Brevet FR2463303A1 — publié le 19810220

L'invention concerne les commandes de sécurité à distance avec le pied, la main, le coude, le genou, le front, ou la bouche, de dispositifs divers comportant un circuit électrique ou hydraulique, dans des ambiances explosives ou humides; un tel ensemble comprend généralement pour chacune des commandes à réaliser : un poussoir pneumatique; en l'écrasant l'usager créé une faible pression d'air; un relais électropneumatique ( manostat ) ou hydraulique : le relais électropneumatique transforme la faible pression d'air en signal électrique, le relais hydraulique amplifie la faible pression d'air en une pression plus importante de tous fluides (eau, air ou gaz); l'installation se complète alors par un régleur de débit; le relais hydraulique peut être remplacé par un simple clapet pour les circuits basse pression ou en dépression ; un tuyau souple de raccordement; il permet de transmettre la faible pression d'air du poussoir au relais choisit. L'invention concerne tout particulièrement la réalisation de ces divers éléments ; I-POUSSOIRS pneumatiques; II-RELAIS électropneumatiques (manostats) ; III-COMMANDE de relais hydrauliques ou de clapets IV-REGLEUR de débit. ] LE POUSSOIR PNEUMATIQUE, planche I/3 : pour la commande au pied , il est généralement encastré et collé dans le sol comme un carreau de grès le problème le plus délicat à résoudre est celui du remplacement de la membrane qui s'use naturellement au contact de la semelle des chaussures. La solution couramment utilisée consiste à fixer une membrane souple en caoutchouc ou en PVC dans une plaque de métal à l'aide d'une bride re tenue par 4 vis ou 4 boulons. Les inconvénients de cette solution sont de trois sortes - La présentation du poussoir se limite à celle du métal employé qui ne convient pas forcèment au décor choisit. - 4 types de pièces sont un minimum nécessaire à sa réalisation - La membrane ne peut se démonter que par l'arrière de la plaque en acier, et si l'on peut éviter, en les soudant en bout derrière la plaque, de faire apparaltre en façade les têtes de vis, il est indispensable de démonter le poussoir de son emplacement pour changer une membrane usagée; d'ou nécessité sur la face avant de la plaque d'acier de prévoir des tetes de vis de fixation du poussoir sur son support. Ces vis apparentes présentent les inconvénients suivants - Manque d'esthétique - Abris naturels de germes patogènes en milieux hospitaliers - Favorise le petit vandalisme, car beaucoup de personnes dévissent tout ce quelles peuvent trouver dans les lieux publics. - Encrassement des empreintes de tête de vis et des fentes tournevis, d'où nettoyage difficile. Le dispositif suivant l'invention évite tous ces inconvénients en of frant une présentation universelle par l'emploi possible de toutes sortes de matériaux tels que métaux, plastiques, bois dur, grès, céramique, marbre etc... pour le support du poussoir. En réduisant à 2 le nombre de pièces nécessaire à sa réalisation, la membrane et son support; en supprimant tout assemblage par vis de la membrane ou du poussoir sur leur support respectif; en permettant un remplacement aisé de la membrane par le devant sans démontage; en ne présentant aucune partie en creux généralement inaccessible en cours de nettoyage normal Pour obtenir ces résultats, l'invention assure la solidarité et l'é- tanchéité entre la membrane et son support par la forme conique de la jupe de la membrane 1 qui vient s'encastrer comme un coin dans la partie correspondante du support 2; l'angle de coincement, déterminé avec soin, est de 11 ordre de 150 (voir Pl 1/3 fig 1) ; la forme correspondante dans le sup port 2 à également une grande importance sur la souplesse de fonctionnement et la fiabilité de l'assemblage; cette forme a été déterminée d'après de nombreux essais et le dégagement cental 5 doit impérativement être respecte La forme conique de la jupe de la membrane est facilement obtenue par moulage de caoutchouc ou de PVC souple. La forme réceptrice du support est obtenu de diverses façons selon les matériaux choisi - Par moulage pour les plastiques, les grès, les céramiques et le verre - Par usinage pour les bois durs et les métaux en barre. - Par estempage pour les métaux en feuilles. Par abrasion dans le verre ou les pierres naturelles tels que marbre, travertin, etc ... on