EP0330128A1 - Procédé et dispositif de fabrication d'un élément de câble de section quelconque, et câble ainsi obtenu - Google Patents

Procédé et dispositif de fabrication d'un élément de câble de section quelconque, et câble ainsi obtenu Download PDF

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EP0330128A1
EP0330128A1 EP89102937A EP89102937A EP0330128A1 EP 0330128 A1 EP0330128 A1 EP 0330128A1 EP 89102937 A EP89102937 A EP 89102937A EP 89102937 A EP89102937 A EP 89102937A EP 0330128 A1 EP0330128 A1 EP 0330128A1
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EP
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conductors
mold
cable
section
grids
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EP89102937A
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German (de)
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André Viaud
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Filotex SA
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Filotex SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0081—Cables of rigid construction

Definitions

  • the invention is in the field of cables and relates to a method and a device for manufacturing a cable of any irregular cross section and of finite length, such a cable being intended to be incorporated into a structure defining passages of known cross section but not circular.
  • a commonly used solution consists in making flat cables by assembling, for example by textile weaving, individual conductors. Very quickly we arrive at the maximum limit of conductors that we can superimpose, practically three; more the correct maintenance of the assembly, in this case, requires a high density of weaving generating stresses in the cable thus formed. These constraints, if they leave the cross section of the cable intact, on the other hand generate longitudinal undulations and warping. These defects lead to a significant reduction in the number of useful conductors that can be hoped to pass through the free section of the structure.
  • the weaving technique makes it possible to obtain only assembled cables of rectangular section.
  • Document FR-A-1403035 describes the manufacture of a prefabricated polyphase conductor by placing conductor bars in a mold, filling this mold with cement and setting the cement.
  • Such a method is not suitable for the manufacture of flexible cables, in particular of small cross section, which can be arranged in a non-rectilinear path.
  • it causes significant electrical losses, because cement is a poor electrical insulator, and electrical conductors undergo strong corrosion there, which in the long term causes a modification of their characteristics.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for manufacturing cables, usable even for flexible cables and of small cross section, their cross section being adaptable to the cross section of the structure in which they will be used.
  • the subject of the invention is a method of manufacturing a cable of any irregular cross-section and of finished length, comprising conductors previously or not insulated, characterized in that the conductors are arranged over part of their length in a mold in parallel between them and in determined relative positions, said mold being filled with a liquid or viscous polymerizable resin which, after filling, becomes solid, this resin coating the conductors and holding them in their part located inside the mold in positions relative determined.
  • the conductors are kept taut in the mold during the change of state of the filling resin by applying to them a tensile force between their ends, so that the conductors are straight and parallel to each other.
  • the invention also relates to a device for implementing the method, device comprising a mold with a cross section identical to that of the cable that is to be obtained and two identical grids for distributing the conductors, the grids each comprising holes for the passage of the conductors, a device for securing these conductors at one end and a tensioning device for these at the other end subjecting them to a tensile force, the conductors possibly being kept apart from one another between the grids by spacer pieces arranged from place to place along the length of the conductors located inside the mold.
  • the device shown consists of a mold 1, two distribution grids 2, conductors 3, spacer parts 6, a mooring device 4 and a tensioning device 5.
  • the mold has any cross section, generally in the form of an N-side polygon. It is identical to that of the cable that we want to obtain.
  • the mold has only (N-1) flat walls, the wall preferably corresponding to the largest side being omitted to allow easy filling of the mold.
  • the mold is completed by feet or shims allowing it to be arranged such that the wall of the cable determined by the filling opening of the mold is horizontal and located at the top of the mold.
  • the distribution grids 2 an example of which in FIG. 3, have a cross section identical to that of the cable that is to be obtained. These grids therefore have the same section as the mold 1 in which they are mounted and fixed, the distance L between the grids being adjustable as a function of the length of the cable which it is desired to obtain.
  • One of the grids can be fixed to one end of the mold, the other grid being able to be moved and fixed in the mold at the distance L corresponding to the length of the cable which it is desired to obtain. If the dimensions of the cable section are different, it is of course necessary to change the mold and distribution grids.
  • the grids are of rectangular shape extending beyond the cross section of the mold and that they are fixed at the end of the walls of the mold.
  • the distance L between the grids is determined by the length of the mold and a single mold does not allow cables of different lengths to be manufactured.
  • the grids 2, Figure 3 have holes 7 for the passage of conductors 3.
  • the section of these holes is circular and their number and dimensions are a function of the number and type of conductors whose cable is constituted.
  • the conductors may be provided with spacer parts 6, such as sleeves, discs, balls, the dimensions of which are determined by the spacing between conductors which it is desired to obtain either to prohibit contact between bare conductors, or to obtain electrical performance. precise such as impedance or capacitance.
  • One end of each conductor is fixed, after passing through a distribution grid 2, to a mooring device 4, and the other end of each conductor is connected, after passage through another distribution grid, to the tensioning device 5 which makes it possible to exert a tensile force on the conductor to tension it.
  • the tensioning of a conductor 3 is carried out for example, using a pulley 8 and a weight 9 attached to the end of the conductor; it is thus very easy to adapt the weight 9 to each conductor according to its mechanical characteristics.
  • a resin hardening is poured between the two distribution grids 2, preferably at room temperature. This resin, in addition to the mechanical, chemical or electrical properties which it must bring together according to the desired performance for the cable, must be chosen as a function of its viscosity before hardening and of its shore hardness after hardening.
  • the viscosity before hardening must be just high enough so that the resin does not escape from the mold through the cracks in its assembly and the interstices left free in the holes of the grids by the conductors which pass through them.
  • the shore hardness after hardening must be chosen according to the flexibility or the mechanical rigidity that one wishes to obtain for the finished cable.
  • each conductor 3 could be provided with spacer pieces 6; of course the number of these parts is a function of the length L of the cable, this length possibly reaching a few meters.
  • the spacer pieces are distributed along the length of the cable in order to keep the conductors separated from each other without being obliged to subject them to a tension that is too great to keep them parallel to one another; this makes it possible to reduce the tractive effort to which each driver is subjected, which is very appreciable in the case of drivers who cannot be subjected to significant tensile forces.
  • Figure 4 shows in elevation an example of arrangement of the spacer pieces at a location of the mold, Figure 5 being a side view of Figure 4, according to arrow V.
  • the spacer pieces 6 are split sleeves according to their length, the reference 10 designating the slot; in this case, they are relatively flexible sleeves, which, thanks to their slot 10, can be mounted on the conductors 3 after these have been installed in the mold 1. It is also possible to use rigid spacer parts which are threaded onto the conductors before they are finally fixed in the mold.
  • the spacer pieces are made of any material compatible with the resin used to fill the mold. They can be made for example with the same resin or with a thermoplastic material. In the case where the conductors are not previously insulated, the material of the spacer parts must have suitable electrical and / or dielectric properties.
  • conductor used until now refers either to an electrical conductor, metallic wire insulated or not, shielded or not, or to an optical fiber, or even to a cable comprising several electric wires and / or several optical fibers contained or not in an envelope, or also to a tube which can be used to pass one or more insulated or uninsulated electrical wires, shielded or not, and / or optical fibers, if necessary when the cable of the invention is put in place in a structure, or finally to a tube which can be used to convey a gaseous or liquid fluid.
  • a cable of the invention may comprise only one type of conductor or several types of conductors, in variable number.
  • the outer wall of the resin coating may be protected by coatings of a textile or metallic nature, obtained by direct braiding on the cables of polygonal convex section (figure 6), and by bonding or incorporation in molding for cables of concave polygonal section (figure 7).
  • FIG. 6 represents a cross section of cable 20 of convex polygonal shape, of which on the right part a coating 11 has been shown.
  • various types of conductors have been shown: electrical conductors 12, optical fibers 13, a coaxial cable 14, a conductor tube 15, and a fluid tube 16 which may be flexible or rigid; these conductors are embedded in a resin 21.
  • FIG. 7 shows an example of a cross section of cable 22 of concave polygonal shape.
  • this cable may include a textile or metallic coating, glued or incorporated into the molding.

