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Câble pour le transport d'énergie
L'invention se rapporte à un càble pour le transport (1'énergie avec une gaine de plomb ou autre matière dense et dont la section transversale comporte des parties fortement courbées et des parties moins courbées ou plates situées entre les parties fortement courbées, de manière à former -Les surfa- ces formant diaphragme ' qui sont supportées extérieurement par un frettage ou enroulement élastique pour pouvoir fléchir élas- tiquement suivant les différences de la pression interne du câble.
De cette façon, un câble imprégné ou rempli d'huile peut suivre élastiquement les variations de volume de l'huile à température variable, pour éviter, par exemple, que des vides se produisent a l'intérieur du câble lors d'une chute de la température, tandis qu'en même temps l'huile peut être maintenue à une certaine pression superatmosphérique désirable, dans tou- tes les conditions de service.
Le brevet danois N 58270 se rapporte à une forme d'exécution d'un tel câble suivant laquelle les parties :la- tes de la gaine sont pourvues d'un dispositif de support rigide
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transversalement, flexible longitudinalement formé par un ruban métallique et maintenu en place par le frettage externe. :
Se ruban métallique s'étend transversalement sur le.5 surfaces formant dia- phramges, de manière que ses borde soient serras ou coincés outre la gaine et le frettage lorsqu'on applique celui-ci sur le câble, Si l'on considère un petit élément découpé transversalement au câble, le ruban métallique peut donc être comparé à une poutre appuyée à ses extraites et soumise sur sa face interne,par l'intermédiaire de la gaine,
à la pression intérieure du câble* En conséquence on a essayé de donner de la rigidité au rucan dans le sens transversal en le munissant d'ondulations comme c,est Indiqué dans la forme d'exécution représentée dans ce bre- vet. En donnant au câble la forme plate également représentée on obtient une bonne flexibilité dans le plan qui renferme le petit axe de la section transversale du câble.
Le ruban métallique raidisseur transversal était em- ployé jusqu'ici parce qu'on s'imaginait que le frettage n'était pas capable de supporter seul les surfaces formant, diaphragme.
Lorsque le matériau qui constitue le frettage est cintré sur les parties à forte courbure de la gaine pendant quion procède à son enroulement, des tensions dues à la flexion se développent dans la matière de telle sorte que le matériau de frettage tend à se détacher des surfaces formant diaphragme, à la manière d'une arche. Lorsqu'on applique le frottage sans le ruban, métal- lique raidisseur transversal situé en-dessous, et qu'on soumet en suite le câble à une pression superatmosphérique interne., la gaine fléchit en conséquence jusqu'à venir en contact avec le frettage, après quoi la pression est transmise au matériau du frettage où elle développe des tensions internes.
Lorsqu'on emploie comme jusqu'à, présent une matière relativement dure et rigide pour le frettage, t.el qu'un fil de bronze, l'arc détacné
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que forme le fil et conséquemment le frettage arqué prend une cambrure quelque peu plus prononcée, de sorte que le volume d'huile du câble, même à la plus petite pression superatmosphé- rique de l'huile, appliquée pendant l'opération et à la tempéra- ture la plus basse, devient notablement plus grand que dans les dispositifs connus avec rubans métalliques raidisseurs transver- saux. Toutefois, ceci est un inconvénient, car il est désirable que le volume d'huile soit aussi petit que possible et que les variations de volume soient aussi faibles que possible lorsque la température varie.
Si l'on emploie pour le -frettage un maté- riau qui présente une faible rigidité en vue de réduire la cam- brure de l'arc, la pression internependant la déformation dss surfaces formant diaphragme ne peut être absorbée qu'en soumet- tant le matériau du frettage à des efforts de traction élevés, donnant lieu à une forte pression dirigée vers l'intérieur aux parties fortement courbées de la gaine, cette pression se traduisant par un effort préjudiciable de la matière isolante du câble.
La suppression du ruban métallique serait toutefois opportune dans certains cas, par exemple pour simplifier la fabrication. Suivant l'invention. ceci est rendu possible par ,des mesures spéciales, en donnant au frettage une rigidité va- riable et dans cet ordre d'idée, l'invention est caractérisée par le fait que le frettage comprend au moins un matériau pré- sentant une rigidité variable sur le pourtour de la gaine, la rigidité étant plus grande aux surfaces formant diaphragme.