voit que dans la plupart des cas, il est facile d'obtenir sur un même support autant d'empreintes que ses dimensions lui per mettent d'en recevoir, ce qui permet de réaliser des blocs de commandes multiples très homogènes, mais de forme et d'implantation très diverses. Ce dispositif peut être utilisé chaque fois que l'on veut créer manuellement ou avec le pied une faible pression d'air sans apport d'énergie auxiliaire. La figure 2 représente un poussoir semi-encastré dans le sol pour commande au pied ; la figure 3 représente un poussoir à main, fixé en saillie, sur un pupitre de commande en tôlerie, par deux vis 4 II LE RELAIS ELECTROPNEUTfATIQUE ou manostat ; planche II/3: La solution la plus répendue pour fabriquer ce type de relais consiste à serrer entre deux demi-boitiers une membrane souple, qui se déformant sous l'effet de la pression, actionne un ou plusieurs contacts électriques; la difficulté est de réaliser un assemblage étanche d'un prix de revient raisonnable; pour se faire on fait généralement intervenir des assemblages par vis, par collage, par sertissage ou par soudage ultrasons selon les matériaux employés, ce qui nécessite la mise en oeuvre d'opérations plus ou moins compliquées ; de plus, on ne peut contrôler qu'une fonction par appareil ce dispositif ne permettant pas l'association de plusieurs membranes; enfin , le volume d'air initial de la chambre de compression cons tituée par un demi-boîtier et la membrane, reste préjudiciable à la sensibilité de l'ensemble et à la limite à sa bonne marche, compte. tenu que le poussoir pneumatique est limité quant à la quantité d'air qu'il peut déplacer; d'autre part, un volume d'air initial trop important se dilatant sous l'effet d'une élévation de température enclencherait intempestivement le manostat; il y a là contradiction; d'une part on souhaite disposer d'un ensemble ayant un maximum de sensibilité, donc un volume global initial minimum pour s'écarter des problèmes de variation de température d'autre part, pour les commandes à grande distance où il faut déplacer beaucoup d'air, il est nécessaire de disposer d'un volume initial dans le poussoir très important; enfin, dans le volume initial global il faut tenir compte du tuyau souple de liaison qui varie selon le diamètre et la longueur, mais qui dans tous les cas ne peut hêtre nul;il apparaît que c'est donc au niveau du manostat qu'il est possible et souhaitable de disposer d'un volume initial nul; il est pratiquement impossible de réaliser un manostat à membrane présentant à la fois un volume initial nul et une bonne fiabilité. Enfin, une membrane prisonnière entre deux demi-boltiers ne développe qu'une force de rappel très faible autour de sa position d'équilibre, et son simple poid suffit alors à la déplacer; il n'est pas possible de réaliser des manostats très sensibles fonctionnant dans n'importe quelle position, et un ressort de rappel est toujours nécessaire pour ramener, à coup sur, la membrane à sa position initiale. Il découle de tout cela, que dans la plupart des dispositifs connus sur le marché, il n'est pas possible de commander un seul manostat par plusieurs poussoirs, ce qui limite à un le point de commande, et il n'est pas non plus possible de combiner sur un manostat plusieurs fonctions, notamment une commande manuelle et une détection de niveau de liquide par chambre de compression. Le dispositif suivant l'invention supprime tous ces inconvénients;pas de liaison, ni d'étanchéité a assurer entre la membrane les demi-boitiers; on peut contrôler sur le même montage autant de fonction que l'on désire; le manostat présente un volume initial nul, et ne nécessite par le montage de ressort de rappel qui diminurait sa sensibilité; en outre, il fonctionne avec son maximum de sensibilité dans toutes les positions Pour obtenir ces résultats, l'invention met en oeuvre de petites vessies en caoutchouc extra-plates et gonflables; en plus de leur prix de revient très intéressant elles répondent en tous points au problème à résoudre; il suffit alors de les adapter et de les combiner pour chaque cas d'application; la planche II/3 montre qu'à partir d'un boîtier stan dard il est possible de faire un système modulaire pour résoudre toutes les applications courantes; les figures 1, 2 et 3 montrent une adaptation de un ou deux microrupteurs 3 actionnés par la déformation