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Abstract

Le procédé consiste à disposer les conducteurs parallèlement et cartés les uns des autres et à effectuer un surmoulage. Le dispositif comporte un moule (1), deux grilles de répartition (2) comportant des trous pour le passage des conducteurs (3), un dispositif d'amarrage (4) pour fixer une extrémité de chaque conducteur, et un dispositif de tension (5) pour exercer un effort de traction sur une autre extrémité de chaque conducteur.

Description

  • L'invention est du domaine des câbles et concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'un câble de section droite irrégulière quelconque et de longueur finie, un tel câble étant destiné à être incorporé dans une structure définissant des passages de section droite connue mais non circulaire.
  • Il est courant de rencontrer des structures mécaniques dont la géométrie ne permet pas l'emploi de câbles de sections circulaires ; ceci est fréquemment le cas par exemple des structures aéronautiques qui sont de dimensions réduites et de géométries complexes.
  • Une solution couramment utilisée consiste à réaliser des câbles plats par assemblage, par exemple par tissage textile, de conducteurs individuels. Très rapidement on arrive à la limite maximum de conducteurs que l'on peut superposer, pratiquement trois ; de plus le maintien correct de l'ensemble, dans ce cas, oblige à une forte densité de tissage engendrant des contraintes dans le câble ainsi constitué. Ces contraintes, si elles laissent intacte la section transversale du câble, engendrent par contre des ondulations et gauchissements longitudinaux. Ces défauts entraînent une diminution sensible du nombre de conducteurs utiles que l'on peut espérer faire passer dans la section libre de la structure.
  • D'autre part, la technique du tissage ne permet d'obtenir que des câbles assemblés de section rectangulaire.
  • Le document FR-A-1403035 décrit la fabrication d'un conducteur polyphasé préfabriqué par mise en place de barres de conducteurs dans un moule, remplissage de ce moule par un ciment et prise du ciment.
  • Un tel procédé ne peut convenir pour la fabrication de câbles souples, en particulier de faible section droite, pouvant être disposés selon un trajet non rectiligne. Par ailleurs, il entraîne des pertes électriques importantes, du fait que le ciment est un mauvais isolant électrique, et des conducteurs électriques y subissent une forte corrosion qui entraîne à la longue une modification de leurs caractéristiques.
  • L'invention a pour but de procurer un procédé et un dispositif de fabrication de câbles, utilisable même pour des câbles souples et de faible section droite, leur section droite étant adaptable à la section droite de la structure dans laquelle ils seront utilisés.
  • L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un câble de section droite irrégulière quelconque et de longueur finie, comportant des conducteurs préalablement isolés ou non, caractérisé en ce que les conducteurs sont disposés sur une partie de leur longueur dans un moule parallèlement entre eux et dans des positions relatives déterminées, ledit moule étant rempli d'une résine polyméri­sable liquide ou visqueuse qui, après remplissage, devient solide, cette résine enrobant les conducteurs et les maintenant dans leur partie située à l'intérieur du moule dans des positions relatives déterminées.
  • De préférence, les conducteurs sont maintenus tendus dans le moule pendant le changement d'état de la résine de remplissage en leur appliquant un effort de traction entre leurs extrémités, de façon que les conducteurs soient rectilignes et parallèles entre eux.
  • L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, dispositif comprenant un moule de section droite identique à celle du câble que l'on veut obtenir et deux grilles identiques de répartition des conducteurs, les grilles comportant chacune des trous pour le passage des conducteurs, un dispositif d'amarrage de ces conducteurs à une extrémité et un dispositif de tension de ceux-ci à l'autre extrémité les soumettant à un effort de traction, les conducteurs étant éventuellement maintenus écartés les uns des autres entre les grilles par des pièces entretoises disposées de place en place sur la longueur des conducteurs situé à l'intérieur du moule.
  • L'invention sera bien comprise par la description qui va suivre d'exemples de réalisation illustrés par les figures annexées dans lesquelles :
    • - la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif de fabrica­ tion d'un câble selon l'invention,