Aux parties à forte courbure de la gaine où. par conséquent, la rigidité est plus faible, sa valeur peut être tellement faible que le frettage fléchit aisément en ces points pendant l'en- roulement, de telle sorte qu'il ne'se produit aucun effort de flexion notable empêchant le frettageµle s'appuyer contre les
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surfaces formant diaphragme tandis qu'en même temps le frettage entre intimement en contact avec la gaine du câble à l'endroit des parties à forte courbure, en vue d'assurer autant que possi- ble une fixation immuable de la gaine au milieu des parties à fort'e courbure,
où le ou les j.oints de la gaine sont disposes pour être à l'abri des détériorations lorsque la section trans- versale du câble est déformée,
On peut assurer la rigidité Variable en aunentant la rigidité de la matière en question en certains points et en la diminuant en des points intermédiaires ou en appliquant l'une de ces mesures seulement. En outre, il est sans importance au point de vue de l'invention, que la rigidité variable soit con- férée à la matière pendant ou immédiatement avant l'enroulement autour uu câole ou que cette rigidité soit assurée avant qu'on ne commence l'opération d'enroulement.
Suivant l'invention, la rigidité variable peut être conférée au matériau employé pour le frottage par un traitement thermique local ou un traitement mécanique local qui consiste dans le cas où la matière est par exemple de l'acier, à soumettre celui-ci à la trempe en le chauffant et en le refroidissant sur les surfaces formant diaphragme et, dans le cas où il s'agit à la fois de bronze et d'acier, à soumettre la matière à un re- cuit aux parties à forte courbure de la gaine. On peut aussi obtenir une rigidité accrue aux surfaces formant diaphragme an durcissant la matière par un traitement mécanique, par exemple en l'étirant ou en la laminant à froid.
Il est préférable que le frettage qui peut consister en une série de fils ou de rubans, comprenne au moins deux enroulements superposés ou cote-a-cote Lorsqu'à cette fin on emploie deux enroulements parallèles Identiques, le but de la disposition peut à tre uniquement d'adjoindre à l'un des enrou-
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lements un autre capable partiellement de le remplacer si Il vient à se détériorer pendant le service.
Toutefois, les)eux enroulements peuvent aussi être de structures différentes, par exemple de telle manière qu'ils supportent les surfaces formant diaphragme de la gaine du câble en différents points, comme on le décrira ci-dessous. Si les enroulements sont superposés, l'un d'eux peut consister en une matière présentant en tous points une faiole rigidité et servant simplement de couche inférieure à l'autre enroulement qui fait alors pour ainsi dire uniquement fonction de support élastique pour les surfaces formant diaphrag- me. Les enroulements peuvent aussi être disposas de manière à se trouver côte-à-côte à l'endroit des parties à forte courbure de la gaine tandis qu'ils sont placés l'un au-dessus de l'autre sur les surfaces formant diaphragme.
La disposition mentionnée en dernier lieu peut par exemple être obtenue en enroulant les fils des enroulements dans des directions opposées ou en les tordant l'un sur l'autre lorsqu'on les applique sur le câble.
En outre, le frettage comporte de préférence au moins deux enroulementa faits en sens opposés, de manière à éviter que le câble tende à tourner autour de son propre axe lorsque la pression varie.
On peut donner au matériau de frettage une rigidité variable non seulement en modifiant les propriétés de la matière, mais aussi en faisant varier la forme géométrique du profil de ce matériau sur le pourtour de la gaine. Ce moyen de procéder don- ne même la possibilité de faire varier larigidité d'une manière plus prononcée, de telle sorte qu'il est considéré comme celui qu'il est préférable d'appliquer en pratique.
on peut modifier le profil soit en faisant varier la section transversale, soit en maintenant celle-ci constante.'Dans ce dernier cas on doit faire varier la position de la section transversale par rapport
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à la couche inférieur-... On peut par exemple obtenir une section transversale variable n pressant localement un ruban ayant une section transversale rectangulaire plate de mainère à lui donner une section transversale angulaire, ou en forme d'U ou ondulée.
On peut opérer cette compression plus ou moins graduellement, de telle sorte qu'on obtient par exemple que la section transver- sale aplatie existant à l'endroit des surfaces formant diaphrag- me se transforme graduellement depuis les bords de celles-ci en une section transversale de profil plus accentué. D1 autres formes de section transversale variable peuvent par exemple être obtenues en aplatissant ou en laminant localement un profil fabriqué d'a- vance et qui peut affecter par.
exemple une forme en U, en V, ou circulaire (clause ou massive), des mesures étant prises pour que la Hauteur et le moment résistant de la section transversale présentent leurs valeurs maxima en regard des surfaces formant diaphragme et peurs valeurs minima en regard des parties à forte courbure de la gain.;
'. Lorsqu'on emploie par exemple un fil rond dont on aplatitle profil localement par laminage, le profil aplati peut ètre disposé soit de champ en regard des surfaces formant diaphragme ou à plat sur la face en regard des parties à fort,; courbure de la gaine-' tandis que les parties intermédiaires non aplaties du fil rond sont alors placées en regard des parties à forte courbure de la gaine et les surfaces formant diaphragme, respectivement.
