FR3080216A3 - Câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique - Google Patents

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Abstract

Câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique . Câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique comprenant :une âme d’acier cuivré à haute résistance (1),une première couche de toronnage (A), entourant l’âme d’acier (1), constituée de fils d’acier cuivrés (2) à haute résistance et de fils de cuivre (3) de même diamètre,une deuxième couche de toronnage (B), entourant la première couche de toronnage (A), constituée de fils de cuivre (4) d’un premier diamètre et de fils de cuivre (5) d’un deuxième diamètre, disposés en alternance, etune troisième couche de toronnage (C), entourant la deuxième couche de toronnage (B), constituée de fils de cuivre (6) avec une section transversale initiale de forme circulaire, déformés plastiquement sur la surface extérieure du câble métallique,chaque couche de toronnage étant disposée à contre-sens de la couche de toronnage précédente. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Description
Titre de l'invention : Câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique Domaine technique [0001] La présente invention concerne un câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique, plus particulièrement des véhicules ferroviaires, par exemple des trains ou des tramways.
Technique antérieure [0002] Des caténaires de type générique sont connus. Ces lignes libres à courant haute intensité sont habituellement constituées de fils toronnés avec plusieurs couches. Plusieurs fils sont reliés entre eux en formant une spirale. Afin de pouvoir fabriquer de la manière la plus simple et économique possible un câble métallique compact, les fils sont déformés plastiquement lors de l’enroulement et la forme de la section transversale des fils est modifiée par la déformation.
[0003] De tels caténaires sont souvent constitués d’une combinaison de fils d’aluminium et de câbles d’acier. À l’intérieur du câble, est disposée une âme en acier qui est entourée de brins ou de fils en aluminium. L’âme en acier doit garantir la résistance mécanique à la traction de l’ensemble du câble, tandis que les brins ou fils d’aluminium disposés à l’extérieur doivent garantir une bonne conductivité électrique. Cependant la conductivité électrique de l’aluminium n’est pas optimale.
[0004] L’objectif de la présente invention est donc de proposer un câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique, qui présente d’une part une grande résistance à la traction mécanique et d’autre part une grande conductivité électrique.
Exposé de l'invention [0005] Selon la présente invention, cet objectif est atteint à l’aide d’un câble métallique présentant les caractéristiques mentionnées dans la revendication 1. Des conceptions et développements avantageux sont décrits dans les revendications dépendantes.
[0006] Un câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique selon la présente invention comprend une âme d’acier cuivré à haute résistance. Cette âme d’acier est entourée d’une première couche de toronnage constituée de fils d’acier cuivrés à haute résistance et de fils de cuivre de même diamètre. Cette première couche de toronnage est entourée d’une deuxième couche de toronnage qui est constituée de fils de cuivre d’un premier diamètre et de fils de cuivre d’un deuxième diamètre, disposés en alternance. Cette deuxième couche de toronnage est finalement entourée d’une troisième couche de toronnage, qui est constituée de fils de cuivre avec une forme de section initialement circulaire, déformés plastiquement sur la surface extérieure du câble métallique. Chaque couche de toronnage est disposée à contre-sens de la couche de toronnage précédente.
[0007] Un câble métallique à haute résistance pour les caténaires de véhicules à propulsion électrique est donc constitué d’une âme d’acier et de trois couches de toronnage successives, qui sont réalisées à contre-sens les unes par rapport aux autres. Chacune de ces couches de toronnage est constituée d’un certain nombre de fils, la première couche de toronnage étant constituée de fils d’acier cuivrés et de fils de cuivre et les fils d’acier cuivrés et les fils de cuivre présentant le même diamètre. Dans la deuxième couche de toronnage, sont disposés en alternance des fils de cuivre d’un premier diamètre et des fils de cuivre d’un deuxième diamètre différent. La troisième couche de toronnage est constituée de fils de cuivre qui sont déformés plastiquement sur la surface extérieure du câble métallique et qui présentaient initialement une section transversale circulaire.
[0008] Un câble métallique selon la présente invention peut présenter un degré de compression de la troisième couche de toronnage de 10 % à 12 % de la surface de section transversale du câble métallique. Cela signifie que le câble métallique est comprimé dans une mesure de 10 % à 12 % de la surface de section transversale du câble métallique, le résultat étant la déformation plastique des fils de cuivre de la troisième couche de toronnage. La déformation plastique des fils de cuivre de la troisième couche de toronnage a lieu pendant le processus de toronnage.
[0009] Dans un mode de réalisation, le câble métallique peut être constitué, dans la première couche de toronnage, de trois fils d’acier cuivrés et de quatre fils de cuivre. Les fils d’acier cuivrés et les fils de cuivre devraient être disposés de manière au moins partiellement alternée et présenter un diamètre qui est le même pour les fils d’acier cuivrés et pour les fils de cuivre. Le diamètre des fils d’acier cuivrés et des fils de cuivre est choisi de façon à envelopper entièrement l’âme d’acier qui est disposée à l’intérieur.
