Procédé de fabrication d'an câble électrique. Dans le brevet principal, on a décrit un type de câble électrique dans lequel le diélec trique était formé par des couches superpo sées de papier imprégné et contenant un gaz comprimé servant à compenser la dilatation et la. contraction du composé d'imprégnation, ce gaz étant en contact direct avec le diélec trique et dans des espaces qui s'étendent sur une longueur relativement faible dans le sens longitudinal et dans lesquels il est soustrait aux efforts électriques.
Dans ce brevet, on a décrit certaines formes de câbles de ce type, câbles dans lesquels les matelas ou coussins de gaz comprimé sont situés entre le diélec trique et la gaine, dans un espace hélicoïdal limité par un ruban d'espacement enroulé autour du diélectrique sous la forme d'une hélice à. spires écartées. Conformément à un procédé de fabrication d'un tel câble, les espaces entre les spires de ce ruban commu niquent d'une façon continue sur toute la lon gueur ou sur une partie convenable du câble, jusqu'au moment où ces espaces ont été char gés de gaz sous. pression soit à partir des extrémités du tronçon de câble, soit à partir d'ouvertures pratiquées dans la gaine en des points situés entre lesdites extrémités.
Après que ce chargement a été exécuté, on coupe la communication entre les espaces précités au moyen de masses d'un composé solidifié ou très visqueux, chacune desdites masses occu pant une partie d'un espace entre deux spires voisines.
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un câble de ce type et concerne particulièrement l'application du composé, dit compound.
Ce composé visqueux qui doit être libéré après que le câble a été chargé de gaz com primé est appliqué à l'extérieur du diélec trique au cours de la fabrication et il est re tenu en cet endroit par adhérence ou par un effet de viscosité, n'occupant qu'une partie de l'espace compris entre le diélectrique et la gaine de sorte qu'il ne fasse pas obstacle à l'écoulement longitudinal du gaz. Il est libéré par échauffement de façon à s'écouler vers le bas et à former des mares séparées, rem plissant chacune une partie de l'espace an nulaire compris entre deux spires consécutives du ruban hélicoïdal.
Sur le dessin annexé est illustrée, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue longitudinale d'un câble, certaines parties étant représentées en coupe et les couches extérieures étant enlevées successivement en passant de gauche à droite de ladite figure, tandis que les fig. 2, 3, 4 et 5 en sont des coupes transversales représentant chacune une phase différente de fabrication.
Il est bien entendu que ces figures sont schématiques et ne sont pas exécutées à l'échelle. Il a été nécessaire d'exagérer l'épais seur de certaines parties en comparaison d'autres pour montrer clairement la structure.
Le conducteur 1 est composé de fils en forme de secteur disposés autour d'un fil cir culaire de manière à produire un conducteur ne présentant pas 'd'espaces appréciables le long desquels la matière imprégnante pour rait circuler librement. Ce conducteur est re couvert de la façon usuelle,du diélectrique 2 en papier et celui-ci est imprégné. La couche extérieure de diélectrique est pourvue, à la façon habituelle, d'un revêtement conducteur qui sert de surface équipotentielle et d'écran.
A l'extérieur du diélectrique, on a appli qué le ruban hélicoïdal d'espacement qui est constitué par une partie intérieure 3 et une partie extérieure 4 formées chacune de plu sieurs couches de papier métallisé. La partie intérieure 3 est appliquée sous forme d'une hélice à bords non jointifs de manière à lais ser entre les spires un large espace 5. On ap plique à l'extérieur de cette partie intérieure 3 un large ruban 6 de papier métallisé.
Ce ru ban, qui dans ce qui suit sera appelé "ruban de barrage", recouvre l'espace 5 et repose, de chaque côté, sur des spires voisines de la partie 3 du ruban d'espacement. Le ruban 6 présente un nombre approprié de petites per forations 7 de dimensions telles qu'un coin- posé visqueux ne puisse pas s'écouler libre ment à travers elles.
Les rubans de papier métallisé 4 qui forment la partie extérieure du ruban d'espacement sont appliqués ensuite sur la partie intérieure 3 et sur les bords du ruban 6 de manière à maintenir en place le ruban de barrage. Sur l'extérieur des rubans 4, on applique un ruban métallique 8 à la surface extérieure duquel est appliqué un ruban 9 de soudure. A ce moment, le câble est amené, à la presse à filer le plomb pour qu'il soit revêtu de sa gaine.
