Brevet FR2536170A1 — publié le 19840518

L 2536 1 70 - 1 - La présente invention concerne un pressostat à diaphragme pour le contrôle de petits gradients de pres- sion. On sait qu'il existe actuellement sur le marché plusieurs types de pressostats à diaphragme, différemment structurés, qui sont destinés à la détection et/ou à la signalisation et/ou à la compensation automatique des gra- dients ou variations de pression qui peuvent se produire dans divers circuits ou appareils. Ces pressostats sont pourvus, en tant qu'élément commun, d'un diaphragme qui sépare deux chambres contig Ues, chacune desquelles est en communication avec une zone spé- cifique de l'appareil ou du circuit qui doit être con- trôlé Le diaphragme en question se déforme de manière sen- siblement proportionnelle aux différences de pression qui peuvent se produire entre les deux chambres précitées et par sa même déformation il actionne des organes de signa- lisation et/ou d'intervention Typiquement, le diaphragme entraîne un ou plusieurs éléments électriquement conduc- tifs et par ladite déformation arrange ces derniers de ma- nière que des contacts électriques puissent être reliés entre eux Ceux-ci sont connectés par exemple à des lampes témoin ou à des organes d'arrêt des dispositifs qui peu- vent être la cause de ces différences de pression. L'inconvénient le plus grave du point de vue tech- nique de ces pressostats réside en ce que ceux-ci, quand ils sont de petites dimensions et ont une structure rela- tivement simple, ne sont pas en mesure de détecter des gra- dients de pression particulièrement faibles, par exemple de quelques millibars En outre, quand les pressostats à diaphragme du type précité doivent détecter des gradients de pression relativement bas, ils ont des irrégularités et 25361 70 -2- des incertitudes de fonctionnement qui réduisent grande- ment leur fiabilité en particulier en ce qui concerne la constance de leurs détections dans le temps. Cette situation est négative du point de vue technique étant donné qu'elle réduit les possibilités d'appliquer ces types de pressostats à tous les appareils d'utilisation courante, même à usage ménager, auxquels les pressostats en question pourraient être particulière- ment utiles Par exemple, le contrôle du degré de fonctionne- ment d'un aspirateur à poussière par effet de l'encrasse- ment du sachet-filtre, ou le contrôle du fonctionnement d'une hotte d'aspiration ou encore le contrôle du niveau de réservoirs divers pourraiet être avantageusement ef- fectués au moyen de petits pressostats à diaphragme con- nectés à des lampes témoin en mesure de signaler à un u- tilisateur quelconque une anomalie de fonctionnement. Des essais pratiques ont prouvé que les pressos- tats actuellement connus s'adaptent difficilement à des ambiances de travail o existent des facteurs polluants, tels que la poussière, les vapeurs d'hydrocarbures et similaires, lesquels peuvent empêcher le passage du cou- rant en correspondance des contacts électriques La même situation se produit quand ils sont introduits dans un fluide de travail, par exemple certains types d'huile, qui a une capacité partielle d'isolement électrique. La présente invention a justement pour tâche la mise en oeuvre d'un pressostat à diaphragme pour le contrôle de petits gradients de pression pourvu d'une sensibilité élevée et de grande fiabilité et en outre de structure très simple et qui peut être exécuté à un bas prix de revient par les industries du secteur. 