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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES ISOLATEURS ELECTRIQUES OU
ANALOGUES.
La présente invention se rapporte à la fabrication des corps électriquement isolants tels que carcasses de transforma- teurs ou cônes condensateurs pour étager la contrainte électrique à la terminaison. des câbles à haute puissance.
Dans le brevet anglais n 506.277 il a été proposé de for- mer des cônes condensateurs par enroulement sur un mandrin d'une bande de papier ou d'autre substance fibreuse qui a été imprégnée avec du polystyrolène, les différentes couches étant rendues,adhé- rentes par arrosage dé la substance fibreuse avec du monostyrolène pendant l'enroulement. Le monostyrolène est ensuite polymérisé par la chaleur de telle manière qu'un corps solide se trouve formé.
Il
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a été montré à la demande de brevet britannique n 21..606/39 accor- dée sous le n 532.687 qu'un corps solide isola.1?1 peut Âtre établi par un procédé similaire sans recourir à, la chaleur si des précau- tions sont crises pour retarder l'action dissolvante du monostyro- lène sur le polystyrolène. Toutefois en vue de constituer un corps isolant qui puisse résister à une contrainte électrique élevée, il est, nécessaire d'éviter toute entrée d'air .vendant. leprocessus de constitution du corps isola,nt, cet air donnant lieu à des vides dans le produit laminé fini.
Un des buts de la présente invention est de perfectionner la fabrication des corps isolants obtenus en enroulant du papier ou une matière analogue portant du polystyrolène sur un mandrin en ob- tenant qu'il ne se trouvera pas d'air emprisonné entre les lamina- tions pendant l'enroulement et qu'il n'y aura pas d'humidité, l'un ou l'autre pouvant déterminer les vides mentionnés ci-dessus.
Suivant une caractéristique particulière de l'invention, un procédé de réalisation d'un corps isolant capable de résister à une contrainte électrique élevée comprend l'enroulement sur un man- drin, sous pressiez, d'une bande de papier ou d'autre matière fi- breuse recouverte de polystyrolène, des moyens étant prévus pour ramollir ledit polystyrolène dans les conditions d'enroulement et pour maintenir une bordure ou une vaguecontinue de polystyrolène en excès immédiatement devant la pince formée entre le mandrin et le rouleau de pression. Cette bordure ou vague constitue une barrière à l'entrée de l'air entre les couches de la matière fibreuse.
Le papier ou autre matière fibreuse est de préférence, outre sa couverture avec du polystyrolène, également imprégné de cette substance.
Il a été antérieurement proposé au cours de l'enroulement de papier recouvert de gomme laque dans les formes désirées, de maintenir une nappe de gomme laque fondue à la jonction des surfaces du mandrin et du rouleau, grâce à laquelle le papier recouvert est
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pressé contre le mandrin; de sorte que les surfaces du papier sur les deux sont recouvertes simultanément à mesure que le papier est enroulé sous la forme désirée.
Il a été également proposé, dans la fabrication de tubes ou autres corps creux par enroulement sur un mandrin, de feuilles comportant une base de dérivé cellulosique et en déterminant ou aidant l'union des couches par l'action de la cha- leur, d'utiliser une masse d'un ciment consistant en une solution du dérivé cellulosique de consistance pâteuse ou adhésive, ladite masse pouvant s'enrouler entre la feuille en cours d'enroulement et la périphérie du tube en formation.
Dans une réalisation de l'invention, il est fait usage comme matière d'un rouleau de papier ou de substance analogue qui a été imprégné de polystyrolène et recouvert sur une face d'une pel- licule de polystyrolène. Dans la préparation de cette matière pre- mière, en vue de faciliter l'obtention d'une dispersion uniforme du styrolène, il est préférable de sécher une certaine longueur de la matière fibreuse et d'enrouler la matière séchée d'une manière très serrée en un rouleau, avant le traitement au styrolène, sinon le retrait consécutif à la dessication peut très bien donner lieu à des irrégularités.
Lorsqu'elle a été traitée de la manière indiquée ci- dessus, la surface de la matière fibreuse après traitement au sty- rolène, polymérisation et séparation offre un aspect finement gra- nulé comme du papier de verre très fin et l'apaisseur apparente de la matière fibreuse est augmentée par la surface granuleuse de poly- styrolène qui a environ 2,5 centièmes de millimètre d'épaisseur.
Un rouleau de papier peut être séché d'une manière normale, c'est-à- dire dans le vide et être ensuite aussitôt plongé dans un récipient contenant du styrolène plastifié au moyen de monoamylnaphtalène.
