoir lieu, et c'est pour ces raisons que ces divers procédés antérieurs n'ont jamais eu de succès.
REVENDICATIONS.
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1 - Méthode pour le raccordement de câbles électriques, comprenant l'isolement du joint au moyen d'une matière polymérisable liquide libre de dissolvants volatils, tel que par exemple un mono-oléfine aromatique comme du styrène, après quoi la matière est polymérisée afin de former un isolant solide pour le joint.
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