3- Dans le cadre de cette tâche technique c'est un important objet de la présente invention de réaliser un pressostat à diaphragme de dimensions très réduites, de manière qu'il peut être aisément mis dans des circuits ou dispositifs divers. Un autre important objet de l'invention est de réaliser un pressostat en mesure de fonctionner sans aucun inconvénient dans n'importe quelle ambiance ou fluide de travail. La tâche technique mentionnée plus haut est at- teinte par un pressostat à diaphragme pour le contrôle de petits gradients de pression comportant, dans un corps conteneur en communication avec l'extérieur au moyen de conduits:-un diaphragme élastiquement déformable supporté aux bords par ledit corps et séparant lesdits conduits l'un de l'autre, au moins un petit disque de matière élec- triquement conductive engagé du moins par contact avec l'une des faces dudit diaphragme, et des contacts électri- ques supportés par ledit corps et disposés adjacents au- dit petit disque, caractérisé en ce que ledit diaphragme est pourvu d'une portion de travail disposée à l'ext 6 rieuir de la zone du diaphragme en contact-avec ledit petit dis- que et ayant une faible épaisseur, et en ce qu'on prévoit, du moins en correspondance dudit corps, des éléments de support et de guidage dudit diaphragme destinés à empêcher des déformations irrégu 2 ières de ladite portion de travail. D'autres caractéristiques et avantages ressorti- ront plus clairement de la description détaillée de for- mes d'exécution préférées de l'invention, données à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins an- nexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale, selon la ligne 25361 70 -4- I-I de la figure 2, du pressostat objet de l'invention; la figure 2 est une vue de dessous du pressostat de la figure 1; la figure 3 montre, en coupe, la structure du diaphrag- me du pressostat représenté sur la figure 1; la figure 4 est une vue schématique et en position iso- lée des éléments qui déterminent le fonctionnement du pressostat; la figure 5 montre globalement et en coupe une variante du pressostat à diaphragme représenté sur les figures précédentes; et la figure 6 est une vue très schématique d'une autre variante du pressostat suivant l'invention. En se référant à la forme d'exécution illustrée sur les figures 1 à 4, le pressostat à diaphragme selon la présente invention est globalement indiqué en 1 Il comporte, dans ses grandes lignes, un corps ou coque 2 défini par deux demi-coques susceptibles de s'engager l'une avec l'autre de manière étanche: une première demi-coque 3 et une deuxième demi-coque 4 A l'intérieur du corps 2 les demi-coques 3 et 4 définissent respectivement une pre- -mière chambre 5 et une deuxième chambre 6 séparées l'une de l'autre de manière étanche par un diaphragme 7 de tra- vail. La première chambre 5 et la deuxième chambre 6 sont en communication avec l'extérieur du corps 2 au moyen respectivement d'un premier conduit 5 a et d'un deuxième conduit 6 a débouchant en positions espacées l'une de l'autre Il faut remarquer en outre que la deuxième chambre est pourvue de contacts électriques 8 aboutissant à l'extérieur du corps 2 Les contacts électriques 8 peu- -5- vent être reliés entre eux au moyen d'un petit disque 9 métallique associé au diaphragme 7 En outre, toujours selon la forme d'exécution représentée sur les figures 1 à 4, la deuxième chambre 6 est traversée par un res- sort de compression 10. Avantageusement, tel que représenté sur-la fi- gure 3, le diaphragme 7 est pourvu d'une portion centra- le 11 sensiblement en forme de dôme et contre-formée par rapport à la zone centrale 12 du petit disque 9 La portion centrale 11 du diaphragme 7 est en outre munie d'un prolongement 13 en forme de doigt, sus/ceptible de pénétrer dans un trou 14 central au petit disque 9. Les bords de la portion centrale 11 du diaphrag- me 7 se continuent par une portion en forme de disque 15 qui va décroissant en épaisseur jusqu'en correspondance d'un épaississement de bord 16, se développant globalement en anneau toroidal. La partie la plus mince de la portion en forme de disque 15 qui est comprise entre le bord 19 du petit disque 9 et l'épaississement de bord 16 représente, dans le diaphragme 7, une portion de travail 17 particulière- ment sensible aux efforts appliqués au même diaphragme. La figure 1 montre que le diaphragme 7 est ser- ré de manière étanche par les demi-coques 3 et 4 direc- tement en correspondance de son épaississement de bord 16. En outre, le diaphragme 7 est maintenu en con- tact avec le petit disque 9 non seulement par l'introduc- tion