    • - la figure 2 représente un dispositif de tension d'un conducteur utilisé dans la figure 1,
    • - la figure 3 représente en perspective une grille de répartition des conducteurs de la figure 1,
    • - la figure 4 est une vue partielle en élévation de la figure 1, montrant comment les conducteurs peuvent être maintenus écartés les uns des autres,
    • - la figure 5 est une vue de côté de la figure 4,
    • - la figure 6 représente un exemple d'une section de câble obtenu à l'aide du dispositif de la figure 1,
    • - la figure 7 représente une variante de la section d'un câble obtenu à l'aide du dispositif de la figure 1.
  • Dans la figure 1, le dispositif représenté est constitué par un moule 1, deux grilles de répartition 2, des conducteurs 3, des pièces entretoises 6, un dispositif d'amarrage 4 et un dispositif de tension 5.
  • Le moule a une section droite quelconque, généralement en forme de polygone à N côtés. Elle est identique à celle du câble que l'on veut obtenir. Le moule comporte seulement (N-1) parois planes, la paroi correspondant de préférence au côté le plus grand étant omise pour permettre le remplissage aisé du moule. Le moule est complété par des pieds ou des cales permettant de lui donner une disposition telle que la paroi du câble déterminée par l'ouverture de remplissage du moule soit horizontale et située à la partie supérieure du moule. Les grilles de répartition 2, dont la figure 3 représente un exemple, ont une section droite identique à celle du câble que l'on veut obtenir. Ces grilles ont donc même section que le moule 1 dans lequel elles sont montées et fixées, la distance L entre les grilles étant réglable en fonction de la longueur du câble que l'on désire obtenir. L'une des grilles peut être fixée à une extrémité du moule, l'autre grille pouvant être déplacée et fixée dans le moule à la distance L correspondant à la longueur du câble que l'on désire obtenir. Si les dimensions de la section du câble sont différentes, il faut bien entendu changer de moule et de grilles de répartition.
  • Pour faciliter le démoulage, il peut être avantageux que non seulement les grilles soient amovibles mais aussi que les parois du moule puissent être facilement démontées.
  • Il peut être aussi avantageux pour obtenir aisément la bonne disposition du moule sans faire usage de pieds ou de cales, que les grilles soient de forme rectangulaire débordant la section droite du moule et qu'elles soient fixées en bout des parois du moule. Toutefois dans ce cas la distance L entre les grilles est déterminée par la longueur du moule et un moule unique ne permet pas de fabriquer des câbles de longueurs différentes.
  • Les grilles 2, figure 3, comportent des trous 7 pour le passage des conducteurs 3. D'une manière générale, la section de ces trous est circulaire et leur nombre et leurs dimensions sont fonction du nombre et du type de conducteurs dont le câble est constitué. Les conducteurs peuvent être munis de pièces entretoises 6, telles que manchons, disques, boules, dont les dimensions sont déterminées par l'écartement entre conducteurs que l'on désire obtenir soit pour interdire les contacts entre conducteurs nus, soit pour obtenir des performances électriques précises telles qu'impédance ou capacitance. Une extrémité de chaque conducteur est fixée, après passage dans une grille de répartition 2, à un dispositif d'amarrage 4, et l'autre extrémité de chaque conducteur est reliée, après passage dans une autre grille de répartition, au dispositif de tension 5 qui permet d'exercer un effort de traction sur le conducteur pour le tendre.
  • Comme illustré figure 2, la mise en tension d'un conducteur 3 est réalisée par exemple, à l'aide d'une poulie 8 et d'un poids 9 accroché à l'extrémité du conducteur ; il est ainsi très facile d'adapter le poids 9 à chaque conducteur en fonction de ses caracté­ristiques mécaniques. Lorsque les conducteurs sont montés dans le moule, on coule, entre les deux grilles de répartition 2, une résine durcissant de préférence à température ambiante. Cette résine, outre les propriétés mécaniques, chimiques ou électriques qu'elle doit réunir selon les performances souhaitées pour le câble, doit être choisie en fonction de sa viscosité avant durcissement et de sa dureté shore après durcissement.
  • La viscosité avant durcissement doit être juste assez élevée pour que la résine ne s'échappe pas du moule à travers les fissures de son assemblage et les interstices laissés libres dans les trous des grilles par les conducteurs qui les traversent.
  • La dureté shore après durcissement doit être choisie en fonction de la souplesse ou de la rigidité mécanique que l'on souhaite obtenir pour le câble terminé.