Le laminage local peut aussi être exécuté transversale- ment, de telle manière que le fil rond soit alternativement com- primé et aplati. Dans ce cas la disposition est *belle que le pro- filé est placé de champ en regard des surfaces formant-diaphragme et à plat en regard des parties à forte courbure de l'enveloppe, tandis que le fil fond conserve son profil normal aux endroits de transition.
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Si l'on doit obtenir le profil variable en conservant une section constante au profilé qui sert à former le frettage, on emploie une section transversale ayant un moment résistant différent dans deux directions perpendiculaires entre elles et pendant l'enroulement le profilé est tordu et recourbé autour de son propre axe de manière que la hauteur maximum du profil se trouve en regard des surfaces formant diaphragme.
Il y a lieu de remarquer que dans les câbles à conduc- teurs multiples pour haute tension où la section transversale de la gaine de plomb présente des parties plates ou presque pla- tes, il est connu d'intercaler entre l'armature et la gaine de plomb un dispositif élastique exerçant une pression sur ces par- ties de la gaine. Si l'armature est considérée ici comme formant le matériau du frettage, celui-ci ne possède pas la rigidité variable sur le pourtour de la gaine.
Une forme d'exécution d'un câble de transport d'énergie suivant l'invention, où il est fait emploi du profila de fret- tage mentionné en dernier lieu, est décrite plus complètement ci-dessous amec référence aux dessins annexés dans lesquels:
Figure 1 est une élévation de côté du câble, les diffé- rentes couches qui l'entourent étant graduellement enlevées de bas en haut, et
Figure 2 est une coupe transversale du câble.
Le câble représenté comporte trois conducteurs 10, dont les axes se trouvent dans le même plan, et chacun des conducteurs est entouré d'un isolant 12. Autour de l'isolant des conducteurs on presse une gaine de plomb 14 qui s'étend horizontalement d'un conducteur à l'autre au sommet et à la base de ceux-ci, voir
Fig. 2, et forme les surfaces de diaphragme du câble, tandis que --- courbe latéralement elle s'adapte a la surface/de l'isolant des conduc- teurs situés aux extrémités. On remplit d'huile l'espace creux
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15 à l'intérieur du câble. Les joints 16 de la gaine de plomb se trouvent au milieu des surfaces courbes. Suivant une variante la gaine de plomb peut aussi être pourvue d'un seul joint, d'un côté seulement.
A l'extérieur, la gaine de plomb 14 peut être asphaltée et entourée d'un enroulement de papier ou de toile asphaltée 18. Dans la forme d'exécution représentée, deux solides rubans minces 20 sont enroulés nélicoïdalement (l'un au-dessus de l'autre) sur cet enroulement en laissant une faible distance entre leurs spires etde telle manière que l'intervalle entre les spires du ruban interne soit recouvert par le ruban externe, l'enveloppe 14 étant ainsi complètementrecouverte etne pouvant se contracter que dans des limites restreintes. Comme ces rupans peuvent glisser l'un sur l'autre ils n'empêchent pas la flexion du câble dans une mesure raisonnable.
Sur les rubans 20 on enroule en sens opposés un frettage constitué par des fils plats 22 qu'on a leprésentés appliqués en double et de telle manière que chaque fil plat soit tordu d'un demi-tour autour de son propre axe en SI étendant cnaque fois sur une surface formant diaphragme de la gaine. Les torsions à la face supérieure et celles à la face inférieure peuvent étre dirigées dans le mème sens, mais elles peuvent aussi être dirigées en sens contiaires.
Sui les cotée du câble qui présentent, une forte courbure les fils 22 ainsi appliqués sont posés à plat contre le câble, tandis qu'ils sont posés de champ sur le câble à la partie supérieure et à la. partie inférieure de ce dernisemais d'une manière plus prononcée au milieu des surfaces formant diaphragme.
Comme c'est représenté sur la Figure 2, les fils 22 présentent sur les côtés à forte courbure du câble un profil plat, tandis que sur les surfaces formant diaphragme qui se trou- vent au-dessus et en-dessous, ils ont un profil élevé dont la hauteur augmente vers le milieu jusqu'à, ce qu'elle devienne
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égale à la largeur de la section transversale du fil. En consé- quence les fils 22 possèdent à partir des deux cotés un moment de résistance qui augmente des bords des surfaces formant dia- phragme vers la ligne médiane de ces surfaces.
