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L'invention concerne des câbles électriques à simple conducteur nécessitant de la flexibilité, le câble devant pouvoir résister, en outre, à des manutentions brutales, à une température élevée, à des contacts avec des huiles, toutes propriétés spécialement importantes dans l'emploi géné- ral de tels câbles sur les locomotives Diesel électriques.
Jusqu'à présent, les câbles destinés à de telles applications ne se sont pas montrés satisfaisants pour diverses raisons. Une source d'inconvénients s'est rencontrée lorsque des câbles à revêtement guipé sont déconnectés pour les relier à d'autres équipements, ce qui occasion- nait la rupture du guipage et de l'isolant. Cette fragilité provanait probablement, en partie, de la peinture recouvrant le guipage. Une autre difficulté provient de l'infiltration de liquides, l'eau et l'huile sur- tout, à travers le revêtement en pénétrant jusqu'au câble.
L'invention a donc pour objet principal de surmonter ces dif- ficultés, tout en bénéficiant d'avantages supplémentaires, les câbles per- fectionnés étant plus flexibles, et supportant mieux les manutentions brutales, l'abrasion et les milieux agressifs, notamment les températures élevées, les acides, les alcalis, la lumière solaire, l'eau, l'huile et la flamme.
Un autre objet de l'invention est de réaliser ces propriétés u- tiles grâce à une fabrication économique, tout en obtenant de bonnes carac- téristiques électriques, et en réduisant le diamètre total à une valeur moindre que les câbles similaires tels qu'on les utilise actuellement. On peut ainsi satisfaire aux exigences des installations dans un espace limité, comme c'est le cas dans une locomotive.
Tous ces objectifs sont atteints, ainsi que d'autres, conformément à l'invention en recouvrant un conducteur flexible au moyen d'enroulementssuperposés de rubans spécialement préparés. Partant du conducteur nu, on lui applique un premier ruban formé d'un élément support comme le papier, recouvert sur une face avec du butyl-caoutchouc non vulcanisé, par exemple le produit vendu sous la désignation GR-I (abréviation de Government Rubber-Isobutylène). Cette substance est obtenue en copolymérisant l'isobutylène avec juste assez d'isoprène et dans certains cas de butadiène, pour en permettre la vulcanisation, par exemple environ 98 parties d'isobutylène et 2 parties d'isoprène. On peut employer d'autres caoutchoucs synthétiques similaires. Dans tous les cas c'est la surface nue du papier qu'on place au contact du conducteur.
Sur ce premier ruban, on en applique un second qui comporte un élément support renforçateur, de préférence un tissu dont une face est revêtue de butyl-caoutchouc et l'autre de néoprène, la surface butylée étant en contact direct avec la surface butylée du premier ruban.
On rappellera que le néoprène est un polymère du 2-chlorobutadiène ou chloroprène. On recouvre le second ruban de plusieurs couches de ruban de néoprène non vulcanisé et non armé par un support, tel que papier ou tissu.
On soumet alors le câble entier à la vulcanisation usuelle, de façon à dur- cir le butyl-caoutchoue et le néoprène ; couches de ruban se transforment ainsi en agglomérat unique d'isolant recouvrant le conducteur.
Pour mieux comprendre l'invention on se reportera aux figures,ciaprès dont voici l'énumération : - la figure 1 représente une longueur d'un câble isolé suivant l'invention, avec coupe partielle mais avant vulcanisation; - la figure 2 est une vue analogue représentant le même câble après vulcanisation; - les figures 3 et 4 sont des coupes à grande échelle des combinaisons respectives du premier et du second ruban; - la figure 5 est une coupe transversale du câble terminé suivant la figure 2.
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En se référant à la figure 1, le chiffre 1 désigne un conducteur électrique, flexible formé d'un grand nombre de fils élémentaires ; 2 représente le ruban de papier avec son revêtement 3 en butyl-caoutchouc (voir la coupe agrandie de la figure 3); 5 désigne le ruban de tissu avec son revêtement 4 en butyl-caoutchouc sur une face et le revêtement 7 en néoprène résistant au frottement sur la surface opposée (voir la coupe agrandie figure 4); enfin 6 désigne les rubans en néoprène non vulcanisés et sans support, dont on en a représenté quatre suivant le présent exemple.
On peut utiliser, à volonté, plus ou moins de couches de néoprène.
