Brevet FR2509857A1 — publié le 19830121

Dispositif pour la transformation de la pression d'un fluide en un signal électrique. L'invention concerne un dispositif pour la transfor- mation de la pression d'un fluide sous pression, par exemple d'un gaz, en particulier de l'air ou d'un liquide, en parti- culier de l'eau ou d'un mélange des deux fluides indiqués plus haut et formant un aérosol, en un signal électrique, composé d'un capteur électrique, comme une résistance élec- trique et/ou un commutateur, ce capteur pouvant être amené chaque fois dans une position de réglage sur deux distances (un commutateur étant par exemple en position de mise en circuit ou hors circuit) au moyen d'un organe de déplacement en va-et-vient sous la pression d'un fluide sous pression venant d'une source de fluide sous pression pouvant être ouverte et fermée, les contacts du capteur, au nombre de deux au moins, étant chaque fois en circuit ou hors circuit électriquement. Par le brevet allemand No 83 634, on connaît des dispositifs du type indiqué plus haut, dans lesquels le cap- teur électrique est un commutateur ou microrupteur et l'or- gane de déplacement est une membrane, au moyen de laquelle un organe de réglage dépassant du boîtier du commutateur est mis en mouvement pour connecter ou déconnecter ses contacts, c'est-à-dire pour commuter d'une position de réglage à l'au- tre Les sections de déplacement nécessaires ainsi que les dimensions du commutateur demandent une hystérésis de commu- tation relativement grande et un volume de montage relative- ment grand pour le dispositif, indépendamment du fait qu'un commutateur ou un microrupteur avec un organe de réglage mobile est une pièce compliquée Le volume de montage est encore plus grand si, suivant les demandes de brevets alle- mands No 20 29 981 et No 20 31 580, la membrane est en interaction avec l'organe de réglage du capteur électrique par l'intermédiaire d'une plaque de pression et d'un organe intermédiaire élastique appuyé sur une butée fixée au dis- positif. Le but de l'invention est de créer un dispositif du type indiqué plus haut qui présente un volume de montage 2 2509857 minimal ainsi que des composants les plus simples possibles. Les avantages de l'invention consistent essentielle- ment en ce qu'un capteur ou commutateur comportant un organe de réglage sortant du bottier et exécutant un va-et-vient n'est plus nécessaire; au contraire, le capteur peut se composer simplement de contacts placés immédiatement à côté de l'organe de réglage dans sa position non soumise à la pression du fluide, ces contacts étant connectés de manière habituelle par des moyens de connexion, par exemple par un conducteur chacun Comme, pour la connexion des contacts en- tre eux par l'organe de déplacement, en particulier dans une disposition des contacts fixés sur le dispositif, seule une section de déplacement extrêmement faible est nécessaire pour l'organe de déplacement, le volume de montage de l'en- semble du dispositif est très faible En particulier la hauteur de montage peut rester faible Grâce à la suppres- sion de l'organe de réglage mobile du capteur, non seulement le volume de montage est réduit, mais encore on obtient une construction nettement simplifiée du dispositif. D'autres dispositions avantageuses de l'invention seront mieux comprises à l'aide de la description de quel- ques modes de réalisation donnés à titre d'exemples, qui sont représentés aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une coupe schématique du dispositif et de sa source de fluide sous pression; la figure 2 représente une coupe d'une forme d'exé- cution du dispositif différente de celle de la figure 1; la figure 3 représente une coupe suivant III-III de la figure 2; la figure 4 représente une coupe d'une forme d'exé- cution du dispositif différente de celle de la figure 1; la figure 5 représente une coupe suivant V-V de la figure 4; - la figure 6 représente une vue perspective de possi- bilités d'utilisation du dispositif; la figure 7 représente, en