Brevet FR2618595A1 — publié le 19890127

La présente invention concerne le domaine des contacteurs électriques sensibles à la pression. On a déjà proposé de nombreux contacteurs électriques sensibles à la pression. Ceux-ci comprennent pour l'essentiel un module de contact et un module de commande actionné par la pression. Le module de contact comprend généralement deux contacts fixes et un élément de contact mobile en regard des contacts fixes pour relier sélectivement ceux-ci. Le module de commande comprend généralement une membrane soumise à la pression à contrôler, un ressort de rappel à boudin qui sollicite la membrane à l'encontre de ladite pression et transforme la pression en déplacement, et des moyens associés à la membrane qui agissent sur le contact mobile du module de contact pour modifier l'état de celui-ci, lorsque la pression à contrôler dépasse un seuil déterminé. Les contacteurs électriques classiques du type précité, sensibles à la pression, ont déjà rendu de grands services. Ils présentent cependant les inconvénients suivants. D'une part, les contacteurs classiques jusqu'ici proposés ne supportent généralement pas des pressions supérieures à 25 bars. Au-delà des ces pressions la membrane est détériorée. D'autre part, les contacteurs classiques haute pression présentent un encombrement non négligeable. La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients. La présente invention a notamment pour but de proposer un contacteur électrique adapté pour détecter sans dommage des pressions atteignant 200 bars et tolérer des surpressions de l'ordre de 800 bars. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention, grâce à un contacteur électrique sensible à la pression du type comprenant un module de contact et un module de commande actionné par un fluide sous pression et muni d'un organe de rappel, caractérisé par le fait que le module de commande comprend au moins une rondelle du type Belleville, servant d'organe de rappel. La demanderesse a en effet constaté que l'utilisation de rondelle de type Belleville pour former l'organe de rappel permet de contrôler avec précision la force de rappel exercée sur le module de commande même lorsque la pression exercée sur ce module est de tordre de 200 bars, donc d'obtenir un contacteur précis, et de réaliser un contacteur de faible encombrement. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention le module de commande comprend un piston rigide soumis, d'une part, à la pression à contrôler, et sollicité, d'autre part, par l'organe de rappel. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le piston est mobile à translation selon l'axe du contacteur sous l'effet des sollicitations antagonistes de la pression à contrôler et de l'organe de rappel. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention une rondelle plane est intercalée entre deux rondelles de type Belleville afin d'augmenter la fidélité de l'appareil. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un contacteur électrique conforme à une première variante de réalisation de la présente invention, - la figure 2 représente une vue en bout du même contacteur, telle qu'illustrée par la flèche référencée II sur la figure I, et - la figure 3 représente une vue schématique en coupe axiale d'un contateur électrique conforme à une seconde variante de réalisation de la présente invention. Le contacteur illustré sur les figures annexées comprend un module de commande 100 et un module de contact 200. On va dans un premier temps décrire la structure du module de commande 100 illustré sur la figure 1 annexée. Le contacteur électrique possède un axe de symétrie référencé O-O. Le corps du contacteur est formé en combinaison d'un fourreau médian 110, d'un embout 120 et d'un chapeau 210 placés respectivement de part et d'autre du fourreau Il 0. Ces éléments 110, 120 et 210 sont de révolution autour de l'axe O-O. Le fourreau 110 définit une chambre interne 112 apte à recevoir le module de contact 200, ainsi qu'un piston 130 et un organe de rappel associé 140, qui constituent l'essentiel du module de commande 100. Le piston 130 est susceptible de translation, selon l'axe O-O, dans la chambre 112. L'embout 120 est muni d'une jupe cylindrique 122, centrée sur l'axe O-O. La jupe 122 est engagée et immobilisée sur l'extrémité adjacente 111 du fourreau 110. Une étanchéité est définie, par exemple par soudure au plasma, entre l'embout 120 et le fourreau 110. L'embout 120 est muni de plus d'un alésage axial traversant 124 qui débouche dans la chambre 112. La pression à contrôler est appliquée à l'alésage 124. Le piston 130 est de révolution autour de l'axe O-O. Sa périphérie extérieure est étagée. En d'autres termes, le piston 130 est formé par juxtaposition axiale de différents cylindres. Plus précisément encore, selon l'illustration annexée, le piston 130 est formé par juxtaposition axiale de trois cylindres dont la périphérie est référencée respectivement 131, 132, 133. Le rayon de ces cylindres 131, 132, 133 décroit, de l'embout 120 vers l'intérieur de la chambre 112. Le cylindre 131 de plus grand rayon est donc adjacent à l'embout 120. Ainsi, le piston 130 reçoit la pression appliquée à l'alésage 124 sur sa surface 138, transversale à l'axe 0-0. La pression