de la vessie 1 par l'intermédiaire d'un plateau à téton 2 ; ce montage assure une fonction simultanée avec un ou plusieurs points de commande Les figures 4 et 5 montrent l'adaptation d'une ampoule ILS 5 comman4ée par l'aimant 4 lui-même manoeuvré par la déformation de la vessie 1;une deuxième commande manuelle par bouton poussoir peut être envisagée à l'aide d'un deuxième aimant 6 Les figures 6 et 7-montrent la réalisation d'une fonction marche arrêt faisant intervenir un arbre à cames 7 commandé par une roue à rochet, le cliquet étant manoeuvré par la déformation de la vessie; le dispositif peut actionner des contacts à lame souple 8 ou des ILS 5; ces combinaisons du nombre et du positionnement des vessies avec la nature et le nombre de contacts électriques à commander ne sont pas limitatives. Par fonction simultanée, il faut comprendre que les contacts sont actionnés dès qu'apparalt l'ordre de commande et reviennent à leur état de base dès que disparaît cette même action; par fonction marche-arrêt, il faut comprendre que les contacts sont actionnés sur une première impulsion de l'ordre de commande ,et restent bloqués en l'état, une deuxième impulsion étant nécessaire pour les ramener à leur état de base; pour la fonction temporisée, les contacts sont actionnés sur une impulsion de l'ordre de commande, mais reviennent automatiquement à leur état de base après un temps préréglé, lorsque disparalt l'impulsion de l'ordre de commande; cette dernière fonction s'obtient généralement en associant les relais à un clapet anti retour muni d'une fuite d'air réglable. III LE RELAIS HYDRAUPNEUMATIQUE , planche III/3, fig 1 et 2 Ne peut être considéré comme relais hydraulique le seul dispositif qui se sert de la pression du fluide qu'il contrôle pour son propre fonctionnement; pour cette raison, il ne peut commander que des fluides- sous pression, mais son principe bien connu depuis de longues années, n'est pas limité vers le haut par la pression du fluide à commander ou par le débit à contrôler; son principe se retrouve dans toutes les électrovannes dites à commande indirecte , ce qui prouve son excellent fonctionnement et sa haute fiabilité. Sa commande se réduit à l'ouverture ou à la fermeture d'un petit gi cleur de quelques dixièmes de millimètres par un mini clapet en caoutchouc; les énergies à mettre en jeux sont donc extrèmement réduites. Dans le cas des électrovannes, le mini clapet est solidaire d'un noyau plongeur; un ressort applique cet ensemble qui ferme le gicleur; lorsque la bobine est excitée, le noyau est avalé, le gicleur est ouvert; la commande s'effectue à l'aide d'un électro-aimant. Dans le cas de relais hydraulique commandé par impulsion d'air, le mini clapet est solidaire d'une masse de fer doux; un premier ressort applique cet ensemble qui ferme le gicleur; l'impulsion d'air pousse une membrane solidaire d'un aimant qui attire la pièce de fer doux,ce qui libère l'ouverture du gicleur; un deuxième ressort repousse l'aimant lorsque disparaît la pression d'air; sous l'effet du premier ressort, le mini clapet referme son gicleur; la commande s'effectue à l'aide d'un aimant manoeuvré par une membrane. L'inconvénient de cette solution est qu'il n'est possible de satis faire quine seule fonction avec ce type de montage: la fonction simultanée; le relais hydraulique ne laisse passer le fluide qu'il contrôle que pendant la durée de la pression de commande. Dans nombre d'applications, on souhaitent très souvent 2 autres fonctions; - La fonction temporisée: le relais hydraulique laisse encore passer le fluide qu'il contrôle pendant un temps préréglé alors que la pression de commande à disparue; ceci est réalisé par interposition, entre le poussoir et le relais, d'un clapet anti-retour associé à un dispositif à fuite d'air (gicleur ou vis pointeau) - La fonction l4arche-Arrêt : le relais hydraulique laisse passer le fluide qu'il contrôle sous l'effet d'une première impulsion de la pression de commande; une deuxième impulsion est nécessaire à sa fermeture. On rencontre également parfois des cas d'applications où il est nécessaire de faire intervenir des combinaisons de fonction , par ensemble pour la commande de remplissage d'une baignoire avec arrêt automatique lorsque le niveau préréglé, est atteind; il faut alors combiner une fonction marche-arrêt à- commande manuelle , et