du prolongement 13 dans le trou 14, ayant surtout une fonction de centrage, mais aussi par le ressort 10 qui pénètre dans la zone centrale 12 en forme de dôme du petit disque 9 poussant légèrement ce derniercontre la portion centrale correspondante Il du diaphragme 7. -6 - On prévoit avantageusement des éléments de sup- port et de guidage du diaphragme 7 destinés à empêcher toute possible déformation irrégulière du diaphragme 7 en général et de la portion de travail 17 en particulier. Ces éléments de support et de guidage sont obtenus grâce à l'encastrement sans encollage de la portion centra- le 11 sur la zone centrale 12, aux dimensions en sens ra- dial du petit disque 9, et en particulier grâce à la pré- sence d'un ressaut annulaire de support 18 faisant sail- lie de la deuxième demi-coque 4 à proximité de l'apaississement de bord 16. En effet, tel que représenté schématiquement sur la figure 4, le ressaut annulaire de support 18 isole dans la portion de travail 17 du diaphragme 7 la partie de celui-ci la plus proche de l'ér-aississemnent de bord 16. De préférence, la partie de la portion de tra- vail 17 comprise entre le ressaut annulaire de support 18 et le bord 19 du petit disque 9 possède des dimensions bien définies: le rapport entre le diamètre du petit dis- que 9 et la distance diamétrale intérieure du ressaut annulaire de support 18 est égale ou supérieur à 0,9. En outre, on prévoit de préférence que le rap- port entre le diamètre du petit disque 9 et le diamètre de la portion en forme de disque 15 touchant à l'épaississement de bord 16, soit égal ou inférieur à 0,8. Pour plus de clarté, on précise en outre que le diaphragme 7 a de préférence, en correspondance de la por- tion de travail 17, une épaisseur de 0,2 mm et que le m 8- me diaphragme est obtenu de préférence en élastomère au silicone. La figure 1 montre encore que le ressort 10 est 25361 70 -7- logé, en correspondance de son extrémité opposée à celle introduite dans la zone centrale 12 du petit disque 9, dans un élément en forme de manchon 20 creux et pourvu à son extérieur d'une portion filetée 21, qui pénètre dans la deuxième demi-coque 4, et d'une portion élargie 22 qui est la continuation de la portion filetée 21 et qui est pourvue à son extrémité d'un rebord 23 assurant l'é- tanchéité avec la deuxième demi-coque 4. La fermeture du corps 2 est complétée au moyen d'ergots 24 susceptibles de pénétrer à encastrement per- manent dans les demi-coques 3 et 4. Le fonctionnement du pressostat à diaphragme selon la forme d'exécution décrite ci-dessus est le sui- vant. Le corps ou coque 2 est arrangé fermé et les contacts 5 a et 6 a sont reliés séparément aux zones qui doivent être contrôlées, quanta Uxdifférences réciproques de pression En particulier, le premier canal 5 a est re- lié à celle des deux zones qui est prévue atteindre une pression supérieure par rapport à celle à laquelle le deuxième canal 6 a est relié. En condition d'assemblage le ressort 10 main- tient le petit disque 9 séparé des contacts 8 et l'ac- tion du ressort 10 peut être réglée de manière très pré- cise agissant sur le degré de vissage de l'élément en forme de manchon 20. L'étanchéité du pressostat est assurée grâce à l'engagement à vis du manchon 20 avec la deuxième demi- coque 4, grâce à la présence du rebord 23 qui agit entre ledit manchon 2 Net ladite deuxième demi-coque 4 et à la présence du ressaut de bord 16 du diaphragme 7 ser- ré entre les demi-coques 3 et 4. -8- Quand une surpression se produit dans -la pre- mière chambre 5 par rapport à la deuxième chambre 6, le diaphragme 7-se déforme élastiquement jusqu'à porter le petit disque 9 sur les contacts 8, de manière que des organes appropriés de signalisation ou d'intervention sont activés. La déformation élastique du diaphragme 7 est très précise et régulière du fait qu'il est guidé, pen- dant ses déformations, par le ressaut-annulaire de sup- port 18, disposé très proche du bord 19 du petit disque 9. Ce résultat est atteint grâce également au cen- trage très précis existant entre