coupe, une autre variante du dispositif, comme contrôleur de pression d'écoulement ou de pression différentielle; 3 2509857 la figure 8 représente une coupe d'une forme d'exé- tion du dispositif différente de celle de la figure 1 et destinée à la formation d'un commutateur à ondes de seuil. Le dispositif pour la transformation de la pres- sion d'un fluide sous pression en un signal électrique se compose d'un capteur 1 qui peut être amené chaque fois dans une des deux positions de réglage au moyen d'un organe de déplacement en va-et-vient 3 sous la pression du fluide sous pression venant d'une source 2, par exemple d'un com- presseur, les contacts 4, 5 du capteur 1 étant par exemple en cuivre et chaque fois en circuit ou hors circuit électri- quement Une conduite 6 provenant de la source 2 de fluide sous pression (figure 1) conduit le fluide qui se trouve sous une pression P et sert à l'alimentation de l'organe de déplacement 3 La conduite 6 comprend encore un commutateur à deux voies 7, par exemple à pédale, pour permettre et couper l'alimentation en fluide sous pression ainsi qu'une vanne antiretour 8, comportant un by-pass ou évitement 9 la contournant, avec un étrangleur 10 incorporé, pour tem- poriser la mise hors circuit des contacts 4, 5. Comme on l'expliquera plus en détail, les contacts 4, 5 du capteur 1 peuvent, dans l'une des positions de réglage de l'organe de déplacement 3 être connectés électri- quement directement par ce dernier - Dans la forme d'exécution suivant les figures 2 et 3, le côté de l'organe de déplacement 3 qui vient au contact des contacts 4, 5 du capteur 1 est en une matière électrique ment conductrice Pour cela il est prévu, sur le côté indi- qué de l'organe de déplacement 3, une couche 11 en une ma- tière électriquement conductrice, par exemple en cuivre. Mais l'organe de déplacement 3 peut aussi être tout entier en une matière électriquement conductrice. Il découle du dessin que les contacts 4, 5 sont fixés sur le dispositif Pour cela, le-capteur 1 est conçu par exemple, suivant les figures 2 et 3, sous forme d'une plaque 12 en une matière électriquement non conductrice et comportant des contacts 4, 5 sur le côté tourné vers l'or- gane de déplacement 3 Par exemple suivant les figures 4 et 4 2509857 , les contacts 4 et 5 sont logés dans la plaque 12 et ils peuvent être disposés à la façon d'un circuit imprimé Dans la forme d'exécution de la figure 3, les contacts 4, 5 s'in- terpénètrent en forme de méandres De toute façon la dispo- sition est telle que l'organe 3 e après son déplacement provo- qué par le fluide sous pression, touche les contacts 4, 5 et crée ainsi un contact électrique entre ceux-ci. Dans la forme d'exécution suivant la figure 1, il y a encore, sur le côté de l'organe de déplacement 3 opposé au capteur 1, un organe d'étanchéité 13. On peut prévoir par définition, comme organe de dé- placement en va-et-vient 3, un piston soumis à la pression du fluide Mais, pour que le volume de montage du dispositif et surtout sa hauteur-de montage restent spécialement ré- duits ainsi que pour éviter un effort de rappel ou un organe de rappel, par exemple un ressort, pour le piston, l'organe de déplacement 3 a, d'une manière connue, la forme d'une membrane 14 soumise au fluide. Des figures 1, 2, 4, 7 et 8 il découle qu'à la ma- nière d'un commutateur à feuille, il est prévu, entre le capteur l et la membrane 14, une plaque isolante 15 qui com- porte une lumière 16 pour permettre, sous la pression du fluide, le contact de la membrane 14 avec les contacts 4, 5 du capteur Dans les formes d'exécution conformes aux figu- res 1 et 4, la membrane 14 et la plaque isolante 15 sont disposées dans une chambre plate 17 à membrane munie d'une tubulure de raccordement 6 a pour la conduite de fluide 6, alors que, dans les formes d'exécution conformes aux figu- res 2, 7 et 8, la membrane 14 est disposée sur le bord 17 a de la chambre plate 17 à membrane Contre la fuite de fluide sous pression, la chambre à membrane 17 est munie d'une ou plusieurs