Brevet FR2340488A1 — publié le 19770902

L'invention concerne les diaphragmes sensibles à la pression du type dans lequel une partie bombée ou en forme de dôme est entourée dtun rebord périphérique et se déforme bruzquement en réponse à l'apparition d'une différence prédéterminée entre les pressions établies de chaque côté de ce diaphragme. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 7 720 090, par exemple, décrit un pressostat comportant un diaphragme de ce type qui se présente sous la forme d'un disque métallique comprenant une partie centrale bombée entourée d'un rebord périphérique plat. Le diaphragme est conçu de manière à ne dévier ou ne se déformer que légèrement sous l'effet d'une différence entre les pressions appliquées à chacune de ses faces, jusqu'à ce que cette différence de pression dépasse une valeur particulière de seuil pour laquelle une déformation relativement importante ou rapide se produit. Un contact électrique de commutation est relié au centre du diaphragme de manière à être déplacé lors de la déformation brusque correspondant au dépassement du seuil de différence de pression. Desp-:-essostats de ce type sont montés sur les moteurs à turbine à gaz pour déclencher une alarme lorsque la pression de l'huile du moteur descend au-dessous d'un seuil de sécurité. Dans cette application, le diaphragme dupressostatest fréquemment soumis à des températures élevées et à des variations de température, à des vibrations importantes et à de fortes variations de la pression différentielle, c'est-à-dire de la différence entre les pressions établies de part et d'autre de ses faces. I1 est apparu que la répétition des déformations brusques dans de telles conditions tend fortement à faire apparaître dans les diaphragmes bombés classiques des fêlures à la limite entre la partie centrale bombée et le rebord périphérique plat qui l'entoure. L'invention concerne un diaphragme perfectionné,sensible à la pression, du type décrit ci-dessus, pouvant être mis en oeuvre de manière à éliminer les inconvénients mentionnés précédemment. lie diaphragme sensible à la pression selon l'invention comporte donc une partie bombée ou un dôme qui constitue le sommet d'une partie surélevée par rapport au rebord et à peu près cylindrique ou tronconique. I1 est apparu que les diaphragmes ainsi réalisés sont moins sujets aux détériorations résultant de flexions répétées de la matière les constituant que les diaphragmes antérieurs. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nuellement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation, avec coupe axiale partielle, d'un pressostat comportant le diaphragme selon l'invention; la figure 2 est une coupe axiale partielle, à échelle agrandie, du diaphragme du pressostat de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective du diaphragme de la figure 2; la figure 4 est une représentation graphique de la caractéristique pression-déviation du diaphragme; et la figure 5 est une élévation, avec coupe axiale par tiee, d'une variante de pressostat comportant le diaphragme selon l'invention. La figure 1 représente un pressostat qui comporte un bâti avant 1 et un bâti arrière 2 réalisés en acier inoxydable et joints par soudage par faisceau électronique. Le bâti avant 1 présente un orifice central 3 d'arrivée d'huile de lubrification sous haute pression et un orifice 4 d'arrivée d'huile sous basse pression. L'orifice 3 communique par un trou taraudé 5 avec une chambre 6 délimitée dans 1 bâti avant 1 et fermée par un diaphragme 7, alors que l'orifice 4 débouche dans une chambre 8 du bâti arrière 2. Le diaphragme 7, décrit plus en détail ci-après, se présente sous la forme d'un disque à peu près circulaire comportant un rebord périphérique plat 9 fixé au bâti 1 par soudage par faisceau électronique. Le diaphragme 7, qui comporte une partie centrale bombée vers l'intérieur de la chambre 6, est placé à proximité d'un élément bombé ou plaque bombée 10 d'appui en acier inoxydable, fixée également par son bord au bâti 1 par soudage par faisceau électronique. Cette plaque 10 d'appui limite l'amplitude de la déviation ou déformation du diaphragrne 7 vers l'arrière, et elle comporte une partie centrale Il qui est vissée de manière à permettre un réglage de la limite mentionnée précédemment.La pression régnant dans la chambre 8 est appliquée au diaphragme 7 par un trou central 12 de la partie Il de la plaque 10. Un ressort 14 repousse un tampon 13 de pression contre le centre du diaphragme 7 de manière à tendre à déplacer ce dernier vers la plaque 10 d'appui et à déterminer le seuil de différence de pression pour lequel le diaphragme 7 se déforme ou dévie brusauement. L'amplitude de la force