le petit disque 9 e le diaphragme 7, à la présence du prolongement 13, ainsi qu'à l'absence d'autres éléments, comme par exemple de la colle, entre le petit disque 9 et le diaphragme 7. En se référant à la figure 5 on décrit maintenant une variante du pressostat selon l'invention,globalement indiqué en 100 Le pressostat 100 comporte un corps 101 divisé en trois portions: une portion centrale 102 et deux portions d'extrémité indiquées respectiment en 103 et 104 Les portions 102, 103 et 104 sont agrafées entre elles au moyen d'une collerette centrale 105. La première portion d'extrémité 103 est pour- vue d'un premier conduit coaxial 106 débouchant dans une expansion intérieure 107 du corps 101 Tel que représen- té sur la figure, le premier conduit 106 est partiellement fileté. La deuxième portion d'extrémité-104 est pourvue d'un deuxième conduit 108 débouchant dans l'expansion in- térieure 107 du corps 101 du c 8 té opposé par rapport au premier conduit 106 Un diaphragme 109, de travail, est introduit et serré entre la première portion d'extrémi- 2536 1 70 g _ té 103 du corps 101 et la portion centrale 102 de ce der- nier; ce diaphragme de travail 109 est aminci et élasti- quement déformable, tel que celui déjà décrit en se réfé- rant aux figures 1 à 4 Les mêmes analogies sont valables en ce qui concerne le type d'engagement entre le diaphrag- me 109 de travail et le corps 101. De son côté tourné vers le deuxième conduit 108, le diaphragme de travail 109 est associé à un petit dis- que 110 de matière électriquement conductive, tandis que de son autre côté il est associé à un petit plateau addi- tionnel qui est également sensiblement contre-formé par rapport au diaphragme 109 de travail Tant le petit dis- que 110 que le petit plateau additionnel-111 sont en en- gagement direct avec un ressort d'étalonnage 112,agissant sur le petit plateau additionnel 111, et avec un ressort de compression 113, agissant sur le petit disque 110 et opposé au ressort précédent Le ressort d'étalonnage 112 repose sur une vis sans tête 114,d'étalonnage,creusée au centre et susceptible d'être vissée dans le premier con- duit 106, tandis que le ressort 113 est supporté par une portion en forme de r Tanchon 11 obtenue d'une seule pièce avec la portion centrale 102 du corps 101 La figure -5 montre que le nanchon 115 est uni à la portion centrale 102 au moyen d'ailettes 116 disposées par exemple à 1200 l'une de l'autre Sur la portion en forme de manchon 115 s'enga- gent des contacts électriques 117 qui traversent la por- tion centrale 102 et sont courbés de manière qu'ils peu- vent se placer voisins du petit disque 110; ils sont de matière électriquement conductive. Entre la deuxième portion d'extrémité 104 et la portion centrale 102 du corps 101 est serré un autre diaphragme 118 en forme de serpentin Le deuxième diaphrag- - me 118 est tout simplement un diaphragme déformable sus- ceptible de renfermer de manière étanche, conjointement avec le diaphragme 109 de travail, une zone 119 inté- rieure au corps 101 dans laquelle se trouvent les contacts électriques 117 et le petit disque 110. Selon une autre forme d'exécution du pressostat suivant l'invention, représentée sur la figure 6, le deuxième diaphragme 118 est égal au diaphragme de tra- vail 109; il est par exemple aplati et également asso- cié à un petit plateau additionnel 111, disposé contre l'action d'un ressort supplémentaire 112 a. Tel que représenté sur la figure 6, quand les diaphragmes 109 et 118 sont égaux entre eux, il est avantageux d'introduire dans la zone 119 un bâti solidai- re du petit disque 110 et comportant une plaque de base unie au petit disque 110 au moyen d'entretoises 121. Tant sur la figure 5 que sur la figure 6 la zone 119 de l'expansion intérieure 107 est une chambre étanche qui peut être avantageusement remplie d'un fluide appro- prié quelconque, notamment d'un fluide qui n'empêche pas, mais au contraire favorise le passage du courant entre les con tacts électriques 117 et le petit disque 110, quand ce dernier s'étend sur lesdits