  • La nature de la résine et le processus par lequel elle durcit doivent être choisis en prenant garde que la résine avant et après durcissement, et les produits accessoires nécessaires pour produire ou accélérer le durcissement ou apparaissant pendant ou après le durcissement, ne dégradent pas les isolants des conducteurs ou les conducteurs eux-mêmes lorsqu'ils ne sont pas préalablement isolés.
  • A l'évidence, il existe de nombreuses résines satisfaisant aux conditions énumérées ci-dessus, ces résines étant bien connues de l'homme de métier. Ainsi, par exemple, il est possible d'utiliser des résines époxydes, ou silicones, ou vinyliques, ou polyimides, dont le durcissement s'obtient généralement par une réaction de polymérisation. Il est même possible d'utiliser des matériaux cellu­laires ou expansibles tels que les mousses de polyuréthane qui, du fait qu'ils peuvent être coulés ou même injectés dans un moule, permettent de réaliser des câbles conformes à l'invention. Evidemment, dans ce cas, l'orifice de remplissage du moule devra pouvoir être fermé.
  • On a indiqué que chaque conducteur 3 pouvait être muni de pièces entretoises 6 ; bien entendu le nombre de ces pièces est fonction de la longueur L du câble, cette longueur pouvant atteindre quelques mètres. Les pièces entretoises sont réparties sur la longueur du câble afin de maintenir les conducteurs écartés les uns des autres sans être obligé de les soumettre à une tension trop importante pour les maintenir parallèles entre eux ; cela permet de diminuer l'effort de traction auquel chaque conducteur est soumis ce qui est très appréciable dans le cas de conducteurs ne pouvant pas être soumis à des efforts de traction importants.
  • La figure 4 représente en élévation un exemple de disposition des pièces entretoises à un emplacement du moule, la figure 5 étant une vue de côté de la figure 4, selon la flèche V. Dans la figure 4 les pièces entretoises 6 sont des manchons fendus selon leur longueur, le repère 10 désignant la fente ; il s'agit dans ce cas de manchons relativement souples, qui grâce à leur fente 10 peuvent être montés sur les conducteurs 3 après que ceux-ci aient été installés dans le moule 1. Il est aussi possible d'utiliser des pièces entretoises rigides qui sont enfilées sur les conducteurs avant que ceux-ci ne soient définitivement fixés dans le moule.
  • Les pièces entretoises sont en tout matériau compatible avec la résine utilisée pour remplir le moule. Elles peuvent être réalisées par exemple avec cette même résine ou avec une matière thermoplastique. Dans le cas où les conducteurs ne sont pas préalablement isolés, la matière des pièces entretoises doit présenter des propriétés électriques et/ou diélectriques convenables.
  • Le terme conducteur utilisé jusqu'à présent se rapporte soit à un conducteur électrique, fil métallique isolé ou non, blindé ou non, soit à une fibre optique, soit encore à un câble comportant plusieurs fils électriques et/ou plusieurs fibres optiques contenus ou non dans une enveloppe, soit également à un tube pouvant être utilisé pour passer un ou plusieurs fils électriques isolés ou non, blindés ou non, et/ou fibres optiques, si nécessaire lorsque le câble de l'invention est mis en place dans une structure, soit enfin à un tube pouvant être utilisé pour acheminer un fluide gazeux ou liquide.
  • Bien entendu un câble de l'invention peut ne comporter qu'un type de conducteur ou plusieurs type de conducteurs, en nombre variable.
  • Pour des câbles qui, pour des raisons de maintenance du matériel, devront subir d'assez fréquents montages et démontages, la paroi extérieure de l'enrobage en résine peut être protégée par des revê­tements de nature textile ou métallique, obtenus par tressage direct sur les câbles de section polygonale convexe (figure 6), et par collage ou incorporation au moulage pour des câbles de section polygonale concave (figure 7).
  • La figure 6 représente une section droite de câble 20 de forme polygonale convexe, dont sur la partie de droite on a représenté un revêtement 11. Dans cette figure on a représenté à titre d'exemple, différents types de conducteurs : des conducteurs électriques 12, des fibres optiques 13, un câble coaxial 14, un tube pour conducteur 15, et un tube pour fluide 16 qui peut être souple ou rigide ; ces conducteurs sont noyés dans une résine 21.
  • La figure 7 représente un exemple de section droite de câble 22 de forme polygonale concave. Comme dans la figure 6 ce câble peut comporter un revêtement textile ou métallique, collé ou incorpore au moulage.