Immédiate ment avant qu'il entre dans la presse, le câble passe dans un bain d'un composé vis- queux de manière que l'espace 10 compris entre les parties externes 4 du ruban -d'espa cement et le ruban de barrage ,6 soit rempli de ce. composé qui est entrainé dans la presse et revêtu de la .gaine 11.A mesure que la gaine est appliquée, la chaleur transmise de ladite gaine en plomb au ruban métallique provoque la fusion de la soudure 9 sur la surface extérieure du ruban métallique 8 et unit ainsi le ruban avec la gaine en plomb 11.
On renforce ensuite la ,gaine 11 de ma nière qu'elle puisse résister à une pression intérieure. Le renforcement est constitué par deux couches .de ruban de laiton 12 appli quées ;sur un support 13 en papier qui se trouve sur la gaine 11. ;Sur le ruban en lai ton, on applique un ruban de coton imprégné 14 et on applique ensuite la gaine extérieure en plomb 15. Cette gaine sert principale ment à protéger contre l'humidité et d'autres influences les pièces qui renforcent le câble.
Le mode de formation des coussins de gaz comprimé sera décrit ,à l'aide des fig. 2 à 5. La fig. 2 montre l'état .de fabrication qu'on a atteint avant que le câble soit amené à la presse à filer le plomb en vue de l'ap plication de la gaine intérieure 11. La fig. 3 montre la phase suivante du procédé et, par conséquent, l'aspect que présente le câble tel qu'il vient de la presse à filer le plomb.
La couche de composé visqueux représentée occupe l'espace 10 entre le ruban de barrage 6 et la gaine 11. L'espace intérieur 5, qui a même axe que l'espace extérieur 10, est exempt du composé visqueux; il s'ensuit qu'il y a<B>là</B> un passage hélicoïdal libre d'une extrémité du câble à l'autre.
La. phase suivante du procédé de fabri cation est l'application du revêtement de renforcement. Après cette phase, on peut refouler du gaz comprimé dans le tronçon de câble à partir d'une extrémité ou des deux extrémités. dudit tronçon et le gaz occupe alors tout l'espace 5. Cet état est représenté par la fig. 4, sur laquelle la présence de gaz comprimé est indiquée par .des points dans l'espace 5.
Tout en maintenant encore la pression exercée sur le gaz, il est nécessaire de subdi viser la masse -de gaz en coussins séparés. A cet effet, on applique de la chaleur à l'extérieur de la gaine 11 ou bien, on fait passer par le conducteur un courant -d'inten- @sité suffisante pour élever le composé con tenu dans l'espace 10 à la température né cessaire.
Ces deux procédés, ont pour effet de faire devenir plus- fluide le composé vis queux contenu dans l'espace 10, de le faire passer par les ouvertures: 7 du ruban de bar rage 6 et de le faire couler vers les parties les plus basses -des deux espaces concentri- ques 5 et 10. Cette phase de fabrication est marquée par les différences entre les fig. 4 et 5.
On laisse alors refroidir ce composé qui a passé à la position représentée sur la fig. 5 et ledit composé reste sensiblement pendant toute l'exietence du câble dans la position représentée sur cette figure, pour servir à séparer chacun des coussins de gaz de son voisin. Chacun desdits coussins est, à cet effet, constitué par une partie de spire des espaces hélicoïdaux 5 et 10 qui communi quent par les trous 7 existant dans le ruban de barrage 6.
Le volume de chaque coussin. -de gaz doit être choisi proportionnellement aux autres dimensions du câble de manière que la dila tation -du composé d'imprégnation du di électrique ne donne pas à la pression du gaz dans cet espace une valeur indésirable à la température la plus élevée qui .doit être atteinte en service. On a constaté qu'une marge convenable pour le réglage de la pres sion en fonction de la température est de 14 à 21 kg par cmz. La :
dimension princi pale dans la construction du câble qui peut varier et qui est susceptible d'affecter cette valeur est la somme -des épaisseurs des espa ces 5 et 10 dans le sens radial.
Le rapport de cette dimension et de l'épaisseur du di électrique dans le sens radial dépend, entre certaines. limites, de la nature du composé utilisé pour l'imprégnation du diélectrique et de l'espace occupé par le composé vis queux utilisé pour réaliser l'étanchéité. Les dimensions convenables peuvent être calcu lées compte tenu: -des propriétés connues de ces matières.
A titre d'exemple, on peut in diquer qu'on obtient des résultats satisfai sants lorsque, le composé utilisé pour réaliser l'étanchéité occupant -d'un tiers à la moitié des espaces hélicoïdaux 5 et 10, la somme des épaisseurs -desdits espaces dans le sens radial est comprise entre un huitième et un dixième de l'épaisseur du diélectrique 2 dans le sens radial.