bagues d'étanchéité-18 Dans la forme d'exécution suivant la figure 4, la liaison de la chambre à membrane 17 avec le capteur 1 en forme de plaque a lieu à l'aide de vis 19, tandis que, dans les autres formes d'exécution, cette liaison est assurée par collage Sur la figure 1, les piè- ces 1, 13, 14, 15 ont été insérées élastiquement dans l'es- pace de membrane 19, cependant que les pièces 1, 13, 14, 15 2509857 et/ou 17 sont en une matière élastique. Dans les formes d'exécution suivant les figures 1, 2, 7, 8, la membrane 14, la plaque isolante 15 et le cap- teur en forme de plaque 1 forment une unité 20 Les pièces indiquées 14, 15, 1 de l'unité 20 peuvent être maintenues ensemble par collage. Il est avantageux aussi par exemple que, suivant les figures 2, 4, 6, 7, 8, une unité 20 soit réunie à la chambre à membrane 17 en un composant 23 Cette liaison peut aussi être réalisée par collage, quoiqu'elle soit possible aussi par vissage (voir les vis 21 sur la figure 4) On peut prévoir une ou plusieurs unités'de cons- truction 20 ou, comme sur la figure 6, un composant stan- dard 23 monté sur une platine 22 On utilise pour cela des contacts enfichables 24 qui sont disposés sur le capteur 1 en forme de plaque de l'unité 20 ou du composant standard 23 et qui servent à l'enfichage dans des organes d'enfichage antagonistes 25 de la platine 22 Ces organes antagonistes 25 peuvent être connectés à des conduites électriques de rac- cordement 26, qui ont par exemple la forme de circuits impri- més prévus sur la platine 22 Dans la forme d'exécution sui- vant la figure 1, les conduites de raccordement 26 sont de simples fils électriques Il est possible aussi, comme on le voit par ailleurs sur la figure 6, de disposer la chambre à membrane 17 seule sur la platine 22, de manière que, comme sur la figure 4, au moins le capteur 1 soit disposé dans la platine et que la plaque isolante 15 ainsi que la membrane 14 soient disposées dans la chambre à membrane Mais, outre le capteur 1, on peut par exemple disposer encore la plaque isolante dans la platine 22 et ne disposer que la membrane 14 dans la chambre de membrane 17 Il est finalement possi- ble aussi que, comme sur la figure 2, le capteur 1, la pla- que isolante 15 et la membrane 14 soient réunis dans la platine, de sorte que seulement la chambre à membrane 17 doive être mise, avec son bord 17 a, sur la platine 22, de façon que le bord circulaire 17 a entoure la lumière 16 de la plaque isolante 15 se trouvant sous la membrane 14. 6 2509857 Pour l'aération de l'espace formé par la lumière 16 entre le capteur 1 en forme de plaque et la membrane 14, il est prévu, dans les formes d'exécution conformes aux figures 4, 7 et 8, que le capteur 1 soit muni d'une ouverture 27 traversant la plaque 12 qui le constitue. Dans la forme d'exécution suivant la figure 7, l'ouverture 27 de la plaque 12, pour permettre la formation d'un contrôleur de pression d'écoulement ou de pression différentielle, est reliée à un tronçon de conduite 6 ', par lequel passe un fluide à une pression P 2 différente de la pression Pl du fluide s'écoulant dans l'espace de membrane 19 Le tronçon 6 ' de conduite prolongeant la conduite 6, qui contient, par exemple, un aérosol dentaire, a une plus petite section transversale que la conduite 6 et il est, de son côté, prolongé par un tronçon 6 " de conduite, qui a la même section transversale que la conduite 6. Dans la forme d'exécution suivant la figure 8, il est prévu, dans le fond de la chambre à membrane 17, pour modifier la sensibilité de la membrane 14 à la pression, une vis de réglage 28 pouvant être manipulée de l'extérieur et contre laquelle s'appuie un ressort de compression 29, qui, de son côté, maintient contre la membrane 14 un doigt de pression 30 On voit par ailleurs sur la figure 8 que, dans le fond de la chambre à membrane 17, il est prévu une vis 31 destinée au réglage du point de commutation et de l'hysté- résis de commutation La vis de réglage 31 s'étend, avec une extrémité 32 s'amincissant coniquement dans un