Brevet FR2249458A1 — publié le 19750523

La présente invention, concernant des circuits d'alimentation d'énergie électrique( voies de mesure ou dtalimentation) est plus spécifiquement relative à un dispositif enrouleur-dérouleur. Il s'agit ici, plus particulièrement;, d'une spirale d'au moins un fil, électriquement conductrice, se logeant dans un boîtier cglindrigue fixe. On connaît déjà des dispositifs enrouleurs de fils elsectriques de connexion, pour usages industriels ou autres. Par exemple on connaît des dispositifs enrouleurs du cordon du combiné d'un appareil téléphonique, qui s'enroule à l'intérieur d'un tambour creux pour que l'usager ne soit pas gené par une longueur de fil inutile autour de son appareil Le problème posé dans le cas de l'invention est assez différent.Bien que la solution qui sera exposée soit susceptible d'une assez large application, on peut indiquer ici qu'on a envisagé de faire des mesures sur un satellite, avant de le lancer, et pour cela il était nécessaire de le faire tourner un grand nombre de fois sur lui-meme. Il était souhaita- ble, ce faisant, de pouvoir le relier de façon continue à des appareils récepteurs de mesure fixes, sans introduire de résistances variables causées par des balàis glissant sur des bagues, ceci afin d'améliorer la qualité des mesures. l'agencement d'un circuit électrique continu passant à travers un corps rotatif à nombre limité de révolutions, eventuellement assez grand, pose un problème qui n'avait pas encore été résolu, à la connaissance des Demanderesses, Pour résoudre le problème, le dispositif enrouleur-dérouleur selon l'invention comporte un support creux équipé de moyens pour pouvoir tourner par rapport au bottier de forme annulaire et assemblé solidairement à un corps rotatif et l'une des extrémités d'au moins un fil, enroulé en spirale dans le bottier, est électriquement reliée à un organe électrique associé qui est fixe, en sortant par la périphérie du bottier tandis que l'autre extrémité est reliée audit corps rotatif, par une connexion passant dans l'intérieur du support, le tout de façon à pouvoir transmettre des signaux électriques par un long circuit continu~formé par ledit fil, suivant une spirale d'emplacement variable, tout en permettant audit corps d'effectuer un nombre de révolutions limité. l'invention sera mieux expliquée et comprise en se reportant à la-description ci-après d'un exemple de réa lisation,donné à titre non limitatif en se reportant aux dessina parmi lesquels - la figure I montre en élévation schénatique, an partie coupée, l'ensemble d'un montage selon l'invention; - les figures 2 et 3 illustrent respectivement une position initiale de la spirale et sa position finale après rotation du corps rotatif, ceci dans le cas d'un fil ou d'une seule nappe de fils; - la figure 4 illustre l'imbrication de trois spirales dans un même plan; et - la figure 5, constituée par l'association des figures 5A et 5B suivant la ligne X-X, donne les détails de réalisation pratique d'un boîtier équipé suivant une forme évoluée de l'invention et - la figure 50 est un détail agrandi de la figure 5B, en a-a. Un corps rotatif 1, par exemple un satellite, est monté sur un support à paliers 2 pour pouvoir tourner autour d'un axe vertical (eous l'effet de moyens moteurs non représentés) et doit etre relié électriquement pendant ce temps à des organes électriques 3 (non représentés) (appareils de mesure par exemple), pour pouvoir effectuer des mesures sur le corps 1 en train de tourner. Ainsi qu'il a déjà été dit, on désire qu'au cours de ces mesures l'organe rotatif et l'appareil de mesure associé soient reliés l'un à l'autre par au moins un fil conducteur continu de longueur constante, susceptible de s'enrouler ou de se dérouler au cours de la rotation, laquelle comportera nécessairement un nombre de tours limité, mais suffisant pour pouvoir faire les mesures. En fait d'ailleurs, il ne s'agit pas ici d'un fil conducteur unique, mais d'un ensemble de fils solidaires ou d'une "nappe de fils" (ctest-à-dire un ruban plat), ou d'une multiplicité de nappes, de façon à pouvoir exécuter simultanément plusieurs mesures, différents points de l'organe rotatif étant reliés isolément à des