A la sortie de ce 'bain, le rouleau doit être soigneusement déroulé et réenroulé très serré sur une broche, étant entendu que pendant le processus d'imprégnation, il est important de veiller à ce que le papier soit maintenu dans le styrolène pendant un laps de temps
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suffisant pour être parfaitement imprégné. Il est également important de s'assurer que peu ou pas d'air a pu rester dans le papier et qu'il est réenroulé très serré. Le papier peut par suite être déroulé et réenroulé; le tout sous styrolène, auquel cas le papier doit être conduit à travers environ quatre vingt dix centimètres de longueur de styrolène entre le déroulement et le réenroulement ou bien le papier peut être enroulé dans une chambre à, vide.
On peut encore dérouler le papier au-dessus du styrolène, le faire passer à, travers et le réenrouler sous le styrolène.
Pendant le réenroulement entre les quelques derniers tours de papier on peut inLercaler Lui tissu imprégné de styrène et placer ensuite le rouleau dans un récipient tournant, en permettant au sty- rolène éventuellement en excès d'être exprimé du rouleau avant son introduction dans le récipient. Si désiré, des rouleaux d'égalisa- tion peuvent être employés pour enlever le styrolène en excès pendant l'opération de réenroulement dans les cas où le réenroulement a lieu dans une chambre à vide. Un peu de styrolène en excès doit être pré- sent dans le récipient tournant, afin que la polymérisation s'effec- tue dans une atmosphère de vapeur de styrolene.
Avant le commence- ment de 1'opération de polymérisation, le récipient doit être vidé d'air, après quoi il est rempli de valeur de styrolène comme indi- qué plus haut.
Pendant la polymérisation qui s'effectue de préférence entre 90 C et 100 C, le récipient doit être mis en rotation pour empêcher une absorption irrégulière de styrolene, mais une rotation à très faible vitesse est suffisante.
Deux réalisations de l'invention seront maintenant décrites, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 montre une machine enrouleuse à chaud en élé- vation de face, le moteur d'entraînement à l'extrémité droite n'étant pas montré.
La figure 2 montre la machine en plan, le moteur n'étant
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également pas montré.
La figure 3 montre une vue du côté gauche avec le couvercle de balais enlevé.
La figure 4 montre une vue du côté droit, avec le moteur et le couvercle de balais enlevés.
La figure 5 montre schématiquement la formation de la bor- dure entre les rouleaux de pression.
La figure 6 montre schématiquement comment l'action de re- tard est obtenue dans la deuxième réalisation.
Se référant aux figures 1 à 4 des dessins, la machine en- rouleuse à, chaud comporte un socle 26 sur lequel sont montées deux plaques latérales verticales 27 et 28 parallèles l'une à l'autre.
Entre ces plaques latérales est monté un rouleau magasin 2' qui porte un rouleau de papier préparé 52, dont l'extrémité libre passe sur un rouleau guide fixe 20, sur un rouleau-guide réglable 13, sur deux rouleaux-guides fixes 53 et 54, et sur un rouleau chauffé 31, et est finalement enroulé sur le mandrin 45 .
Le rouleau de papier préparé est fixé sur le rouleau magasin entre les cônes de blocage 4 qui sont vissés sur les manchons réglables 3 . A l'extrémité gauche du rouleau magasin 2 est fixée une poulie 17 autour de laquelle passe une corde 55 dont une extrémité est fixée sur la plaque 27 et dont l'autre extrémité est fixée à un ressort de tension 18, réglable au moyen de l'écrou 16 . Grâce à cet arrange- ment un freinage est exercé sur le rouleau magasin de sorte que la bande de papier peut être maintenue avec tout degré de tension désiré.
Le rouleau guide réglable 13 a ses coussinets montés sur des blocs coulissants 10 dont la position est réglable au moyen de la vis 11 à tête molletée 6 .
Le rouleau chaud 31 est porté par un couple de bras 22 pi- votant sur un axe 44 à l'arrière de la machine, de sorte que ce rou- leau peut se déplacer dans le sens vertical en vue d'être rapproché ou éloigné du mandrin 45 . Vers l'avant de chaque bras 22 est
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pivotée une bielle 23 reliée à. un piston ( non montré ) jouant dans un cylindre à air comprimé 1 . Lorsque ces cylindres sont soumis à, une pression d'air, ils pressent le rouleau chaud contre le mandrin.
Le rouleau chauffant est rempli à moitié avec un liquide convenable amené par un des tubes 43, l'autre servant à la sortie de l'air.