contacts. Après son assemblage, le corps 101 comporte une zone intérieure 119 complètement isolée du fluide dans lequel le pressostat 100 travaille L'isolement est obtenu grâce au diaphragme de travail 109 et au deuxième diaphrag- me 118 Dans cette zone intérieure 119 sont logés les organes les plus sensibles à une ambiance défavorable, c'est-à-dire les contacts électriques 117 et le petit dis- que 110 Toutefois, la présence de cette zone intérieure isolée étanche n'entrave pas le travail du pressostat é- il - tant donné que les différences de pression d'une part a- gissent directement sur le diaphragme 109 de travail à travers le premier conduit 106 et d'autre part agis- sent sur le même diaphragme 109 par l'intermédiaire du fluide qui se trouve à l'intérieur de la zone 119. Le fluide peut être de type incompressible, com- me par exemple des types particuliers d'huiles, quand les pressions en jeu sont assez élevées, ou tou t simplement de l'air, en cas deboes Ep ressions. En variante, tel que représenté sur la figure 6, le deuxième diaphragme 118 est relié directement au diaphragme 109 de travail au moyen dudit bâti formé de la plaque 120, les entretoises 121 et le petit disque 110. Dans ce cas, même quand des gradients de pression élevés sont en jeu, la zone intérieure 119 est remplie seulement d'air étant donné qu'elle ne peut être qu'à volume abso- lument constant. Comme le montre la figure 5, l'étalonnage du pressostat 100 peut être effectué aisément au moyen de la vis sans tête 114 qui agit sur le ressort d'étalonnage 112 Celui-ci agit en direction des contacts électriques 117 et a beaucoup de possibilités de graduation grâce à la présence du ressort 113, opposé au ressort d'étalonna- ge 112. Les deux ressorts 112 et 113 peuvent être prévus de manière que leurs constantes élastiques puissent main- tenir constants la sensibilité et l'étalonnage du pres- sostat indépendamment des variations de la température de l'ambiance o celui-ci est mis, moyennant compensation des dilatations thermiques. L'invention atteint les buts visés. Il faut remarquer que de nombreux essais prati- 2536 1 70 12 - ques ont prouvé que le pressostat selon l'invention est en mesure de détecter avec beaucoup de précision et constan- ce dans le temps même des pressions de l'ordre de 1 à 2 millibars, c'est-à-dire des pressions très faibles. L'invention est susceptible de nombreuses modi- fications et variantes sans que l'on sorte pour autant de son cadre de protection Par exemple le ressort 10 peut être éliminé, les contacts 8 et 117 peuvent être ar- rangés de manière différente et-même disposés dans les deux dites chambres 5, 6; 107, 119. Le pressostat peut être également monté en po- sition renversée par rapport au montage représenté sur les figures et peut être pourvu sur sa surface extérieu- * re de moyens d'engagement à encastrement, tels que par exemple des ailettes destinées à être introduites dans des rainures appropriées. Tous les détails peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents. Pratiquement les matériaux employés, les formes et les dimensions peuvent être quelconques suivant les nécessités. 2536 1 70 13 - RE V E N D CAI CATI ONS 1 Pressostat a diaphragme pour le contrôle de pe- tits gradients de pression, comportant, dans un corps contenant ( 2) en communication avec l'extérieur au moyen de conduits ( 5 a 6 a): un diaphragme élastiquement défor- mable ( 7) supporté aux bords par ledit corps ( 2) et sépa- rant -les conduits ( 5 a 6 a) l'un de l'autre, au moins un petit disque ( 9) de matière électriquement conductive engagé du moins par contact avec l'une des faces du dia- phragme ( 7), et des contacts électriques ( 8) supportés par le corps ( 2) e disposés adjacents audit petit dis- que ( 9), caractérisé en ce que ledit diaphragme ( 7) est pourvu d'une portion de travail ( 17) disposée à l'extérieur de la zone du diaphragme ( 7) en contact avec ledit petit disque ( 9) et ayant une faible épaisseur, et en ce qu'on prévoit, du moins en correspondance dudit corps ( 2), des éléments de support et de guidage du diaphragme ( 7) des- tinés à empêcher des déformations irrégulières de ladite portion de travail ( 17). 