exercée par le ressort 14 peut être réglée à l'aide d'une vis sans tête 1 5 logée dans une bague 16 qui est vissée dans le trou 5 du bâti avant 1 et qui constitue une butée limitant la déviation maximale du diaphragme 7 dans la chambre-6 par contact entre le tampon 13 de pression et cette vis 15. La position de la butée et, par conséquent, la limite établie peuvent être modifiées par vissage de la bague 16 vers l'intérieur ou vers l'extérieur du trou 5. Toute déviation du diaphragme 7 vers l'avant, dans un sens l'éloignant de la plaque 10 d'appui,est transmise Ear un mécanisme 17 à un micro-contact 18. A cet égard, le mécanisme 17 comprend une tige 19 qui passe dans le trou 12 et qui comporte une extrémité arrondie appliquée élastiouement par un levier 20 contre la face arrière du diaphragme 7. Un bras 21, porté par le levier 20, s'étend du bâti arrière 2 vers le micro-contact 18 en passant dans une-ouverture 22. Le levier 20 pivote en 23 sur les côtés opposés du bras 21 de manière qu'une déviation du diaphragme 7 provoque une déviation angulaire du bras 21 autour des points 23 de pivotement et, par conséquent, un déclenchement du micro-contact 18. Le micro-contact 18 est logé dans un bolier 24 en aluminium fixé au bâti 2. L'ouverture 22 est fermée hermétique ment par un diaphragme 25 que le bras 21 traverse et qui fléchit aisément pour permettre à ce bras 21 de pivoter librement sur l'angle demandé. Des conducteurs 26, provenant d'un connecteur électrique 27 monté sur la surface extérieure du boîtier 24, établissent les connexions extérieures avec le micro-contact 18. L'huile sous haute pression arrive à la chambre 6 alors que l'huile sous basse pression arrive à la chambre 8, de sorte que les pressions régnant du part et d'autre du diaphragme 7 sont différentes et que ce diaphragme est soumis à une pression différentielle. Cette dernière, ainsi que la force de poussée à laquelle le ressort 14 est réglé, tendent à déplacer le diaphragme 7 vers l'arrière pour l'appliquer contre la plaque 10 d'appui, contre l'élasticité de ce diaphragme. Une chute de la pression différentielle au-dessous de la valeur de seuil préréglée permet à l'élasticité du diaphragme de vaincre la charge exercée par le ressort et à ce diaphragme de s'éloigner brusquement de la plaque 10.Cette brusque déviation du diaphragme 7 produit un déplacement angulaire du levier 20 et par conséquent du bras 21, de sorte que le micro-contact 18 est actionné et déclenche une alarme extérieure ou tout autre circuit (non représenté) relié au connecteur 27. Le diaphragme 7 et son fonctionnement seront à présent décrits plus en détail en regard des figures 2 à 4. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le diaphragme 7 se présente sous la forme d'une coupelle circulaire comprenant une partie centrale surélevée 28 (d'un diamètre d de 2,38 cm, par exemple), entourée d'un rebord périphérique 29 (donnant au diaphragme un diamètre total d'environ 3,05 cm, par exemple). Une paroi cylindrique 30 (d'une hauteur H de 0,25 cm, par exemple) délimite la partie surélevée 28 et s'élève à peu près perpendiculairement au rebord 29. Le sommet 31 du diaphragme est bombé et constitue ainsi un d8me dont la hauteur h, c'est-à-dire la hauteur mesurée entre le centre du sommet 31 et le bord supérieur de la paroi 30, est par exemple comprise entre 0,051 et 0,076 cm. Le diaphragme est réalisé en acier inoxydable à une épaisseur t comprise entre 0,010 et 0,036 cm, par exemple. Cependant, d'autres matières telles que du cuivre au bérylium, du bronze au phosphore ou un certain nombre d'alliages de nickel, peuvent être utilisées. la tôle peut être convenablement mise à la forme demandée par la mise en oeuvre du procédé Guerin dans lequel la tôle plane est maintenue entre une matrice de formage et un tampon de pression en matière élastique. lors- que ce tampon est appliqué à force contre la tôlc, il se déforme avec cette dernière de manière à suivre le profil de la matrice. Après mise en forme, la ttle est durcie par traitement thermique. Lorsque le diaphragme 7 peut se déformer tout à fait librement, l'application d'une pression différentielle croissante provoque une déviation faible mais progressive du sommet ou dôme 71, comme indiqué par la portion A-B de la courbe de déviation représentée sur la figure 4. Toute augmentation consécutive de pression provoque une déviation ou déformation brusque du sommet bombé 31, comme indiqué par le tronçon à pente négative de la partie B-C de la courbe. Toute augmentation supplémentaire de la pression provoque une petite déviation indiquée par le tronçon à pente positive de la branche supérieure de la courbe, au-delà du point C. lorsque par la suite