une fonction arrêt commandée par un niveau doleau. Là encore, l'état actuel de la technique qui fait usage d'une membrane ne peut résoudre cette combinaison de fonction. Par contre le dispositif suivant l'invention permet de réaliser des commandes de relais hydrauliques à fonction marche-arrêt, ou à combinaison de fonction, grace à l'utilisation de vessies extra-plates et gonflables convenablement disposées pour chaque cas d'espèces; en outre, l'invention associe l'usage de ces vessies à un dispositif pignon crémaillère avec ou sans roue libre, pour la transmission du mouvement qui se fait comme suit: Le mini clapet 1 du relais hydraulique est solidaire d'un premier aimant 2 ; un deuxième aimant 3 monté sur pivot et pouvant être animé d'un mouvement de rotation, attire ou repousse le premier aimant 2 selon que les pôles en regard soient de signes contraires ou de même signe; lorsque le premier aimant 2 est attiré, le mini clapet 1 dégage le gicleur du relais hydraulique: le fluide contrôlé passe; lorsque le premier ai mant 2 est repoussé le mini clapet referme le gicleur ; le fluide contrôlé ne passe plus. Le mouvement de rotation du deuxième aimant est assuré par un pignon4 manoeuvré par une crémaillère 5, liée elleinême à la vessie qui reçoit la pression de commande. Si le pignon 4 est directement solidaire de l'aimant 3, on obtient une commande à fonction simultanée, le ressort 6 assurant le retour à l'état d'origine de l'ensemble. Si le pignon 4 commande l'aimant 3 par l'intèrmédiaire d'une roue li bre miniature 7, chaque impulsion donnée fera exécuter un demi tour à l'aimant 3; on obtient bien alors une commande à fonction marche-arrêt. Pour résoudre le cas des combinaisons de fonctions il convient d'adapter à chaque cas le nombre et la disposition des vessies de commande; par exemple dans le cas de remplissage de baignoire avec arrêt automatique, on utilisera 3 vessies dont la première 8 transmettra l'ordre de marche manuelle à partir d'un-premier poussoir 9, la deuxième 10 transmettra l'ordre d'arrêt manuel à partir du deuxième poussoir 11, et enfin la troisième 12 qui transmettra un ordre d'arrêt en fonction du niveau par l'intermédiaire d'une chambre de compression 13; un ressort de compensation 14 permet lorsque le niveau automatique est atteind, de le dépasser manuellement par une action simultanée sur le poussoir de marche 9; ce dispositif permet après coup, de rajouter de l'eau froide ou chaude pour ajuster la température du bain ( fig 2 ) Une autre application intéressante consiste à remplir un récipient par exemple un percolateur, le départ du remplissage se faisant sur une action manuelle et l'arrêt de façon automatique. Enfin, il est possible de faire de la régulation automatique de niveau de liquide ;bien entendu, cette combinaison de vessies et d'aimants permet, outre la commande de relais hydrauliques, la commande directe de clapets, l'aimant piloté étant alors non plus solidaire d'un mini-clapet , mais de la membrane du clapet, dans le but de commander des circuits basse pres sion, ou des circuits à dépression; une application intéressante étant la commande de vidage des réservoirs en charge, comme les distributeurs de savon liquide par exemple. IV LE REGLEUR DE DEBIT , planche III/3 fig 3 De nombreux dispositifs exixtent mais présentent les inconvénients suivants : Réglage malaisé des faibles débits dans le cas des robinets à boule percée; un nombre de pièces trop important dans le cas des têtes de robinetteries classiques à clapet ou à pointeau; une mauvaise adaptation au relais hydraulique, un nombre important de raccords étant nécessaire pour raccorder les deux organes. Le dispositif suivant l'invention élimine tous ces défauts puisqu'il permet un réglage aisé des faibles débits par pointeau, réduit à 2 le nombre de pièces usinées nécessaires à la réalisation; le corps et le pointeau , l'adaptation directe sur le relais hydraulique par un écrou standard convenablement choisi. Pour obtenir ce résultat, le corps du régleur 15 est traversé par un premier trou 16 de passage du fluide; ce premier trou est coupé par un deuxième 17 qui reçoit le pointeau 18 de réglage manoeuvrable sur une vis 19 fixe et solidaire du corps du régleur 15; en tournant le pointeau 18, on ferme ou on ouvre plus ou moins le débit par obstruction du premier trou 16. Ce régleur est indispensable chaque fois qu'un réglage de débit est nécessaire sur le relais hydraulique et chaque fois qu'un réglage de température par mélange d'eau chaude et d'eau froide est nécessaire. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande de sécurité à distance associant un poussoir pneumatique à un relai électropneumatique ou hydraupneumatique avec régleur de débit, par l'intermédiaire d'un tuyau souple, caractèrisé par la possibilité de changer la membrane usagée du poussoir par l'avant, sans démonter celui-ci; l'utilisation de vessies extra-plates et gonflables pour actionner les relais électropneumatiques et hydraupneumatiques; la mise en oeuvre d'une paire d'aimants pour assurer la marche du relai hydraupneumatique. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé par le fait que la membrane du poussoir pneumatique comporte une jupe de forme conique qui assure sa tenue mécanique sur son support ainsi que l'étanchéité de l'ensemble, membranesupport, constituant le poussoir pneumatique. 3 Dispositif selon la revendication 2 caractèrisé par le fait que le support du poussoir pneumatique est creusé d'une empreinte à la forme exacte de la jupe de la membrane et d'un dégagement central, cette empreinte pouvant être obtenue par moulage, par usinage ou par emboutissage selon le matériau du support choisit pour fabriquer le poussoir pneumatique. 4 Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé par le fait que les relais électropneumatiques et hydraupneumatiques comportent une ou plusieurs vessies extra-plates et gonflables qui recevant la faible pression d'air du ou des poussoirs pneumatiques ou de tout autre source de pression transmise par le tuyau souple, se déforment et actionnent alors les organes de commande des relais. 5 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait qu'à partir d'un même boîtier homogène, renfermant une ou plusieurs vessies dont le mouvement, retransmis à l'extèrieur par un plateau à tétons ,peut actionner en direct des contacts à lame souple,un ou plusieurs microrupteurs côte à côte ou superposés, ou par l'intermédiaire d'un aimant, un ou plusieurs interrupteurs à lames souples ILS, et enfin par l'intermédiaire d'un arbre à cames solidaire d'un roue à rochet, des contacts à lames souples; il est ainsi possible de réaliser un ensemble modulaire dans le but d'obtenir, selon les applications envisagées, des fonctions simultanées ou des fonctions marche-arrêt, avec des contacts de caractèristiques très différentes 6 Dispositif selon la revendication 4, caractèrisé par le fait que les relais électropneumatiques ou hydraupneumatiques équipés d'au moins deux vessies peuvent être commandés à partir de plusieurs poussoirs ou encore à partir de sources de pression très distingues,par exemple à partir d'un poussoir pour la commande manuelle, et d'une chambre de compression pour la détection de niveau de liquides. 7 Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé par le fait que le relais hydraupneumatique comporte une paire d'aimants qui s'attirent ou se repoussent selon leur positionnement respectif, l'un des aimants lié à un pointeau ou mini clapet, ferme ou libère le gicleur principal du relais hydraulique. 8 Dispositif selon la revendication 5 caractèrisé par le fait que le relais hydraupneumatique à fonction simultanée, c'est à dire normalement en letat 1, passant et restant en l'état 2 dès qu'apparaît et tant que dure l'action au poussoir pneumatique, et revenant immédiatement et automatiquement à l'état 1 dès que disparaît cette action, comporte un ensemble pignon-cremaillère avec ressort de rappel pour transmettre le mouvement engendré par la déformation de la vessie lorsqu'elle est mise sous pression. 9 Dispositif selon la revendication 6 caractèrisé par le fait que le pignon est équipé d'une roue libre intégrée dans son moyeu, lorsque l'on veut que le relais hydraupneumatique présente une fonction marche-arrêt, c'est à dire que sur une première impulsion il ouvre le circuit hydraulique et le laisse ouvert pour ne le refermer que sous l'effet d'une deuxième impulsion. IO Dispositif selon la revendication 1, caractèrisé par le fait que le régleur de débit utilisé,présente une vis fixe et solidaire du corps,sur laquelle vient se visser ou se dévisser le pointeau de réglage qui ferme ainsi plus ou moins le conduit principal.