2 Pressostat à diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le petit disque ( 9) est engagé au centre avec le diaphragme ( 7) et en ce que lesdits é- léments de support et de guidage comportent un ressaut annulaire ( 18) faisant saillie du corps ( 2) et engageant par contact le diaphragme ( 7) à proximité du bord ( 19) du petit disque ( 9). 3 Pressostat à diaphragme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre du petit disque ( 9) et la distance diamétrale intérieure dudit ressaut annulaire ( 18) de support est égale ou supérieure à 0,9. 4 Pressostat à diaphragme selon la revendication 1, 25361 O 14- caractérisé en ce que le diaphragme ( 7) a une épaisseur qui va décroissant du centre vers le bord en correspon- dance duquel est prévu un épaississement de bord ( 16). Pressostat à diaphragme selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit de bord ( 16) est serré entre deux portions contig Ues du corps ( 2) , cet épaississement ( 16) formant une garniture étanche. 6 Pressostat à diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit diaphragme ( 7) a, au centre, un profil en forme de d 8 me ( 11) sensiblement contre- formé par rapport à celui d'une zone centrale ( 12) du pe- tit disque ( 9), et en ce que dans ladite zone centrale ( 12) est introduit un ressort de compression ( 10) agissant d'une part sur le petit disque ( 9) en direction du diaphraj me ( 9) et d'autre part supporté par un élément en forme de manchon ( 20) engagé avec ledit corps ( 2). 7 Pressostat à diaphragme selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément en forme de manchon ( 20) est supporté par des moyens a vis ( 21 22) dans le- dit corps ( 2) et est pourvu d'un rebord étanche ( 23)s'enga geant avec ledit corps ( 2). 8 Pressostat à diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps ( 2) est défini par deux demi-coques ( 3 4) engagées l'une dans l'autre par encas- trement permanent au moyen d 'ergots ( 24). 9 Pressostat à diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps ( 101) a à son intérieur un deuxième diaphragme ( 118) qui est engagé par le même corps en position propre à isoler de manière étanche, conjointement avec le diaphragme de travail ( 109) la zone, intérieure ( 119) audit corps ( 101) dans laquelle sont in- troduits le petit disque ( 110) et les contacts électri- -15- ques ( 117). Pressostat à diaphragme selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit corps ( 101) comporte trois portions ( 102, 103, 104) et en ce que ledit diaphragme de travail ( 109) est serré entre la portion centrale ( 102) et une première portion d'extrémité ( 103), alors que le deuxième diaphragme ( 118) est serré entre la portion cen- trale ( 102) et la deuxième portion d'extrémité ( 104). 11 Pressostat à diaphragme selon la revendication 9, caractérisé en ce que le deuxième diaphragme ( 118) a une section sensiblement en forme de serpentin. 12 Pressostat à diaphragme selon les revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le diaphragme de travail ( 109) est en contact, du côté opposé au petit disque ( 110), avec un petit plateau additionnel ( 111) engagé par un ressort d'étalonnage ( 112) qui agit en direction des contacts électriques ( 117) et supporté, du côté opposé par rapport audit petit plateau additionnel ( 111), par une vis sans tête ( 114), d'étalonnage, creusée au centre et susceptible d'être vissée dans un conduit ( 106) dudit corps ( 101). 13 Pressostat à diaphragme selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans ladite zone intérieure ( 119) du corps ( 101) définie par le diaphragme de travail ( 109) et par le deuxième diaphragme ( 118) est 'introduit un bâti rigide ( 120 121) solidaire du petit disque ( 110) et en ce que tant le diaphragme de travail ( 109) que le deuxième diaphragme ( 118) sont sensiblement aplatis et en contact, aux deux côtés opposés, avec ledit bâti ( 120 121). ,**ót,o