Les figures 2 et 5 montrent en coupes longitudinale et transversale respectivement, le câble terminé tel qu'on l'obtient après vulcanisa- tion. Comme les figures l'indiquent, les deux surfaces contigüës du butylcaoutchouc de la figure 1 se sont rassemblées en une seule couche pratiquement homogène de butyl-caoutchque 3a et la surface de néoprène du ruban 5 de la figure 1 s'est agglomérée avec les quatre couches finales du ruban.'de néoprène 6 de la figure 1 pour ne plus former qu'une couche de néoprène pratiquement homogène 6a.
Pour fabriquer ces câbles, on part d'un élément conducteur électrique, par exemple un conducteur flexible en cuivre formé de plusieurs éléments toronnés de façon à former, par exemple un conducteur suivant la norme américaine 3/0 (450/24 AMG). On enroule suivant une seule direction, un ruban préfabriqué constitué par du papier dont la face nue est en contact avec le conducteur et dont la face opposée a été préalablement enduite d'un caoutchouc synthétique non vulcanisé, le butyl-caoutchouc par exemple.
On enroule de préférence de fagon que les spires soient jointives. On peut employer par exemple un ruban de papier manilles de 19 mm. de large ayant une épaisseur d'environ 0,13 mm., recouvert sur une seule face d'une épaisseur avoisinant 0,5 mm. de butyl-caoutchouc non vulcanisé. La surface de papier de ce premier enroulement à deux fonctions importantes :
1 elle sert de support matériel au butyl-caoutchouc non vulcanisé, qui serait trop faible à l'état isolé;
2 - on obtient a peu de frais un séparateur au contact direct du conducteur,mais facile à enlever, par exemple pour dénuder l'extrémité du câble et permettre ses connexions.
Sur ce premier ruban enroulé, on en enroule un second, de préférence dans la même direction, ce ruban ayant été préalablement revêtu d'épaisseurs voulues de butyl-caoutchouc non vulcanisé sur sa face intérieure et de néoprène non vulcanisé à l'extérieur. De préférence, on effectue aussi l'enroulement à spires jointives, mais de façon que les joints se trouvent à mi-distance entre deux joints de la première couche. Ce second ruban peut, par exemple, être formé d'un tissu de coton ayant 19 mm. de largeur et une épaisseur avoisinant 0,25 mm. L'une de ses faces a reçu une couche d'environ 0,5 mm. de butyl-caoutchouc non vulcanisé, en couche relativement mince,ce produit étant du type vendu sous le nom de revêtement pour frottement ("Friction coating" suivant la nomenclature américaine).
La fonction de ce second ruban .préfabriqué est triple :
1 - pendant l'enroulement sur le câble, le tissu sert de support à la seconde couche mince de butyl-caoutchouc non vulcanisé, qui est faible;
2 - il renforce aussi le câble fini;
3 - après vulcanisation,, il établit la liaison entre l'isolant butyle et l'enveloppe de néoprène en empêchant leur séparation.
En outre, si de l'huile entre au contact du câble vers les bornes, ce renforcement par le tissu aide à empêcher le gonflement du butyl-caout- chouc. (On sait qu'il y a toujours de l'huile présente sur les locomotives
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Diesel électriques).
Sur l'ensemble des deux rubans, on enroule alors plusieurs cou- ches de ruban de néoprène non vulcanisé et dépourvu de support, de façon à former le revêtement extérieur. Ces rubans peuvent avoir, par exemple,
38 mm. de large et 0,43 mm d'épaisseur, et on peut les enrouler en sens opposés avec spires jointives, de façon que certaines couches soient placées dans une direction- et les autres en direction opposée. Dans le cas de quatre couches d'un tel ruban on peut enrouler les deux premières dans une direction et les deux dernières en direction opposée.
Dans ce même cas, on peut par exemple effectuer les deux premiers enroulements de néoprène en direction opposée à celle du premier enroulement (celui qui est au contact du conducteur) et les deux dernières couches dans l'autre direction, c'est-à- dire la même que pour l'enroulement au contact du conducteur. On effectue de préférence chacun des revêtements au néoprène de façon que les joints se trouvent à mi-distance entre les joints consécutifs de la couche-sous- jacente. On préfère enrouler les rubans de néoprène sous forte tension.
Ainsi, pour des rubans de néoprène ayant l'épaisseur initiale de 0,43 mm., la tension peut suffire à réduire l'épaisseur à 0,38 mm.
