Brevet FR2586476A1 — publié le 19870227

L'invention concerne un dispositif pour transmettre des mouvements mécaniques représentant des grandeurs de mesure à partir d'une enceinte antidéflagrante, isolée d'une atmosphère environnante susceptible d'explosion et/ou inversement, en particulier, un dispositif antidéflagrant pour la transformation de grandeurs mécaniques telles qu'une course ou une force, en grandeurs électriques telles qu'une intensité ou une tension, ou inversement, en particulier, pour les applications à la mesure et à la régulation, dispositif qui comprend, d'une part, des compo- sants électriques pouvant être alimentés par une énergie électrique, (intensité et/ou tension), et,d'autre part, des composants mécaniques pouvant être sollicités par une énergie mécanique telle qu'une énergie pneumatique ou hy- draulique, ainsi qu'un blindage résistant à la pression destiné à éviter la mise à feu d'une atmosphère environ- nante susceptible d'explosion qui entoure le dispositif sous l'effet de l'énergie électrique. Dans la technique de mesure et de régulation industrielle, on trouve fréquemment des dispositifs dans lesquels des grandeurs mécaniques, telles qu'une course ou une force, sont traduites par des grandeurs électriques telles qu'une tension, une intensité ou une résistance, ou bien dans lesquels, inversement,des grandeurs électriques sont tra- duites par des mécaniques. Les dispositifs de ce type que l'on trouve fréquemment sont, par exemple, les transduc- teurs électropneumatiques IP ou PI (transducteurs intensité/ pression ou pression/intensité), des régulateurs électro- pneumatiques de positionnement de vannes, ou appareils équivalents. Comme composants électriques pour la transfor- mation de grandeurs de course en grandeurs électriques, on trouve fréquemment des bandes DMF, un générateur à effet Hall ou le transformateur différentiel tandis que, dans le cas o des grandeurs électriques doivent être transformées en une force, on utilise fréquemment la bobine mobile ou l'électro-aimant, la bobine mobile ayant l'avantage de produire une force exactement proportionnelle à l'intensité qui la parcourt. Des dispositifs, instruments et appareils du genre en question sont fréquemment utilisés dans des espaces d'ex- ploitation ou de travail dans lesquels il peut se former involontairement des mélanges gazeux susceptibles d'ex- plosion. Pour cette raison, l'exploitant de l'installation exige des mesures qui garantissent qu'en aucune circons- tance, il ne pourra se former l'énergie initiale nécessai- re pour mettre à feu l'atmosphère environnante susceptible d'explosion. Certaines possibilités de résolution de ce problème consistent, d'une part, dans le fait que l'appareil considéré est réalisé avec une plus grande sécurité, cependant que, par une configuration appropriée des trajets de courant et par le choix de la tension de service, on fait en sorte que l'énergie initiale nécessaire pour la mise à feu éventuelle du mélange et qui peut revêtir, par exemple, la forme d'étincelles ou de hautes températures superficielles, ne puisse se produire en aucun point des composants électriques comme, par exemple, la bobine mobile, etc. Un autre moyen d'atteindre l'effet désiré consiste à prévoir, soit un blindage avec balayage protecteur, soit un blindage résistant à la pression. Les formes de réalisa- tion blindées ont l'avantage de permettre d'utiliser de hautes énergies électriques, de sorte que, par exemple, l'encombrement des composants électriques peut être réduit dans une certaine mesure comparativement à la forme de réalisation à sécurité intrinsèque précitée qui comporte une configuration appropriée des trajets de passage du courant, etc. Toutefois, dans chaque cas, la forme de réalisation à sécurité intrinsèque déjà décrite aussi bien que la forme de réalisation sous blindage résistant à la pression, présentent l'inconvénient de conférer au dispo- sitif présentant cette réalisation un encombrement consi- dérable et un poids considérable. Le problème décrit ci- dessus se présente naturellement plus particulièrement dans la forme décrite dans le cas du dispositif antidéfla- grant du genre en question qui a été souligné particuliè- rement au début; il se présente sensiblement aussi dans les dispositifs du genre général, dans lesquels il s'agit de permettre la transmission de mouvements mécaniques a partir d'espaces antidéflagrants, à l'intérieur desquels il peut se former une énergie de mise à feu, par exemple, d'une autre façon que par voie électrique, par exemple, par voie thermique ou par formation d'étincelles. L'invention se donne donc pour but de créer un dispositif du genre cité au début qui, dans le genre général, per- mette la transmission antidéflagrante de mouvements méca- niques à travers des cloisons et, en particulier, dans le genre spécial, en garantissant une excellente sécurité contre le passage des étincelles, qui élimine les problèmes relatifs au volume, à l'encombrement etau poids des dis- positifs sous blindage résistant à la pression qui se posaient jusqu'à présent. