Brevet FR2618593A1 — 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 mouvement, 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 barre de torsion, servant d'organe de rappel. La demanderesse a en effet constaté que l'utilisation d'une barre de torsion 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 l'ordre 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 le module de commande comprend un piston rigide soumis à la pression à contrôler, mobile à translation selon l'axe du contacteur mais immobilisé en rotation par rapport au corps du contacteur, le piston est pourvu d'au moins une rampe d'entraînement inclinée sur l'axe du contacteur et l'organe de rappel agit sur la rampe d'entraînement pour exercer sur le piston une force antagoniste de la pression à contrôler. 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 schématique en coupe transversale du même contacteur, telle qu'illustrée en II-II sur la figure 1, - 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, - la figure 4 représente une vue schématique en bout du contacteur conforme à la seconde variante, telle qu'illustrée par la flèche référencée IV sur la figure 3, et - la figure 5 représente une vue schématique en coupe transversale du contacteur conforme à la seconde variante, telle qu'illustrée en V-V sur la figure 3. 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 110. 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. Par contre le piston 130 est immobilisé à rotation autour de l'axe O-O, par exemple par des méplats référencés 139A, 139B, dans la chambre 112. L'embout 120 définit un logement interne 121 qui communique avec la chambre 112 et reçoit le piston 130. Le logement 121 est de révolution autour de l'axe O-O. Il est étagé. Selon l'illustration donnée sur les dessins annexés, le logement 121 est formé par juxtaposition axiale de deux cavités cylindriques 122, 123 centrées sur l'axe O-O. La cavité 122 de plus grand diamètre, la plus-proche de la chambre 112, est formée par une jupe 124. La jupe 124 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 au niveau de la jupe l 24. La cavité 123 possède un plus faible diamètre que la cavité 112. L'embout 120 possède de plus des alésages 125 qui débouchent dans la cavité 123. Les alésages 125 sont ménagés dans une toile 126 qui s'étend transversalement à l'axe O-O. Les alésages 125 s'étendent parallèlement à l'axe O-O et sont équirépartis autour de cet axe. La pression à contrôler est appliquée aux alésages 125. Le piston 130 est pour l'essentiel 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 cylindre 131 de plus grand diamètre est le cylindre médian. II est logé dans la cavité 122 de l'embout et complémentaire de cette cavité 122. Le cylindre 132 possède un plus faible diamètre. I1 est logé dans la cavité 123 de l'embout et complémentaire de cette cavité 123. Le cylindre 133 possède un plus faible diamètre que le cylindre 131. I1 est placé dans la chambre 112. Pour immobiliser le piston 130 à rotation dans la chambre 112, le piston 130 estpourvu au niveau du cylindre 133 de deux méplats 139A, 1398 qui s'étendent parallèlement à l'axe O-O et sont complémentaires de la chambre 112. Le piston 130 reçoit la pression appliquée aux alésages 125 sur la surface 138 du cylindre 132, transversale à l'axe 0-0 et adjacente à la toile 126. La pression appliquée aux alésages 125 tend par conséquent à déplacer le piston 130 vers l'intérieur de la chambre 112. I1 est de plus défini entre les cylindres 131 et 133 un décrochement 137, radial par rapport à l'axe O-O, dirigé vers l'intérieur de la chambre 112. Le décrochement 137 peut venir en appui contre le bord libre 116 du fourreau, transversal à l'axe O-O, en cas de surpression, pour limiter le déplacement du piston 130. La chambre 112 est généralement cylindrique de révolution autour de l'axe O-O. Elle possède cependant deux méplats 113, 114, complémentaires des méplats 139A, 139B ménagés sur le piston 130 pour immobiliser ce dernier à rotation. Le piston 130 est pourvu, sur sa seconde face 136 transversale à l'axe O-O, de deux plots de rappel 134 diamètralement opposés par rapport à l'axe O-O. Les plots 134 sont généralement cylindriques et parallèles à l'axe O-O. Ils possèdent cependant des rampes d'entraînement 135 inclinées vers l'axe O-O, qui coopèrent avec l'organe de rappel 145. En l'espèce, selon l'illustration annexée, les deux rampes 135 ménagées respectivement sur les plots 134 divergent, en éloignement de la face 138 du piston recevant la pression à contrôler, par rapport à un plan axial de symétrie passant par l'axe O-O et orthogonal au plan de coupe de la figure 1. Ce plan de symétrie est de plus parallèle aux méplats 113, 114. L'organe de rappel 140 a la forme générale d'un T. I1 se compose d'une barre de torsion 141 et d'une tige transversale 142. La barre de torsion 141 est centrée sur l'axe O-O. Elle s'étend libre de mouvement dans un alésage axial 152 ménagé dans le piston 130. Une première extrémité 143 de la barre de torsion 141 est encastrée dans la toile 12-6. La seconde extrémité 144 de la barre de torsion 141, la plus interne à la chambre 112, est raccordée à mi-longueur de la tige 142. Cette dernière s'étend r: dialement par rapport à l'axe O-O. La tige 142 s'étend entre les plots 134 contre les rampes 135. Le segment 132 du piston 130 est pourvu d'une rainure annulaire 150 recevant un joint annulaire d'étanchéité 151. Le joint 151 a de préférence une section droite en "X". I1 repose contre la cavité cylindrique .123 de l'embout 120. Un second joint 153, ayant de préférence une section droite en "X" est placé dans une rainure annulaire 154 ménagé dans l'alésage 152. Le joint 153 repose contre la barre de torsion 141. En outre, un joint annulaire 119 repose contre le décrochement 137. Le module de commande 100 illustré sur la figure 3 est identique à celui illustré sur la figure I et précédemment décrit. 