On remarquera que, lorsqu'on forme les rubans -d'espacement 3 et 4 et le ruban de barrage 6 en papier métallisé ou en une ma tière conductrice équivalente, les espaces dans lesquels -se forment les coussins. sont protégés contre les. efforts électriques du fait qu'ils sont entourés -de surfaces conductrices ayant le même potentiel électrique que la gaine 11.
On peut également appliquer d'autres formes d'exécution du procédé selon l'inven tion. Conformément à une de ces formes d'exécution, la structure du câble peut être la même que celle décrite à propos du des sin et qui est représentée sur ledit dessin, mais le procédé diffère en ce que le composé visqueux est disposé d'abord dans l'espace 5 au lieu de le disposer dans l'espace 10.
A cet effet, on laisse le câble dans l'état montré sur la fig. 2 dans le composé visqueux uti lisé pour réaliser l'étanchéité jusqu'à ce qu'il se soit refroidi suffisamment pour empêcher ce composé visqueux de s'écouler à travers les trous 7 du ruban de barrage 6, tandis qu'il s'écoule de la .surface extérieure du ruban. On n'introduit pas de composé supplé mentaire avant que la gaine 11 soit appli quée.
Au lieu de retenir le composé au moyen d'un barrage, il peut être maintenu en posi tion par son application sur -de la matière fibreuse sous forme de cordons ou de rubans qu'on enroule sur le câble dans les: espaces entre les spires des rubans d'espacement. On enroule par exemple cette matière de façon qu'elle n'occupe qu'une partie de l'espace dis- ponible, afin que le chargement au moyen de gaz puisse avoir lieu.
Pour réaliser ce pro cédé, on sèche et on imprègne à chaud, d'un composé convenable, du fil ou du ruban de jute ou d'une autre matière fibreuse appro priée qu'on peut traiter d'une façon simi laire et, après refroidissement, on l'enroule pour le mettre en place. Ceci a lieu après l'achèvement de l'imprégnation du délec- trique.
Conformément à une autre variante du procédé, le composé destiné à réaliser l'étan chéité est appliqué sous forme de rubans de matière visqueuse ou sous forme -de poudre sèche (par exemple la poudre -de résine) qui adhère à la surface externe -du diélectrique et peut être ramollie par la chaleur de façon qu'elle s'écoule pour former les joints étan ches après que le câble a été chargé de gaz.
Les différentes variantes du procédé in- diqu6es dans la -description qui précède peu vent être exécutées complètement dans l'usine de manière que le câble contienne les cous sins de gaz comprimé lorsqu'on le transporte de l'usine :à l'endroit où on doit le poser. Le procédé pourrait aussi être mis en oeuvre également jusqu'à un certain point dans l'usine et être achevé après que le câble a été posé.
Dans ce dernier cas., le refoulement de gaz comprimé dans le câble .et la forma tion des joints de séparation entre les cous- sins n'auraient pas lieu :
dans l'usine. Le câble serait achevé à l'usine sauf en ce qui con cerne ces deux phases et transporté, de l'usine à l'endroit où il doit être posé, avec le gaz sous la pression normale dans la partie dis ponible de l'espace réservé au gaz, espace qui affecte la forme d'une hélice continue sur toute la longueur du câble précité. Ce dernier serait alors posé après quoi le gaz serait refoulé sous pression jusqu'à ce que la quantité nécessaire se trouve dans le câble.
Les joints seraient formés ensuite par le chauffage du câble par suite de passage d'un courant ,électrique là travers le conduc teur. Ce courant pourrait être le courant sous lequel le câble fonctionne habituelle ment; toutefois, on pourrait faire passer un courant d'une plus grande intensité pendant un court laps de temps. La première façon de procéder suffit en -général parce qu'on peut la prolonger sur une période relative ment longue pendant que le composé descend très lentement pour venir occuper sa position où il assure l'étanchéité.
En d'autres termes, le temps plus long dont on dispose permet de laisser au composé utilisé pour assurer l'étanchéité une viscosité plus grande et, par conséquent, nécessite l'application d'une tem pérature plus basse que dans le cas où l'on exécute l'opération dans l'usine.
Manufacturing process of an electric cable. In the main patent, a type of electric cable was described in which the dielectric was formed by superposed layers of paper impregnated and containing a compressed gas serving to compensate for the expansion and the. contraction of the impregnation compound, this gas being in direct contact with the dielectric and in spaces which extend over a relatively short length in the longitudinal direction and in which it is withdrawn from electrical forces.