la pression diminue, la déviation diminue elle-meme progressivement de C à D.A ce point, le diaphragme se déforme élastiquement et revient directement du point D au point E situé sur la partie à pente positive de 1a branche inférieure de la courbe. La caractéristique pression-déviation du diaphragme implique un effet d'hystérésis, c'est-à-dire que la valeur de la pression différentielle à laquelle la déviation brusque se produit dépend du sens de variation de la pression. l'effet d'hysterésis dépend principalement de l'epaisseur t de la matière constituant le diaphragme et de la hauteur h du sommet bombé 31. lorsque le diaphragme 7 est monté dans le pressostat représenté sur la figure 1, la plaque 10 d'appui limite toute déviation vers l'arrière alors que le tampon 13 de pression et la bague 16 limitent toute déviation vers l'avant. La plaque 10 d'appui est placée de manière à limiter la déviation vers l'carrière à une course correspondant à un point W du tronçon à pente négative de la courbe pression-déviation, alors que la bague 16 est placée de manière à limiter la déviation vers l'avant à une amplitude correspondant à un autre pqint Y de la partie à pente négative de la courbe.Par conséquent, lorsque la pression de la chambre 6 descend au-dessous d'une valeur correspondant au point Y, le diaphragme 7 subit une déformation de Y vers Z. La déformation brusque inverse, résultant d'une élévation de la pression de la chambre 6, se produit de W à X. Il apparaît donc que la déformation brusque du diaphragme résultant d'une chute de la pression de la chambre 6 se produit à une pression supérieure à celle pour laquelle la même déformation se produit lorsque le diaphragme est libre, et que la déformation brusque résultant d'une élévation de la pression de la chambre 6 se produit à une pression inférieure à celle pour laquelle la même déformation se produit lorsque le diaphragme est libre. En conséquent, la valeur de l'hystérésis, c'est-à-dire la différence de pression mesurée entre les points W et Y, peut être modifiée par réglage des positions de la plaque 10 d'appui et de la bague 15. Bien que la paroi 30 du diaphragme soit de forme à peu près cylindrique, elle peut être tronconique, c'est-à-dire présenter une différence de diamètre entre son bord proche du sommet 31 et son bord proche du rebord 29, sans que le fonctionnement décrit ci-dessus en soit sensiblement affecté. De plus, il n'est pas nécessaire que la paroi 70 ait une section droite circulaire. Elle peut prendre toute autre forme continue, par exemple ovale. La figure 5 représente une variante du pressostat com -portant un diaphragme qui comprend une paroi tronconique (bien qu'un diaphragme à paroi cylindrique puisse également être utilisé). Comme représenté sur la figure 5, le diaphragme 32 comporte un rebord périphérique 33 maintenu entre des bâtis avant et arrière 34 et 35. Ta partie tronconique 76, qui s'élève du rebord 7 du diaphragme 32, pénètre dans la chambre 37 délimitée par le Dâti avant 34, et un tampon 38 de pression est appliqué par vn ressort 39 contre le sommet bombé 40 du diaphragme, dans la chambre 37. Un orifice 41 permet l'application d'une certaine pression à la chambre 37, alors qutune chambre 42 délimitée par le bâti arrière 35 et située sur l'autre face du diaphragme peut entre fermée hermétiquement ou mise à l'atmosphère. Une paroi 43 du bâti arrière constitue une plaque d'appui qui limite l'amplitude de la déviation du diaphragme vers l'arrière. Le plongeur d'un micro-contact 44 traverse la paroi 43 de manière à porter contre la face arrière du sommet bombé 40 et à etre commandé'directernent par la déviation ou déformation brusque du diaphragme. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au diaphragme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVEEDICA2IONS 1. Diaphragme sensible à la pression,comportant une partie bombée entourée d'un rebord périphérique et pouvant se déformer ou dévier brusquement en réponse à l'apparition d1une différence prédéterminée entre les pressions exercées de part et d'autre de ce diaphragme, ce dernier étant caractérisé en ce que la partie bombée constitue le sommet dtune partie du diaphragme s'élevant du rebord et présentant une forme à peu près cylindrique ou tronconique. 2. Diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément bombé d'appui est placé sur un premier caté de la partie bombée du diaphragme de manière à limiter l'ampli- tude du déplacement de cette partie bombée vers ce côté. 3. Diaphragme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un tampon de pression est maintenu contre la partie bombée du diaphragme de manière à appliquer une charge prédéterminée sur ce diaphragme.