[0010] En outre, le câble métallique selon la présente invention peut être constitué, dans la deuxième couche de toronnage, de sept fils de cuivre d’un premier diamètre et de sept fils de cuivre d’un deuxième diamètre. Les fils de cuivre d’un premier diamètre sont disposés en alternance avec les fils de cuivre d’un deuxième diamètre autour de la première couche de toronnage. Le premier diamètre et le deuxième diamètre des fils de cuivre de la deuxième couche de toronnage sont choisis de façon à envelopper entièrement dans son intégralité la première couche de toronnage. Du fait des différents diamètres des fils de cuivre de la deuxième couche de toronnage, les différents fils de cuivre peuvent être disposés dans les espaces intermédiaires ou cavités orientés vers l’extérieur entre les fils de cuivre et les fils d’acier cuivrés de la première couche de toronnage, de façon à obtenir une structure dense et compacte des fils de cuivre et des fils d’acier cuivrés.
[0011] Dans un mode de réalisation suivant, la troisième couche de toronnage peut être constituée de quatorze fils de cuivre de même diamètre. Ceux-ci sont disposés de manière uniforme autour de la deuxième couche de toronnage. Le diamètre des fils de cuivre de la troisième couche de toronnage est choisi de façon à former, après la déformation plastique, une troisième couche de toronnage fermée qui recouvre entièrement la deuxième couche de toronnage. L’avantage est que, du fait de la forme compacte des fils de cuivre déformés plastiquement dans la troisième couche de toronnage, les couches internes du câble métallique sont protégées des influences extérieures, comme l’humidité et les salissures.
[0012] Les fils de cuivre de la première couche de toronnage, les fils de cuivre de la deuxième couche de toronnage et/ou les fils de cuivre de la troisième couche de toronnage peuvent être constitués d’un alliage de cuivre avec de l’argent, de l’aluminium et/ou du magnésium. En d’autres termes, les fils de cuivre de la première couche de toronnage, les fils de cuivre d’un premier diamètre de la deuxième couche de toronnage, les fils de cuivre d’un deuxième diamètre de la deuxième couche de toronnage et/ou les fils de cuivre de la troisième couche de toronnage peuvent contenir une part d’argent, d’aluminium et/ou de magnésium.
[0013] L’alliage de cuivre d’un câble métallique selon la présente invention peut contenir une part de 0,03 % en poids à 0,12 % en poids d’argent. La part d’argent dans l’alliage de cuivre provoque une température d’adoucissement plus élevée, de façon à ce que l’écrouissage, obtenu à l’aide du façonnage à froid, de l’alliage de cuivre ne soit pas perdu, même à des températures relativement élevées. En outre, la résistance au fluage sur une durée déterminée de l’alliage de cuivre est augmentée par l’ajout d’argent, ce qui s’avère positif plus particulièrement dans le cas de sollicitations à relativement hautes températures. L’ajout d’argent n’a que peu d’influence sur la conductivité des fils en alliages de cuivre.
[0014] L’alliage de cuivre peut être constitué en variante ou simultanément d’aluminium, la part d’aluminium pouvant se trouver entre 4 % en poids et 9 % en poids. L’ajout d’aluminium au cuivre permet d’obtenir une grande résistance à la corrosion et de très bonnes propriétés mécaniques du matériau à base de cuivre.
[0015] L’alliage de cuivre peut cependant également ou simultanément être constitué d’une part de 0,2 % en poids à 0,8 % en poids de magnésium. Des résistances plus élevées à des sollicitations statiques et dynamiques et des températures plus élevées peuvent ainsi être obtenues. En outre, le comportement à l’usure peut être amélioré et la résistance à l’abrasion peut être augmentée.
[0016] Dans un câble métallique selon la présente invention, l’âme d’acier interne peut être enveloppée d’une couche de lubrifiant résistante aux hautes températures
Brève description des dessins [0017] [fig.l] illustre, en représentation en coupe, la structure de principe d’un câble métallique selon la présente invention.
Description détaillée [0018] Comme cela est représenté sur la figure 1, le câble métallique à haute résistance selon la présente invention comprend une âme d’acier centrale 1. Celle-ci est réalisée, dans cet exemple de réalisation, à partir de fils d’acier individuels avec un contact linéaire, par couches, des fils d’acier entre eux. L’âme d’acier 1 est enveloppée d’une couche de lubrifiant (non représentée) avec une épaisseur de couche de l’ordre de 0,3 mm à 0,7 mm, qui est résistante aux hautes températures, dans le présent exemple de réalisation jusqu’à 210 °C.