Lorsqu'on enroule les fils 22, on force l'un des bords latéraux de la section trans- versale à suivre les surfaces planes formant diaphragme, car s'il n'y était pas contraint ce bord formerait un arc à convexité tour- née vers l'intérieur. Ainsi, l'axe central de la section trans- versale est repoussé vers l'extérieur de telle sorte que les bords internes des fils exercent une certaine pression sur les surfaces formant diaphragme. Par conséquent, une tension initiale qui s'oppose à la déformation de la gaine de plomb existe déjà lors- qu'il se produit à l'intérieur du câble en service la pression
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interne superatmosphérlque la plus faible.
Au lieu de tordre les deux fils 22 d'un demi-tour au-dessus de chaque surface formant diaphragme, comme c'est re- présenté, on peut par exemple tordre l'un des fils d'un tour complet, de telle sorte que ce fil supporte l'enveloppe 14 en deux points décalés chacun latéralement par rapport à l'axe centrai de la surface formant diaphragme en question. On peut obtenir ain- si un support mieux réparti de la totalité de la surface formant diaphragme.
D'autres variantes sont encore possibles, car on peut d'une façon générale recourber ou tordre d'un ou de plu- sieurs demi-tours la bande de frettage). autour de son propre axe à chaque surface formant diaphragme, tandis qu'il est généralement préférable que la bande enroulée ne présente pas de torsion nota- ble en regard des parties fortement courbées de la gaine du câble à l'endroit où il esthabituellement désirable d'avoir la plus grande surface d'appui possible sur le gaine.
Au lieu d'employer deux fils comme c'est représenté,- et de les enrouler en double côte-à-côte, on peut faire usage d'une série de fils placés côte
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à-côte ou l'un au-dessus de l'autre et tordus une ou plusieurs Fols, ou, si on le désire, on peut forcer un nombre différent de demi-tours pour chaque surface formant diaphragme.
On procède par exemple à la torsion ou au pliage des fils 22 en faisant en sorte que la bobine dont chaque fil est déroulé pédant l'enroulement du fil autour du câble etqui est guidée dans son mouvement autour du câble, tourne aussi autour de son propre axe, c'est-à-dire que la bobine exécuta un mouve- ment planétaire. Pendant ce mouvement, la rotation locale de la bobine peut se produire à une vitesse constante ou à une vitesse variable.
Une autre variante consiste à faire passer le fil, dans son parcours enre la bobine dévideuse et l'endroit ou le fil rencontre le câble, par un dispositif de guidage qui tourne al- ternativement dans un sens et dans l'autre en communiquant ainsi une torsion correspondante au fil.
Les rubans 20 aussi bien que les fils plats 22 peuvent être en bronze, en acier inoxydable, en acier galvanisé ou dutie matière semblable. avoir applique les fils plats @2 sur le câble, on asphalte ce dernier et on le munit alors d'un revêtement de jute asphalte ou goudronné 24 ou autre armature ou protection.
que l'invention soit de préférence réalisée avec emploi de câbles plats comme ceux représentes sur les dessins, on peut toutefois aussi utiliser des câbles où les axes du con- ducteur individuel ne se trouvent pas dans le même alignement, mais sont par exemple disposes aux sommete alun triangle ou au- tre polygone.
L'invention peut aussi ê tre appliquée à des câbles à noyau unique de section transversale ovale ou moins aplatie que celle représentée sur le dessin. En outre, les avantages de la présente invention peuvent être atteints dans n'importe quelle mesure, lorsque le câble ne possède qu'une seule surface formant
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diaphragme qui peut soit s'étendre longitudinalement soit suivant un parcours hélicoïdal présentant un grand pas.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Câble pour transport d'énergie électrique pourvu d'une gaine de plomb ou autre matière dense et ayant une section transversale comportant des parties à forte courbure et des par- ties intermédiaires moins courbées ou plates de manière à former des surfaces formant diaphragme qui sont supportées extérieurement par un frettage ou enroulement élastique de manière à pouvoir fléchir élastiquement suivant les différentes de pression sur la face interne de la gains, caractérisé en ce que le frottage est constitué au moins par un matériau présentant une rigidité variable sur le pourtour de l'enveloppe, la rigidité étant la plus grande à l'endroit des surfaces formant diaphragme.
2.- Câble de transport d'énergie suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la rigidité variable est donnée au matériau qui constitue le frettage par un traitement thermique local ou un traitement mécanique local.