In this patent, certain forms of cables of this type have been described, cables in which the mattresses or cushions of compressed gas are situated between the dielectric and the sheath, in a helical space limited by a spacer tape wound around the dielectric. in the form of a helix to. spiers apart. In accordance with a method of manufacturing such a cable, the spaces between the turns of this ribbon communicate continuously over the entire length or over a suitable part of the cable, until these spaces have been charred. aged under gas. pressure either from the ends of the cable section, or from openings made in the sheath at points located between said ends.
After this loading has been performed, the communication between the aforementioned spaces is cut off by means of masses of a solidified or very viscous compound, each of said masses occupying part of a space between two neighboring turns.
The present invention relates to a process for manufacturing a cable of this type and particularly relates to the application of the compound, called compound.
This viscous compound which must be released after the cable has been charged with compressed gas is applied to the outside of the dielectric during manufacture and is held there by adhesion or by a viscosity effect, n 'occupying only part of the space between the dielectric and the cladding so that it does not obstruct the longitudinal flow of gas. It is released by heating so as to flow downwards and to form separate pools, each filling a part of the annular space between two consecutive turns of the helical tape.
The accompanying drawing is illustrated, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal view of a cable, certain parts being shown in section and the outer layers being removed successively passing from left to right of said figure, while FIGS. 2, 3, 4 and 5 are cross sections each representing a different phase of manufacture.
It is understood that these figures are schematic and are not made to scale. It was necessary to exaggerate the thickness of some parts in comparison to others to clearly show the structure.
The conductor 1 is composed of sector-shaped wires arranged around a circular wire so as to produce a conductor having no appreciable spaces along which the impregnating material can flow freely. This conductor is covered in the usual way, with the dielectric 2 made of paper and the latter is impregnated. The outer dielectric layer is provided, in the usual way, with a conductive coating which serves as an equipotential surface and a screen.
On the outside of the dielectric, the helical spacer tape has been applied which consists of an inner part 3 and an outer part 4 each formed of several layers of metallized paper. The inner part 3 is applied in the form of a helix with non-contiguous edges so as to leave between the turns a large space 5. A wide tape 6 of metallized paper is applied to the outside of this inner part 3.
This ru ban, which in what follows will be called "barrier tape", covers the space 5 and rests, on each side, on turns adjacent to part 3 of the spacer tape. The tape 6 has a suitable number of small holes 7 of such dimensions that a viscous wedge cannot flow freely through them.
The tapes of metallized paper 4 which form the outer part of the spacer tape are then applied to the inner part 3 and to the edges of the tape 6 so as to hold the barrier tape in place. On the outside of the tapes 4, a metallic tape 8 is applied to the outer surface of which a welding tape 9 is applied. At this time, the cable is brought to the lead spinning press so that it is coated with its sheath.
Immediately before entering the press, the cable passes through a bath of a viscous compound so that the space 10 between the outer parts 4 of the spacer tape and the barrier tape, 6 be filled with this. compound which is drawn into the press and coated with the sheath 11. As the sheath is applied, the heat transmitted from said lead sheath to the metal tape causes the solder 9 to melt on the outer surface of the metal tape 8 and thus unites the tape with the lead sheath 11.
The sheath 11 is then reinforced so that it can withstand an internal pressure. The reinforcement is constituted by two layers of brass tape 12 applied; on a paper support 13 which is on the sheath 11.; On the brass tape, apply an impregnated cotton tape 14 and then apply the outer lead sheath 15. This sheath serves mainly to protect the parts which reinforce the cable against humidity and other influences.
The method of forming the compressed gas cushions will be described, with the aid of FIGS. 2 to 5. FIG. 2 shows the state of manufacture which was reached before the cable was fed to the lead extrusion press for the application of the inner sheath 11. FIG. 3 shows the next phase of the process and therefore the appearance of the cable as it comes from the lead extrusion press.
The viscous compound layer shown occupies the space 10 between the barrier tape 6 and the sheath 11. The interior space 5, which has the same axis as the exterior space 10, is free from the viscous compound; it follows that there is <B> there </B> a free helical passage from one end of the cable to the other.
The next phase of the manufacturing process is the application of the reinforcing coating. After this phase, compressed gas can be forced into the cable section from one end or both ends. of said section and the gas then occupies all the space 5. This state is represented by FIG. 4, on which the presence of compressed gas is indicated by dots in space 5.