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le volume est séparé de l'environnement susceptible d'ex- plosion par une cloison qui est traversée par une ouver- ture dans laquelle est disposé, d'une façon présentant une sécurité contre le passage des étincelles, un organe méca- nique librement mobile, dépourvu de frottement, en parti- culier par le fait que les composants électriques, d'une part, et les composants mécaniques, d'autre part, sont réunis pour former respectivement deux sous-ensembles séparés l'un de l'autre dans l'espace par une cloison; que le sous-ensemble électrique est logé dans une première 4 2586476 chambre réalisée sous une forme antidéflagrante et pro- tégée sous blindage résistant à la pression, dont la paroi est formée au moins en partie par la cloison; que le sous- ensemble mécanique est disposé dans un volume qui est en communication avec l'atmosphère environnante par une liaison antidéflagrante; et que la cloison est traversée, sans risque de passage des étincelles, par un organe méca- nique qui permet la transmission à faible frottement d'un mouvement mécanique entre la première chambre et ledit volume et qui est disposé de manière à pouvoir se déplacer librement dans une ouverture. Une forme préférée de réalisation de l'invention prévoit que le volume qui est en liaison non antidéflagrante avec l'atmosphère environnante est constitué par une deuxième chambre qui est séparée de la première chambre par la cloison. Dans cette construction, il peut également être prévu que la première chambre soit entourée par la deuxième chambre. L'invention propose en outre éventuellement que la première et la deuxième chambres soient disposées l'une à côté de l'autre. Une autre forme de réalisation de l'invention prévoit que l'organe mécanique est disposé dans l'ouverture en formant un joint à fente avec cette ouverture. Selon l'invention, il peut également être prévu que le joint à fente revête la forme d'un joint à labyrinthe. Dans cette construction, l'invention propose que l'ouverture soit constituée par un perçage de section cylindrique. Une autre forme de réalisation de l'invention prévoit que l'organe mécanique est constitué par une tige de trans- mission. L'invention propose également que la tige de transmission soit montée mobile en rotation dans l'ouverture. Une autre forme de réalisation de l'invention est carac- térisée en ce que la tige de transmission est disposée mobile en translation longitudinale dans l'ouverture. Selon l'invention, il peut également être prévu que la tige de transmission est disposée dans l'ouverture de ma- nière à pouvoir basculer autour d'un point de basculement, c'est-à-dire de manière à être mobile en mouvement angu- laire dans n'importe quelle direction autour du point de basculement. Dans cette construction, l'invention prévoit éventuellement que la tige de transmission peut osciller autour d'un axe de basculement. Une autre forme de réalisation de l'invention se caracté- rise par le fait que la tige de transmission possède une section sensiblement circulaire. Selon l'invention, il peut être prévu que la tige de trans- mission est plus mince dans ses régions situées à proximité des extrémités du perçage cylindrique que dans sa région centrale, laquelle est située à proximité du milieu longi- tudinal du perçage, garantit la sécurité contre le passage des étincelles et renferme virtuellement l'axe de bascu- lement de la tige de transmission. En outre, selon l'invention, il peut être prévu que les régions minces de la tige de transmission se raccordent à la région centrale plus épaisse par des régions de transition coniques, présentant une symétrie de rotation par rapport à l'axe central longitudinal de la tige de transmission. L'invention propose éventuellement également que l'axe de basculement de la tige de transmission se trouve au milieu longitudinal de l'ouverture. Finalement, une autre forme de réalisation de l'invention est caractérisée par le fait que la tige de transmission est supportée par une articulation à ressorts croisés agencée en dehors du perçage. L'invention repose sur le fait surprenant que l'on parvient à éliminer totalement les problèmes qui, dans l'état de la technique, se posent dans les dispositifs antidéflagrants du genre restreint, par le fait qu'on renonce à enfermer globalement l'ensemble du dispositif sous blindage résis- tant à la pression et, qu'en remplacement, on réunit les composants mécaniques, d'une part, et les composants élec- triques, d'autre part, en deux sous-ensembles séparés dont seul le sousensemble électrique doit être protégé sous blindage résistant à la pression, ce qui a pour effet des spécifications de volume et de poids d'autant plus réduites. La transmission du mouvement mécanique nécessaire à tra- vers la cloison, qui sépare les deux sous-ensembles confor- mément au principe de l'invention, est assurée par l'organe mécanique monté librement mobile dans l'ouverture et qui forme de préférence, en combinaison avec la paroi interne de l'ouverture, un joint à fente qui, naturellement, doit satisfaire aux spécifications normalisées correspondantes. La transmission correspondante du mouvement mécanique, qui est ainsi réalisée conformément à l'invention, peut aussi 9tre utilisée d'une façon générale, ainsi qu'on l'a repre- senté, pour transmettre, par une liaison antidéflagrante'- des mouvements provenant d'un volume qui peut éventuelle- ment développer une énergie d'allumage pouvant mettre à feu une atmosphère environnante susceptible dlexplOsion