canal 33 s'amincissant aussi coniquement et débouchant dans l'espace de membrane 19, ce canal comportant une dérivation 34 qui débouche à l'air libre De plus, dans la forme d'exécution suivant la figure 8, il est prévu, dans le fond de la cham- bre à membrane 17, un réservoir 35 pour fluide sous pres- sion, la section transversale de l'ouverture d'entrée 36 de ce réservoir 35 étant plus petite que celle de l'ouverture de sortie 37 débouchant dans l'espace de membrane 19. L'exécution suivant la figure 8, qui forme un commutateur à ondes de seuil, convient, ainsi que les autres formes d'exé- cution, en particulier pour des fluides sous pression 7 2509857 utilisés en médecine dentaire, comme de l'air de refroidis- sement, de l'eau de refroidissement, un aérosol de refroi- dissement composé d'un mélange d'air et d'eau, pour de l'ai: d'entraînement ou d'évacuation de turbines ou de moteurs pneumatiques, etc, par exemple quand, à la mise hors cir- cuit ou en circuit d'un appareil manuel de dentisterie sou- mis à l'action du fluide sous pression, un signal électri- que doit être délivré, par exemple pour mettre en circuit oi hors circuit l'alimentation en énergie d'un autre appareil manuel ou, au moment de l'arrêt de l'alimentation en fluide d'un appareil manuel, pour couper l'arrivée d'énergie élec- trique (prévue par exemple pour l'éclairage) sur cet appa- reil, le cas échéant avec une temporisation due à l'action de l'étrangleur 10. Le commutateur à deux voies 7, visible sur la figuri 1, qui sert à la mise en marche et à l'arrêt de l'arrivée en fluide sous pression vers l'espace de membrane 19, peut avoir la forme d'un corps creux de volume variable et commas dé par la pression du pied, par exemple suivant la demande de brevet allemand No 15 66 281, sous forme d'un sac annu- laire rempli d'air et composé d'une-matière élastique. Les figures ne sont pas conformes aux cotes C'est ainsi par exemple qu'en réalité la hauteur totale de montag du dispositif, c'est-à-dire la cote a sur la figure 4, du côté extérieur du fond de la chambre à membrane 17 jusqu'au côté extérieur du capteur 1 en forme de plaque, est nette- ment plus petite (par exemple 3 à 5 mm), pendant que la lar geur et la longueur du dispositif, c'est-à-dire les cotes b et c de la figure 5 sont chacune d'environ 10 à 20 mm. 8 2509857 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la transformation d'une pression d'un fluide sous pression en un signal électrique, du type comportant un capteur électrique ( 1) qui peut être amené chaque fois dans une position de réglage sur deux distances au moyen d'un organe de déplacement en va-et- vient ( 3) sous la pression du fluide sous pression venant d'une source ( 2) de fluide sous pression, les contacts ( 4, 5) du capteur ( 1) étant chaque fois-en circuit ou hors circuit électriquement, caractérisé en ce que les contacts ( 4, 5) du capteur (l) peuvent, dans une position de réglage de l'organe de déplace- ment ( 3) être connectés électriquement directement par ce dernier. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au moins le côté de l'organe de déplacement ( 3) qui est en contact avec les contacts ( 4, 5) du capteur ( 1) est en une matière électriquement conductrice. 3 Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les contacts ( 4, 5) du capteur ( 1) sont fixés au dispositif. 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur ( 1) est constitué par une plaque ( 12) en une matière électriquement non conductrice et comporte des contacts ( 4, 5) sur le côté tourné vers l'organe de déplacement ( 3). Dispositif suivant la revendication 4, caracté- risé en ce que les contacts ( 4, 5) sont insérés dans la pla- que ( 12) qui est en une matière électriquement non conductri- ce. 6 Dispositif suivant l'une des revendications 4 ou , caractérisé en ce que les contacts ( 4, 5) sont réalisés sous forme d'un circuit imprimé. 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations i à 6, caractérisé en ce que les contacts ( 4, 5) sont disposés sous forme de méandres. 