appliquée à l'alésage 124 tend par conséquent à déplacer le piston 130 en éloignement de l'embout 120. Il est de plus défini entre les cylindres 131 et 132 un décrochement 137, radial par rapport à l'axe O-O, dirigé à l'opposé de l'embout 120. Le décrochement 137 peut venir en appui contre un décrochement homologue 116 ménagé sur le fourreau 110, en cas de surpression, pour limiter le déplacement du piston 130. Le décrochement défini entre les cylindres 132 et 133 est référencé 134. I1 sert d'appui à l'organe de rappel 140. De préférence l'embout 120 est muni sur sa face interne 125, transversale à l'axe O-O et dirigée vers le piston 130, d'un évidement cylindrique 126 centré sur l'axe O-O, dans lequel débouche l'alésage 124. L'évidement 126 permet d'appliquer la pression à contrôler sur la face 138 du piston 130, même si celui-ci est adjacent à l'embout 120. La chambre 112 est également étagée. Selon l'illustration de la figure 1 annexée, elle est délimitée principalement par trois portions cylindriques 113, 114 et 115 juxtaposées axialement. La portion cylindrique 113 est adjacente à l'embout 120. Elle est sensiblement complémentaire du cylindre 131 de piston. La portion cylindrique 114 est raccordée au cylindre 113 par le décrochement radial 116. Elle possède un rayon plus petit que la portion 113. Le décrochement 116 est donc tourné vers l'embout 120. La portion cylindrique 114 est sensiblement complémentaire, avec jeu, du cylindre 132 du piston La portion cylindrique 115 enfin est raccordée à la portion 114. Elle possède un évasement nettement supérieur au cylindre 133 de piston et à la portion cylindrique 114. La portion cylindrique 115 de la chambre 112 est munie d'une gorge annulaire 117 qui reçoit un anneau élastique 118, type anneau "Truarc". Une bague 150 en forme de couronne, placée dans la chambre 112, repose contre l'anneau 118, sur la face de celui-ci dirigée vers l'embout 120. L'anneau 118 sert ainsi de butée axiale à la bague 150 en éloignement de l'embout 120. L'organe de rappel 140 est placé dans la portion cylindrique 115 de la chambre 112, entre la bague 150 et le décrochement radial 134 formé entre les segments cylindriques 132 et 133 du piston 130. L'organe de rappel 140 a donc un effet antagoniste à la pression à contrôler. Il tend à déplacer le piston en rapprochement de l'embout 120. L'organe de rappel 140 comprend deux rondelles de type Belleville 141, 142, disposées transversalement à l'axe O-O, sur le segment 133 du piston. En d'autres termes, les rondelles 141, 142 sont réalisées en métal. Elles sont tronconiques et susceptibles de déformation axiale contrôlée sous l'effet d'une contrainte appliquée. Selon l'illustration les rondelles 141, 142 sont placées en sens inverse, concavité en regard. Le cas échéant en variante l'orientation des rondelles 141, 142 pourraît être inversée. La rondelle 141 repose contre le décrochement 134. La rondelle 142 repose contre la bague 150. De plus, selon une caractéristique importante de la présente invention, pour éviter tout déplacement axial relatif entre les bordures adjacentes des rondelles 141, 142, suite à un décalage radial de celles-ci, une rondelle plane 143 est intercalée entre les rondelles 141, 142. Le segment 131 du piston 130 est pourvu d'une rainure annulaire 135 recevant un joint annulaire d'étanchéité 136. Le joint 136 a de préférence une section droite en "X". I1 repose contre la portion cylindrique 113 de la chambre 112. En outre, un joint annulaire 119 repose contre la portée d'appui 116. Le module de commande 100 illustré sur la figure 3 est sensiblement identique à celui illustré sur la figure 1 et précédemment décrit. Cependant, selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la rainure annulaire 135 recevant le joint 136 est ménagée sur le-segment intermédiaire 132 du piston. Le joint 136 repose alors contre la portion cylindrique 114 de la chambre 112. De plus, le segment 131, de plus grand évasement, du piston 130 n'est plus placé dans la chambre 112 proprement dite, mais entre le fourreau 110 et l'embout 120. Ainsi la butée axiale 116 ménagée sur le fourreau 110 contre laquelle vient reposer le décrochement 137 du piston, en cas de surpression, pour limiter le déplacement du piston et éviter toute détérioration de l'organe de rappel 140, est formée en extrémité du fourreau 110. On notera également que selon la figure 3, le joint 119 de surpression est porté par le piston 130 contre le décrochement 137. La structure du module de contact 200, qui sort du cadre de la présente invention, ne sera pas décrite en détail par la suite. On notera cependant que le module de contact 200 comprend deux broches en matériau électriquement conducteur 220, 222 traversant le chapeau 210 parallèlement à l'axe O-O. Le module de contact 200 comprend en outre une couronne 230 fixée dans la chambre 112 du fourreau. La couronne 230 porte deux lamelles fixes de contact 232, 234. Celles-ci sont respectivement en contact avec les broches 220, 222. Un élément de contact mobile 235 se déplace en regard des lamelles 232, 234 pour alternativement relier et séparer celles-ci. L'élément de contact mobile 235 suit les déplacements du piston 130 imposés par la pression régnant dans l'alésage 124. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'élément de contact mobile 235 est fixé sur le piston 130 par une vis 160 avec interposition d'une douille 162 en matériau électriquement isolant. Selon le mode de réalisation illustre sur la figure 3, I'élément de contact mobile 235 est sollicité vers les lamelles de contact 232, 234 par un ressort 236. I1 repose contre un plot 164, en matériau électriquement isolant, porté par le piston 130. Le fonctionnement du contacteur électrique illustré sur les figures annexées est le suivant. Lorsqu'une faible pression est appliquée sur la face 138 du piston 130 par l'alésage 124, l'organe de rappel 140 sollicite le piston 130 en appui contre la face 125 de l'embout 120. Le module de contact 200 est dans un premier état, fermé selon l'illustration annexée, l'élément de contact mobile 235- reliant les deux lamelles 232, 234. Lorsque la pression dans l'alésage 124 augmente, le piston 130 se déplace progressivement par translation axiale en éloignement de l'embout 120 par compression élastique de l'organe de rappel 140. On notera que le joint 136 assure l'étanchéité entre le piston 130 et le fourreau 110 pour éviter tout débordement de fluide sur le module de contact et donc toute pollution de celui-ci. Lorsque le déplacement axial du piston 130 atteint un seuil déterminé. le module de contact change d'état, ouvert selon l'illustration annexée, l'élément de contact mobile 235 étant séparé des lamelles 232, 234. Si la pression augmente encore, la portée 137 définie sur le piston 130 vient reposer contre la portée 116 définie sur le fourreau 110 pour limiter le déplacement du piston et interdire ainsi toute détérioration de l'organe de rappel 140. Le joint 119 interposé entre les portées d'appui 116, 137 assure l'étanchéité en cas de surpression. Lorsque la pression appliquée à l'alésage 124 redescend, l'organe de rappel 140 ramène le contacteur dans l'état initial. De préférence, le fourreau 110, l'embout 120, le piston 130 sont réalisés en métal, avantageusement en acier, tandis que le chapeau 210 et la couronne 230 qui servent de support de contact sont réalisés en une matière plastique électriquement isolante, par exemple en polyamide 6-6. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. En particulier, le module de contact 200 pourra faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Il pourra par exemple être ouvert à faible pression et fermé à haute pression. I1 pourra comprendre également une lame souple. De même, la place des joints 119, 136 et des portées d'appui 116, 137 pourra faire l'objet de variantes. REVENDICATIONS I. Contacteur électrique sensible à la pression du type comprenant un module de contact (200) et un module de commande (100) actionné par un fluide sous pression et muni d'un organe de rappel, caractérisé par le fait que le module de commande (100) comprend au moins une rondelle de type Belleville (141, 142), servant d'organe de rappel (140). 2. Contacteur électrique selon la revendication 1, caractérisé par la fait que le module de commande (100) comprend un piston rigide (130) soumis, d'une part, à la pression à contrôler, et sollicité, d'autre part, par l'organe de rappel (140). 3. Contacteur électrique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le piston est mobile à translation selon l'axe (O-O) du contacteur sous l'effet des sollicitations antagonistes de la pression à contrôler. et de l'organe de rappel (140). 4. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'organe de rappel (140) comprend deux rondelles (141, 142) de type Belleville placées en sens inverse. 5. Contacteur électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une rondelle plane (143) est intercalée entre les deux rondelles de type Belleville (141, 142). 6. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'organe de rappel (140) comprenant au moins une rondelle de type Belleville (141, 142) prend appui, d'une part, contre un décrochement (134) ménagé sur un piston (130) soumis à la pression à détecter, d'autre part, contre une butée (150) liée au corps (110) de contacteur. 7. Contacteur électrique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la butée (150) liée au corps (110) de contacteur est formée d'une bague ridige reposant contre un anneau élastique (118) en prise avec le corps (110) du contacteur. 8. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (110) définissant une chambre interne (112) apte à recevoir à translation un piston (130) soumis à la pression à détecter, dans lequel la chambre interne (112) du corps et le piston (130) sont étagés pour définir des portées d'appui respectives (116, 137) aptes à limiter le déplacement du piston (130) en cas de surpression. 9. Contacteur électrique selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'un joint annulaire (119) est prévu sur l'une des portées respectives (116, 137) ménagées sur le piston (130) et la chambre interne (112) du corps (110). 10. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'un joint annulaire (136) est prévu sur la périphérie du piston (130) soumis à la pression. 11. Contacteur électrique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le joint annulaire (136) prévu sur la périphérie du piston (130) possède une section droite en "X".