While still maintaining the pressure exerted on the gas, it is necessary to subdue the mass of gas into separate cushions. To this end, heat is applied to the outside of the sheath 11 or else a current of sufficient intensity is passed through the conductor to raise the compound contained in space 10 to the temperature. necessary.
These two processes have the effect of causing the viscous compound contained in space 10 to become more fluid, to pass it through the openings: 7 of the barrier tape 6 and to cause it to flow towards the lower parts. -two concentric spaces 5 and 10. This manufacturing phase is marked by the differences between FIGS. 4 and 5.
This compound is then allowed to cool, which has passed to the position shown in FIG. 5 and said compound remains substantially throughout the exietence of the cable in the position shown in this figure, to serve to separate each of the gas cushions from its neighbor. Each of said cushions is, for this purpose, formed by a part of the coil of the helical spaces 5 and 10 which communicate through the holes 7 existing in the barrier strip 6.
The volume of each cushion. -of gas must be chosen in proportion to the other dimensions of the cable so that the expansion -of the impregnating compound of the electrical di-electric does not give the gas pressure in this space an undesirable value at the highest temperature which must. be reached in service. It has been found that a suitable margin for adjusting the pressure as a function of temperature is 14 to 21 kg per cm 2. The :
main dimension in the construction of the cable which may vary and which is liable to affect this value is the sum of the thicknesses of the spaces 5 and 10 in the radial direction.
The ratio of this dimension and the thickness of the electric di in the radial direction depends, between some. limits, of the nature of the compound used for impregnation of the dielectric and of the space occupied by the viscous compound used to achieve the seal. The suitable dimensions can be calculated taking into account: the known properties of these materials.
By way of example, we can indicate that satisfactory results are obtained when, the compound used to achieve the seal occupying -from one third to half of the helical spaces 5 and 10, the sum of the thicknesses of said spaces in the radial direction is between one eighth and one tenth of the thickness of the dielectric 2 in the radial direction.
It will be noted that, when the spacing tapes 3 and 4 and the barrier tape 6 are formed from metallized paper or an equivalent conductive material, the spaces in which the cushions are formed. are protected against. electrical forces due to the fact that they are surrounded by conductive surfaces having the same electrical potential as the sheath 11.
It is also possible to apply other embodiments of the process according to the invention. According to one of these embodiments, the structure of the cable may be the same as that described in connection with the sin and which is shown in said drawing, but the process differs in that the viscous compound is placed first in space 5 instead of placing it in space 10.
For this purpose, the cable is left in the state shown in FIG. 2 in the viscous compound used to seal until it has cooled sufficiently to prevent this viscous compound from flowing through the holes 7 of the barrier tape 6, while it is flowing of the outer surface of the ribbon. No additional compound is introduced until the sheath 11 is applied.
Instead of retaining the compound by means of a barrier, it can be held in position by its application to the fibrous material in the form of cords or tapes which are wound on the cable in the spaces between the turns spacer ribbons. For example, this material is wound up so that it occupies only a part of the available space, so that the charging by means of gas can take place.
To carry out this process, a suitable compound is dried and hot impregnated with a yarn or tape of jute or other suitable fibrous material which can be treated in a similar manner and, afterwards. cooling, it is rolled up to put it in place. This takes place after the completion of the impregnation of the electric.
According to another variant of the process, the compound intended to provide the seal is applied in the form of ribbons of viscous material or in the form of a dry powder (for example resin powder) which adheres to the outer surface of the. dielectric and can be heat softened so that it flows to form the seals after the cable has been charged with gas.
The different variations of the process indicated in the foregoing description can be carried out completely in the factory so that the cable contains compressed gas cushions when transported from the factory: to the place where we have to put it down. The process could also be carried out to some extent in the plant as well and be completed after the cable has been laid.
In the latter case, the discharge of compressed gas in the cable and the formation of the separation joints between the cushions would not take place:
in the factory. The cable would be completed at the factory except for these two phases and transported from the factory to the place where it is to be laid, with gas at normal pressure in the available part of the space. reserved for gas, space which takes the form of a continuous propeller over the entire length of the aforementioned cable. The latter would then be installed after which the gas would be delivered under pressure until the required quantity is in the cable.
The joints would then be formed by the heating of the cable as a result of the passage of an electric current there through the conductor. This current could be the current under which the cable usually operates; however, a higher current could be passed for a short period of time. The first way of proceeding is generally sufficient because it can be prolonged over a relatively long period while the compound descends very slowly to come and occupy its position where it provides the seal.
In other words, the longer time available allows the compound used to seal to be left with a higher viscosity and, therefore, requires the application of a lower temperature than in the case where 'the operation is carried out in the factory.