[0019] Autour de l’âme d’acier 1 sont disposées, dans l’ordre, des couches de toronnage A, B, C à chaque fois orientées à contre-sens entre elles. La première couche de toronnage A est constituée de trois fils d’acier cuivrés 2 et de quatre fils de cuivre 3. Les fils d’acier cuivrés 2 et les fils de cuivre 3 sont disposés de manière au moins partiellement alternée et présentent tous le même diamètre.
[0020] Dans la deuxième couche de toronnage B, sont disposés en alternance des fils de cuivre 4 d’un premier diamètre et des fils de cuivre 5 d’un deuxième diamètre, plus important. Ils constituent une enveloppe fermée de la première couche de toronnage A et de l’âme d’acier 1 disposée à l’intérieur.
[0021] La troisième couche de toronnage C est constituée de quatorze fils de cuivre 6 qui sont déformés plastiquement sur la surface extérieure du câble métallique. Ils présentaient auparavant une section transversale circulaire. Le degré de compression des fils de cuivre 6 de la troisième couche de toronnage C est, dans le présent exemple, de 12 %. Mais il peut aussi être de 10 %. La déformation plastique des fils de cuivre 6 a lieu pendant le processus de toronnage.
[0022] Les fils de cuivre 6 de la troisième couche de toronnage C contiennent, dans le présent exemple, en tant qu’alliage de cuivre, une part de 4 % en poids d’aluminium, afin d’augmenter la résistance à la corrosion de la couche de toronnage externe C.
[0023] Sur la figure, on voit que les diamètres différents des fils de cuivre et des fils d’acier cuivrés dans les trois couches de toronnage A, B et C permettent d’obtenir une structure dense et compacte de façon à ce que la troisième couche de toronnage C externe constitue, avec les fils de cuivre 6 déformés plastiquement, une enveloppe dense qui protège donc les couches de toronnage A et B, disposées à l’intérieur, ainsi que l’âme d’acier 1 des influences extérieures comme l’humidité et les salissures.
[0024] La présente invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation représentés ici. Il est parfaitement possible, en modifiant et en combinant les caractéristiques men- données, de réaliser d’autres variantes de réalisation de la présente invention, sans sortir du cadre de la présente invention.
Liste des signes de référence [0025] 1 Âme d’acier cuivrée [0026] 2 Fil d’acier cuivré [0027] 3 Fil de cuivre [0028] 4 Fil de cuivre [0029] 5 Fil de cuivre [0030] 6 Fil de cuivre, déformé plastiquement [0031] A première couche de toronnage [0032] B deuxième couche de toronnage [0033] C troisième couche de toronnage

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Câble métallique à haute résistance pour des caténaires de véhicules à propulsion électrique comprenant : une âme d’acier cuivré à haute résistance (1) une première couche de toronnage (A), entourant l’âme d’acier (1), constituée de fils d’acier cuivrés (2) à haute résistance et de fils de cuivre (3) de même diamètre, une deuxième couche de toronnage (B), entourant la première couche de toronnage (A), constituée de fils de cuivre (4) d’un premier diamètre et de fils de cuivre (5) d’un deuxième diamètre, disposés en alternance, et une troisième couche de toronnage (C), entourant la deuxième couche de toronnage (B), constituée de fils de cuivre (6) avec une section transversale initiale de forme circulaire, déformés plastiquement sur la surface extérieure du câble métallique, chaque couche de toronnage étant disposée à contre-sens de la couche de toronnage précédente. [Revendication 2] Câble métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de compression de la troisième couche de toronnage (C) est de 10 % à 12 % de la surface de section transversale du câble métallique. [Revendication 3] Câble métallique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première couche de toronnage (A) est constituée de trois fils d’acier cuivrés (2) et de quatre fils de cuivre (3). [Revendication 4] Câble métallique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche de toronnage (B) est constituée de sept fils de cuivre (4) d’un premier diamètre et de sept fils de cuivre (5) d’un deuxième diamètre. [Revendication 5] Câble métallique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième couche de toronnage (C) est constituée de quatorze fils de cuivre (6). [Revendication 6] Câble métallique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fils de cuivre (3), les fils de cuivre (4), les fils de cuivre (5) et/ou les fils de cuivre (6) sont constitués d’un alliage de cuivre avec de l’argent, de l’aluminium et/ou du magnésium. [Revendication 7] Câble métallique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’alliage de cuivre est constitué de 0,03 % en poids à 0,12 % en poids d’argent. [Revendication 8] Câble métallique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l’alliage de cuivre est constitué de 4 % en poids à 9 % en poids d’aluminium. [Revendication 9] Câble métallique selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l’alliage de cuivre est constitué de 0,2 % en poids à 0,8 % en poids de magnésium. [Revendication 10] Câble métallique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’âme d’acier (1) est enveloppée d’une couche de lubrifiant résistant aux hautes températures.
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