et/ou des mouvements qu'il s'agit d'introduire dans un tel volume, et, en outre, naturellement, au total égale- ment dans d'autres cas dans lesquels une grandeur méca- nique doit Atre transmise dtune chambre protégée sous blindage résistant à la pression qui renferme des compo- sants électriques à une chambre qui n'est pas protégée sous blindage résistant à la pression, ou à un volume cor- respondant, et inversement. D'autres caractéristiques et avantages de ltinvention res- sortent de la description qui va suivre, dans laquelle on expose en détail un exemple de réalisation en regard du dessin schématique sur lequel: la fig. 1 représente un exemple de réalisation d'un dispo- sitif selon l'invention, par une vue de dessus et avec le couvercle enlevé; la fig. 2 est une coupe prise selon la ligne II-II de la fig. 1; et la fig. 3 est une vue en coupe prise selon la ligne III-III de la fig. 1, prise dans le sens des flèches, comme dans le cas de la fig. 2. 3o L'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention qui est représenté sur le dessin est constitué par un transducteur de mesure comprenant un dispositif à bobine mobile 10 disposé dans une première chambre 12 et qui constitue un sous-ensemble électrique dans le sens de 8s 2586476 l'invention. Dans une deuxième chambre 16, se trouve un dispositif à fléau 18 qui forme un sous-ensemble mécanique au sens de l'invention, le dispositif à bobine mobile 10 et le dispositif à fléau 18 étant séparés l'un de l'autre par une cloison 20. Comme on peut le voir en particulier sur la fig. 3, un dispositif de réaction 14, qui est re- présenté en détail en coupe sur cette figure, agit sur une plaque de choc du dispositif à fléau 18 au moyen d'air comprimé, d'une façon connue. Le couple qui est exercé sur le dispositif à fléau 18 par le dispositif de réaction 14 est transmis au dispositif à bobine mobile 10 agencé dans la deuxième chambre 12 par l'intermédiaire d'une tige de transmission 24 qui est disposée dans un perçage cy- lindrique 26 de la cloison interposée entre la première chambre 12 et la deuxième chambre 16. Le fléau 18 est monté pratiquement sans frottement au moyen de ressorts-lames 26, pour permettre de cette façon d'ob- tenir une transmission sans frottement du couple entre le dispositif de réaction 14 et le dispositif à bobine mobile au moyen du fléau 18. La tige de transmission 24 est disposée librement mobile et avec jeu dans le perçage 26 cependant que, dans la région centrale de la tige de trans- mission 24, dans laquelle cette tige est plus épaisse que dans ses régions situées aux extrémités du perçage 26, région qui est située au milieu longitudinal de l'ouver- ture ou du perçage cylindrique 26, il se formez entre la tige de transmission 24 et la paroi interne du perçage 26, une fente telle que le joint à fente ainsi obtenu corres- ponde, en ce qui concerne le rapport de la longueur de la fente à la largeur de la fente, aux spécifications DDE applicables pour les appareillages électriques protégés contre le grisou et antidéflagrants (DIN EN 50018) ou à d'autres dispositions étrangères correspondantes (CSA, FM, UL, etc.). Ceci est garanti dans l'exemple de réalisation représenté, par le fait que le fléau 18 présente la tige de transmission cylindrique 24 qui est disposée dans le perçage cylindrique 26 de forme allongée qui traverse la cloison 20-et dans une douille 28 qui fait suite à ce perçage, la tige de transmission 24 présentant une forme renflée dans la région de son axe de basculement pour ré- duire la largeur de la fente, comme ceci a déjà été décrit plus haut. Grace au fait que l'exemple de réalisation représenté com- prend la première chambre 12 enfermée sous blindage résis- tant à la pression et destinée à recevoir le dispositif à bobine mobile 10, c'est-à-dire à recevoir le sous-ensem- ble électrique, la deuxième chambre 16, non enfermée sous blindage résistant à la pression, qui est destinée à rece- voir le dispositif de réaction 14, c'est-à-dire le sous- ensemble mécanique, ainsi que la cloison séparatrice 20, traversée par la tige de transmission 24 qui est disposée avec faible frottement et librement mobile dans le perçage 26, et avec une constitution appropriée de la fente ménagée entre la tige de transmission 24 et la paroi interne du pergage 26, on est certain, avec une longueur de fente suffisamment grande et une largeur de fente suffisamment réduite, d'éviter fiablement le passage d'une énergie de mise à feu. Il suffit donc d'enterrer une seule partie d'un appareil de réglage ou équivalent sous un blindage résis- tant à la pression, tout en assurant une protection anti- déflagrante illimitée. La transmission d'une grandeur mécanique au moyen d'une tige de transmission qui passe à travers un pergage cylin- drique ou équivalent qui a été décrite plus haut peut être également utilisée dans d'autres cas dans lesquels on a à transmettre une grandeur mécanique d'une chambre enfermée sous blindage résistant à la pression qui contient, par exemple, des composants électriques,à une chambre non enfermée sous blindage résistant à la pression, ou in- versement. Les caractéristiques de l'invention qui ont été décrites dans la description donnée ci-dessus, sur le dessin ainsi que dans les revendications,peuvent être essentielles, aussi bien