Claims (8)

1/ Procédé de fabrication d'un câble de section droite irrégulière quelconque et de longueur finie, comportant des conducteurs, caractérisé par le fait que les conducteurs sont disposés sur une partie de leur longueur dans un moule où ils sont parallèles entre eux et dans des positions relatives déterminées, ledit moule étant rempli d'une résine polymérisable liquide ou visqueuse qui, après remplissage, devient solide, ladite résine enrobant lesdits conducteurs et les maintenant dans leur partie située à l'intérieur du moule dans lesdites positions relatives déterminées.
2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les conducteurs sont maintenus tendus dans le moule pendant le changement d'état de la résine de remplissage en appliquant à lesdits conducteurs un effort de traction entre leurs deux extrémités.
3/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les conducteurs sont maintenus écartés les uns des autres à l'aide de pièces entretoises disposées de place en place sur la longueur des conducteurs située à l'intérieur du moule.
4/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un moule (1) de section droite identique (2) de répartition des conducteurs, à celle du câble que l'on veut obtenir, deux grilles identiques comportant chacune des trous pour le passage de ces conducteurs définissant leurs positions dans le câble, un dispositif d'amarrage (4) de ces conducteurs à une extrémité et un dispositif de tension (5) de ceux-ci à l'autre extrémité, les soumettant à un effort de traction.
5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les grilles sont identiques à la section droite du câble, l'une d'entre elles au moins étant disposée à l'intérieur du moule.
6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les grilles sont délimitées par un rectangle qui déborde la section droite du moule et sont fixées aux extrémités du moule.
7/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des pièces entretoises telles que disques, manchons, boules, enfilées sur chaque conducteur.
8/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des pièces entretoises formées par des manchons fendus longitudinalement.
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