8 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe de déplacement ( 3) est constitué par une membrane ( 14) soumise à l'action 2 '509857 d'un fluide. 9 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 8, caractérisé en ce qu'entre le capteur ( 1) en forme de plaque et la membrane ( 14) il se trouve une plaque isolante ( 15), qui comporte une lumière ( 16), pour permettre le contact de la membrane ( 14) avec les contacts ( 4, 5) du capteur sous la pression du fluide. Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la membrane ( 14) est disposée dans une chambre à membrane ( 17) de forme plate. 11 Dispositif suivant la revendication 10, caracté- risé en ce que la plaque isolante ( 15) est aussi disposée dans la chambre plate ( 17) à membrane. 12 Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la membrane ( 14) est disposée sur le bord ( 17 a) d'une chambre plate ( 17) à membrane. 13 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 10 à 12, caractérisé en ce que la chambre à membrane ( 17) est rendue étanche au moyen d'un organe d'étanchéité ( 18). 14 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 9 à 13, caractérisé en ce que la membrane ( 14), la plaque isolante ( 15) et le capteur ( 1) en forme de plaque forment une unité de construction ( 20). 15 Dispositif suivant la revendication 14, caracté- risé en ce que l'unité de construction ( 20) est réunie à la chambre à membrane ( 17) en un composant standard ( 23). 16 Dispositif suivant la revendication 15, caracté- risé en ce que le capteur ( 1) en forme de plaque de l'unité de construction ( 20) et/ou le composant standard ( 23) sont munis de contacts enfichables ( 24). 17 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 14 à 16, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs uni- tés de construction ( 20) et/ou un ou plusieurs composants ( 23) sont prévus sur une platine ( 22). 18 Dispositif suivant la revendication 17, caracté- risé en ce qu'aux contacts d'affichage ( 24) correspondent des organes d'enfichage antagonistes ( 25) qui sont disposés 2509857 dans la platine ( 22). 19 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 18, caractérisé en ce que le capteur ( 1) en for- me de plaque est muni d'une ouverture ( 27) traversant la plaque ( 12). Dispositif suivant la revendication 19, caracté- risé en ce que, pour la formation d'un contrôleur de pression d'écoulement ou de pression différentielle, l'ouverture ( 27) est reliée à un tronçon ( 6 ') de conduite du fluide dans la- quelle règne une pression (P 2) différente de la pression (Pi) du fluide arrivant dans l'espace de membrane ( 19). 21 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 10 à 19, caractérisé en ce que, dans le fond de la chambre à membrane ( 17), il est disposé une vis de réglage ( 28) pouvant être manipulée de l'extérieur et contre la- quelle s'appuie un ressort de compression ( 29) qui, de son côté, maintient contre la membrane ( 14) un doigt de pres- sion ( 30). 22 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 10 à 19, caractérisé en ce que, dans le fond de la chambre à membrane ( 17), il est disposé une vis de réglage ( 31) pouvant être manipulée de l'extérieur, pour le réglage du point de commutation et de l'hystérésis de commutation. 23 Dispositif suivant la revendication 22, caracté- risé en ce que la vis de réglage ( 31) s'étend, avec une extrémité ( 32) s'amincissant coniquement dans un canal ( 33) qui s'amincit aussi coniquement et débouche dans l'espace de membrane ( 19), ce canal comportant une dérivation ( 34) débouchant à l'air libre. 24 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 10 à 19, caractérisé en ce que, dans le fond de la chambre à membrane ( 17), il est prévu un réservoir de fluide ( 35). Dispositif suivant la revendication 24, caracté- risé en ce que la section transversale de l'ouverture d'en- trée ( 36) du réservoir de fluide ( 35) est plus petite que celle de l'ouverture de sortie -( 37) débouchant dans l'espa- ce de membrane ( 19).