séparément que dans n'importe quelle combinai- son pour la réalisation de l'invention dans ses diverses formes de réalisation. il Revendications 1. Dispositif pour transmettre des mouvements mécaniques représentant des grandeurs de mesure à partir d7une enceinte antidéflagrante, isolée d'une atmosphère environ- nante susceptible d'explosion et/ou inversement, en par- ticulier, un dispositif antidéflagrant, pour la transformas tion de grandeurs mécaniques telles qu'une course ou une force, en grandeurs électriques telles qu'une intensité ou une tension, ou inversement, en particulier, pour les applications à la mesure et à la régulation, dispositif qui comprend, d'une part, des composants électriques pou- vant être alimentés par une énergie électrique, (intensité et/ou tension), et, dvautre part, des composants mécaniques pouvant être sollicités par une énergie mécanique telle qu'une énergie pneumatique ou hydraulique,. ainsi qu'un blindage résistant à la pression destiné à éviter la mise à feu d'une atmosphère environnante susceptible d'explosion qui entoure le dispositif sous l'effet de l'énergie élec- trique, caractérisé par le fait que le volume (12) est - séparé de l'environnement susceptible dtexplosion par une cloison (20) qui est traversée par une ouverture (26) dans laquelle est disposé, d'une façon présentant une sécurité contre le passage des étincelles, un organe mécanique (24) librement mobile dépourvu de frottement, en particulier en ce que les composants électriques (lO), d'une part, et les composants mécaniques (14, 12), d'autre part, sont réunis pour former respectivement deux sous-ensembles sépa- rés l'un de l'autre dans l'espace par une cloison (20); en ce que le sousensemble électrique (O10) est logé dans une première chambre (12) réalisée sous une forme anti- déflagrante et protégée sous blindage résistant à la pres- sion, dont la paroi est formée au moins en partie par la cloison; en ce que le sous-ensemble mécanique (14, 18) est disposé dans un volume (16) qui est en communication avec l'atmosphère environnante par une liaison non anti- déflagrante; et en ce que la cloison (20) est traversée, sans risque de passage des étincelles, par un organe mécanique (24) qui permet la transmission à faible frotte- ment d'un mouvement mécanique entre la première chambre (12) et ledit volume (16) et qui est disposé de manière à pouvoir se déplacer librement dans une ouverture (26). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le volume qui est en liaison avec l'atmosphère environnante par une liaison non antidéflagrante est constitué par une deuxième chambre (16) qui est séparée de la première cham- bre (12) par la cloison (20). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la première chambre (12) est entourée par la deuxième cham- bre (16). 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la première chambre (12) et la deuxième chambre (16) sont disposées l'une à côté de l'autre. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe mécanique (24) est disposé dans l'ou- verture (26) de manière à former un joint à fente avec cette ouverture. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le joint à fente est un joint à labyrinthe. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel l'ouverture est constituée par un perçage à section cylindrique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel l'organe mécanique est constitué par une tige de transmission (24). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la tige de transmission (24) est montée mobile en rotation dans l'ouverture (26). 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel la tige de bransmission (24) est disposée mobile en translation longitudinale dans l'ouverture (26). 1l. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel la tige de transmission (24) est disposée dans l'ouverture (26) de façon à pouvoir basculer autour d'un point de basculement. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la tige de transmission (24) peut osciller autour d'un axe de basculement. 13. Dispositif selon le revendication 12 et la revendica- tion 7, dans lequel la tige de transmission (24) possède une section sensiblement circulaire. 14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel la tige de transmission (24) est plus mince dans ses régions situées à proximité des extrémités du pergage cylindrique (26) que dans sa région centrale, laquelle est située à proximité du milieu longitudinal du perçage (26), garantit la sécurité contre le passage des étincelles et renferme virtuellement l'axe de basculement de la tige de trans- mission (24). 15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel les régions minces de la tige de transmission (24) se raccordent à la région centrale renflée par des régions de transi- tion coniques présentant une symétrie de rotation par rapport à l'axe longitudinal central de la tige de trans- mission (24). 16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel l'axe de basculement de la tige de transmission (26) se trouve au milieu longitudinal de l'ouverture (24). 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, dans lequel la tige de transmission (24) est supportée à l'extérieur du perçage (26) au moyen d'une articulation à ressorts croisés agencée en dehors du perçage.