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 appliquée aux alésages 125. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, un étrier 161 est fixé sur la face 136 du piston 130 et l'élément de contact mobile 235 est fixé sur l'étrier 161 par une vis 160 avec interposition d'une douille 162 en matériau électriquement isolant. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, l'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 l'étrier 161. 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 les alésages 125, l'organe de rappel 140 sollicite le piston 130 en appui contre la toile 126 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 appliquée aux alésages augmente, le piston 130 se déplace progressivement par translation axiale vers l'intérieur de la chambre 112 à l'encontre de la sollicitation élastique de l'organe de rappel 140. Au cours de ce déplacement à translation du piston 130, les rampes 135 glissent sur la tige 142 et induisent une rotation de cette dernière autour de l'axe O-O, donc une torsion de la barre 141. On notera que le joint 151 assure l'étanchéité entre le piston 130 et l'embout 120 tandis que le joint 153 assure l'étanchéité entre la barre de torsion 141 et le piston 130 pour éviter tout débordement de fluide sur le module de contact 200 et donc toute pollution de celui-ci. Lorsque le déplacement axial du piston 130 atteint un seuil déterminé, le module de contact 200 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 aux alésages 125 redescend, l'organe de rappel 140 ramène le contacteur dans l'état initial. De préférence, le fourreau 110, l'embout 120 et le piston 130 sont réalisés en métal, avantageusement en acier, tandis que le chapeau 210 et la couronne 230 qui servent de supporqt de contact sont réalisés en un matériau plastique électriquement isolant, 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. Il pourra comprendre également une lame souple. De même, la place des joints 119, 151, 153 et des portées d'appui 116, 137 ainsi que la géométrie de rampes d'entraînement 135 pourra faire l'objet de variantes. De plus, le cas échéant, un ressort auxiliaire, tel qu'un ressort à boudin 180 schématiquement illustré sur la figure 1, peut agir sur le piston 130, dans le même sens que la barre de torsion 141, à l'encontre du fluide sous pression. R E V E N D I C A T I O N S 1. 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 barre de torsion (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 (130) 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 la barre de torsion (141) s'étend selon l'axe (O-O) du contacteur. 5. Contacteur électrique selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisé par le fait que le module de commande (100) comprend un piston rigide (130) soumis à la pression à contrôler, mobile à translation selon l'axe (O-O) du contacteur mais immobilisé à rotation par rapport au corps (100) du contacteur, que le piston (130) est pourvu d'au moins une rampe d'entraînement (135) inclinée sur l'axe (O-O) du contacteur et que l'organe de rappel (140) agit sur la rampe d'entraînemeht (135) pour exercer sur le piston (130) une force antagoniste de la pression à contrôler. 6. Contacteur électrique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe de rappel (140) comprend une barre de torsion (141) dont une première extrémité (143) est fixée au corps de contacteur et une seconde extrémité porte une tige transversale (142) qui repose contre la rampe d'entraînement. 7. Contacteur électrique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le piston (130) possède deux rampes d'entraînement (135) symétriques et que la seconde extrémité de la barre de torsion (141) se raccorde sur la tige transversale (142) à mi-longueur de celle-ci. 8. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la barre de torsion (141) traverse lé piston (130). 9. Contacteur électrique selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé par le fait que chaque rampe d'entraînement (135) diverge par rapport à un plan axial de symétrie du contacteur en éloignement d'une face du piston (138) recevant la pression à contrôler. 10. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 9, 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 limiter le déplacement du piston (130) en cas de surpression. 11. Contacteur électrique selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'-un joint annulaire (119) est prévu sur l'une des portées d'appui respectives (116, 137) ménagées sur le piston (130) et la chambre interne (112) du corps (110). 12. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'un joint annulaire (151) est prévu sur la périphérie du piston (130) soumis à la pression. 13. Contacteur électrique selon l'une des revendications I à 12, caractérisé par le fait qu'un joint annulaire (153) est prévu sur la périphérie de la barre de torsion (141). 14. Contacteur électrique selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que le joint annulaire (151, 153) possède une section droite en "X".