appareils de mesure fixes correspondants. Ainsi les nappes assurent la liaison électrique permanente voulue entre le corps en rotation et la salle de commanda et de contrôle. Au cours de la rotation les nappes stenroulent et se déroulent à la manière d'un ressort de montre. Le principe de ce processus se comprendra en se référant aux figures 2 et 3. le boitier fixe est annulaire, c'est-à-dire qu'il comporte une paroi intérieure centrale 4 et une paroi extérieure périphérique 5. On a supposé dans ce croquis de principe, pour simplifier, qu'il existe un fil conducteur unique 6 (pouvant être aussi bien une nappe plate de fils, en forme de ruban plat, vue par la tranche), enroulé en spirale dans le boîtier, Au départ (position initiale, figure 2) on a enroulé et serré le fil 6 sur la paroi centrale 4 (dans laquelle se place l'arbre creux rotatif intérieur). Une extrémité intérieure 6a, au fil 6, sort dans cet arbre pour être reliée au corps rotatif solidaire de l'arbre. L'autre extrémité 6b du fil sort par une borne 7 (destinée à être connectée à un appareil électrique). La spirale ainsi enroulée au centre comporte N tours. On a supposé ici par exemple gue la spirale a été enroulée initialement dans le sens des aiguilles d'une montre. Ensuite, au cours de la rotation d'un grand nombre T de tours du corps-tournant, la spirale est déroulée (donc en sens inverse des aiguilles d'une montre), ctest-à-dire quelle se déplace et vient s'appliquer contre la paroi extérieure du boiter, toujours en restant à l'intérieur de ce dernier, comme le montre la figure 3. Dans cette position finale, la spirale possède n tours. On peut aussi avoir plusieurs fils ou nappes imbriqués en spirale les uns dans les autres, comme le montre la figure 4 qui est l'analogue de la figure 2 en ce sens qu'elle illustre la positon initiale, pour trois nappes de fils 6II, 6III. las nappes peuvent être réalisées spécialement avec des conducteurs spécifiques aux besoins d'un essai ; alimentations, voies de mesures, coaxiaux, haute tension, etc... Tous ces conducteurs peuvent être disposés envoies simples, ou bien en paires, tierces et quartes,torsadées ou non. les nappes sont interchangeables. Elles peuvent être déconnectées au niveau des prises d'entrée et de sortie indiquées sur la figure 1. Â titre d'exemple, les nappes utilisées dans un dispositif prototype ont les caractéristiques suivantes - longueur : 30 m - largeur : 80 mm - épaisseur : 5 mm - matière isolante : téflon (pouvant subir un vida poussé et des conditions sévères de température). Une nappe de ce type peut comporter 36 voies de mesure thermocouple (64 fils par paires torsadées) ou bien 30 conducteurs coaxiaux. Les nappes peuvent être hybrides. On aura, par exemple, pour une application pratiqua N = 21 tours T = 7 tours n = 14 tours Pour l'application envisagée, la vitesse de rotation n'a pas besoin d'être grande ( 5 t/mn). En revenant maintenant à la figure I on voit comment se présente en pratique le dispositif de l'invention. le corps rotatif 1 est monté solidairement sur l'arbre creux 10 tournant dans des paliers 2 supportés dans un plancher ou pontsupport Il auquel est fixée la paroi extérieure 5 du boiter. En fait, dans la réalisation pratique, il n'existe pas de paroi centrale 4, et l'arbre creux 10 traverse le'botier, On voit que le corps rotatif 1 et le bottier de ltenrouleur-dérouleur sont montés de part et d'autre du plancher Ilo le bordier est divisé, par des parois intérieures 13, en plusieurs compartiments, par exemple quatre, logeant chacun une nappe en spirale ou plusieurs nappes imbriquées en spirale, respectivement 6, 16, 26, 36.Chacune de celles-ci est reliée à une extrémité extérieure, par une borne (multiple) 7, à l'appareil électrique 3 (non représenté), par exemple un appareil de mesure, et à son extrémité intérieure 6a, par l'intermédiaire dune connexion passant dans l'arbre creux 10, à une borne 14 (multiple), elle-mena reliée à des points convenables de l'organe rotatif Sur la figure 5 (ou 5Â + 53) on a illustré un exemple de réalisation pratique de l'invention à trois nappes de fils Gi, 6II, 6III par compartiment de boîtier, la position représentée est celle où la spirale s'est concentrée