Le rouleau est chauffé électriquement, l'alimentation étant donnée par le conducteur 49 aux balais 32 et 33 en contact avec les bagues de frottement 29 et 30 . Le liquide à l'intérieur du cylindre assure un chauffage plus régulier. Une soupape de sûre- té 39 est prévue à l'extrémité droite du rouleau.
Le mandrin 45 est monté sur les paliers 14 qui sont fixés par les écrous 51 . Le mandrin est directement entraîné par le mo- teur 48 .
L'ensemble de la machine est protégé pendant l'emploi et est chauffé par des éléments chauffants électriques 40, montés sur des isolateurs 41 . Cet arrangement empêche le papier d'absorber l'humidité soit lorsqu'il est sur le rouleau magasin 52, soit après qu'il a été déroulé et qu'il passe vers les rouleaux conformateurs 31 et 45
La température du rouleau 31 est commandée par un disposi- tif de thermostat 36 .
La, bande de papier préparée est amenée sur la surface du tambour chauffé avec la surface recouverte vers l'extérieur afin d'éviter toute adhérence. La température du tambour et sa vitesse de rotation sont telles qu'au moment où le papier approche de la partie pincée entre le tambour et le mandrin, il aura atteint une température d'environ 250 C, à laquelle le polystyrolène est mou.
En passant à travers la partie pincée, le papier est immé- diatement saisi par le mandrin enrouleur. Il est maintenu dans la partie pincée une pression d'environ 1,8 kg par centimètre de
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longueur entre les périphéries du mandrin et du tambour chauffé.
La bordure ou vague continue 57 ( fig. 5 ) de polystyrolène en excès qui doit être maintenu immédiatement devant la partie pincée entre le tambour chauffé et le mandrin provient principalement de la couche superficielle 58 de polystyrolène de la face du papier tournée vers le mandrin.
Il est connu qu'on peut fabriquer des corps isolants par un procédé d'enroulement à chaud au moyen de papier imprégné avec une résine synthétique, et le polystyrolène a été proposé comme résine synthétique, en raison de ses propriétés électriques favorables. Il n'est toutefois pas connu qu'il ait été possible jusqu'ici de former par le procédé de l'enroulement à chaud des corps isolants pouvant résister à des contraintes électriques élevées. Cependant, l'utili- sation de la présente invention permet d'atteindre ce résultat en prévoyant une barrière efficace s'opposant à la pénétration de l'air entre les couches.
Dans une autre réalisation de l'invention, l'enroulement est exécuté à une température inférieure à celle spécifiée plus haut et même sans l'application d'aucune chaleur autre que celle qui peut être nécessaire pour maintenir la condition d'absence d'humidité.
Cet enroulement à basse température est rendu possible si on appli- que au ruban pendant l'enroulement un solvant du polystyrolène so- lide, des précautions étant toutefois prises pour retarder l'action dissolvante. Ce délai permet aux rubans d'être enroulés avant qu'un ramollissement appréciable de la couche déjà enroulée ait eu lieu.
L'enroulement à basse température est également rendu possible par l'emploi d'un recouvrement du papier au moyen de polystyrolène plas- tifié par addition du monomère en une proportion suffisante pour for- mer la bordure ou vague ci-dessus mentionnée.
Le solvant peut être le monomère, et l'action retardatrice sera de préférence obtenue comme indiquée à la figure 6, en appli- quant le monomère sur la face non recouverte pendant le passage du
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papier du rouleau magasin vers le mandrin d'enroulement.
Comme montré à la figure 6, la bande de papier 61, avec le recouvrement 62 de polystyrolène à sa surface supérieure, se déplace de la droite vers la gauche en passant sur un rouleau 63 qui tourne dans un bain de monostyrolène 64 L'imprégnation du monostyrolène est indiquée en 65 .
La durée d'application du monomère doit être telle que son action plastifiante sur le polymère qui est de l'autre côté du papier se produit assez rapidement pour permettre la formation d'une bordure ou vague comme indiqué plus haut, tandis que l'action dis- solvante du monomère sur le polymère est retardée suffisamment pour empêcher le polystyrolène d'être rendu assez mou pour ne plus per- mettre la formation d'un corps solide.
L'invention peut, entre autres, être utilisée dans la fa- brication de bobines électriques telles que celles pour transforma- teurs, et dans la fabrication des cônes condensateurs pour la gra- dation de la contrainte dans les joints et terminaisons de câbles d'énergie électrique.
On doit faire observer que, si les corps isolants établis suivant l'invention sont destinés à un usage en plein air, il con- vient que la substance fibreuse employée comme matière première soit acétylée avant l'imprégnation en vue d'éviter que le corps iso- lant terminé ne puisse absorber de l'humidité.