Une fois enroulés tous les rubans, on vulcanise la totalité du revêtement par n'importe quelle méthode convenable. On peut,par exemple, vulcaniser dans une gaine de plomb que l'on enlève ensuite, conformément à un procédé bien connu. L'examen d'une coupe du câble après vulcanisa-- tion,tel qu'il résulte des figures 2 et 5, montre les traits principaux et les avantages de l'invention. On voit que le câble terminé, comprend la couche de papier sur le conducteur, puis une couche unique et pratiquement homogène de butyl-caoutchouc, puis une couche de tissu, et finalement une couche compacte, pratiquement homogène, de néoprène jusqu'à la surface extérieure.
Comme les deux surfaces de butyl-caoutchouc des deux premiers rubans ont été mises en contact direct l'une sur l'autre, la vulcanisation les réunit en une couche compacte de butyl-caoutchouc. Celle-ci a d'excel- lentes propriétés d'isolement électrique. Comme elle n'est pas fixée au conducteur, on peut l'en séparer facilement grâce à la couche de papier placée dessous . De même, la surface en néoprène se rassemble en une seule couche continue, grâce à la vulcanisation, pour ne plus former qu'une couche de néoprène que le tissu sépare de l'isolant au butyl-caoutchouc mais ce même tissu assurant la liaison avec le butyl-caoutchouc.
On notera que le butyl-caoutchouc non vulcanisé, étant relativement mou, se lie facilement pendant la vulcanisation aux fibres du tissu, bien que le butyl-caoutcho9uc ait été appliqué sur le tissu par un simple calendrage. D'autre part, le néoprène ne se comporte pas si aisément, à moins que l'on en ait étalé une couche mince par frottement et calendrage sur le tissu. En-conséquence, il y a liaison intime du butyl-caoutchouc et du néoprène aux fibres du tissu dans le câble terminé.
Un autre avantage de l'invention est qu'elle surmonte les inconvénients du butyl-caoutchouc et du néoprène quand on utilise une seule de ces substances pour l'usage courant, puisque les propriétés avantageuses de ces deux substances sont ici utilisées effectivement pour obtenir un câble doué de propriétés qu'on ne trouvait pas jusqu'à présent dans les câbles industriels..
De même que pour les caoutchoucs synthétiques similaires, le butyl-caoutchouc correctement incorporé et vulcanisé possède de bonnes propriétés électriques et physiques et résiste à des températures relativement élevées sans perte sérieuse de ses propriétés. Par contre, le contact avec l'hui@e ramollit et gonfle sérieusement le butyl-caoutchouc et ses propriétés, avant vulcanisation, sont assez médiocres.
D'autre part, si le néoprène résiste bien à la chaleur, à la flamme, à l'huile et s'il est économique, il n'a que de médiocres propriétés élec-
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triques, en particulier dans les circuits de courant continu : sa résistance d'isolement est faible,et il se prête à l'endosmose électrique. En combinant ces deux substances sur le même conducteur,le néoprène étant à l'extérieur, chaque substance renforce l'autre, et on obtient un excellent câble qui répond à tous les objectifs de l'invention.
On soulignera encore un avantage important de la méthode de construction décrite, car elle permet d'obtenir à un prix de revient raisonnable un câble de faible diamètre total, dont les couches d'isolant et de protection sont bien concentriques, simultanément la flexibilité et la résistance mécanique sont améliorées, sans troubler la liaison tenaces entre l'isolant et le revêtement. Les spécialistes peuvent penser que les mêmes avantages s'obtiendraient en partie, en extrudant le revêtement de néoprène sur la couche de néoprène de frottement sur le ruban, au lieu d'enrouler des rubans de néoprènes sans support.
Mais il n'est pas possible d'obtenir, par extrusion une couche de revêtement parfaitement concentrique au conduc- teur, de sorte qu'il faudrait une couche plus forte qu'il n'est nécessaire, ce qui élève le prix de revient et augmente de façon non désirable le diamètre total du câble.
La description concerne les associations de butyl-caoutchouc et de néoprène, mais l'invention n'est pas limitée à ces matériaux bien qu'ils aient été trouvés préférables. En ce qui concerne le papier formant le premier enroulement, on peut remplacer le papier manille par d'autres ayant approximativement les mêmes largeur et épaisseur, par exemple, le crêpe, le papier kraft; etc... On peut aussi remplacer le tissu supportant à la fois le butyl-caoutchouc et le néoprène par des tresses ou des tissus ou rubans non tissés de coton, soie, verre eu analogues.