sur la périphérie.Sur l'arbre 10 sont montés trois ressorts identiques en lame d'acier correspondants 17I, 17II, l?iii, grâce à des patins de téflon 18 entrés à force dans des évidements correspondants de l'arbre. Ces ressorts en lame serviront d'appui pour le réenroulement des nappes vers le centre.Chaque lame de ressort a la forme dune volute gui a une longueur limitée (par exemple 17I va jusqu'en a-a) en se terminant par une portion de circonférence, de façon à laisser à cet endroit un petit intervalle par rapport au ressort suivant (17II) où peut se glisser la nappe soutenue (6I)D Les extrémités des nappes de fils, du coté de la périphérie du boîtier, sortent par des ouvertures telles que 7IX 7II dans la paroi extérieure du boR- tier (7III n'a pas été représentée), puis entre des plaquettes élastiques (19I, 19II) et le bottier. Sur la figure 5, les trois nappes de fils, imbriquées les unes dans les autres, sont ainsi enroulées entre la périphérie du boîtier et la circonférence du boîtier, mais on nla représenté que quelques-unes des nappes pour ne pas compliquer la figure. Il va de soi que le mode de réalisation représenté n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. B E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif enrouleur-dérouleur d'une spirale électriquement conductrice dans un boîtier cylindrique fixe, caractérisé en ce qu'il comporte un support creux équipé de moyens pour pouvoir tourner par rapport au botier de forme annulaire et assemblé solidairement à un corps rotatif et en ce que l'une des extrémités d'au moins un fil ,enroulé en spirale dans le boîtier, est électriquement reliée à uu organe électrique associé qui est fixe, en sortant par la périphérie du boîtier, tandis que l'autre extrémité est reliée audit corps rotatif par une connexion passant dans l'intérieur du support, le tout de façon à pouvoir transmettre des signaux électriques par un long circuit continu formé par ledit fil, suivant une spirale d'en- placement variable, tout en permettant audit corps d'effectuer un nombre de révolutions limité. 2. Dispositif enrouleur-dérouleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une lame élastique cambrée appuyant sur le fil de façon à aider au dépla cannent de la spirale de fil de la région périphérique du boîtier à sa région centrale. 3. Dispositif enrouleur-dérouleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lame élastique a une forme de volute. 4. Dispositif enrouleur-dérouleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil est constitué par une nappe plate et mince à plusieurs conducteurs, dont la surface est parallèle à l'axe du boîtier. 5. Dispositif enrouleur-dérouleur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs nappes de fils identiques, au moins sensiblement,et avec lames élastiques appuyant sur les nappes, régulièrement réparties autour de l'axe du boîtier. 6, Dispositif selon les revendications 5 et 3 ensemble, caractérisé en ce que chaque lame élastique ayant une forme de volute se terminant sensiblement suivant une circonférence concentrique au boîtier, le diamètre maximal de celle-ci est inférieur à celui du boîtier et en ce que chaque volute se termine en atteignant ladite circonférence, à faible distance à'une volute suivante, de façon à laisser entre elles deux un passage suffisant pour une nappe de fils. 7 Dispositif enrouleur-dérouleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qutil comprend trois nappes de fils, réparties à 1200 les unes des autres. 8. Dispositif enrouleur-dérouleur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le support creux est constitué par un arbre annulaire portant,à la partie supérieure, des bornes qui sont reliées au corps rotatif et que les autres extrémités sont reliées à des bornes portées par le boiter et destinées à être reliées à l'organe électrique associé. 9. Dispositif enrouleur-dérouleur selon 1tune des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bustier cylindrique comporte plusieurs compartiments, par exemple au nombre de quatre, séparés de préférence par des parois perpendiculaires à l'axe du bottier, et dans chacun desquels sont disposés un ou plusieurs fils ou nappes de fils comme spécifié.