Brevet FR2618594A1 — 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 bas. 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 presion et muni d'un organe de rappel, qui agit sur le module de contact pour modifier l'état de celui-ci lorsque la pression à contrôler dépasse un seuil déterminé, caractérisé par le fait que le module de commande comprend un élément élastiquement déformable qui, d'une part, transmet un mouvement au module de contact lorsque la pression à contrôler dépasse le seuil déterminé, d'autre part, assure l'étanchéité du module de contact vis-à-vis du fluide sous pression. Selon une première variante de réalisation, le module de commande comprend un élément en matériau élastiquement déformable, de forme générale sphérique au repos, qui repose contre une portée annulaire solidaire du corps de contacteur. Selon une seconde variante de réalisation, le module de commande comprend un élément élastiquement déformable en forme générale de sac, recevant le fluide sous pression. 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, tel qu'illustré par la flèche référencée Il sur la figure 1, - la figure 3 représente une vue schématique en coupe axiale d'un contacteur électrique conforme à une seconde variante de réalisation de la présente invention, et - la figure 4 représente une vue schématique en coupe axiale d'un contacteur électrique conforme à une quatrième 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 annexee. 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, l'embout 120 et le chapeau 210 étant placés respectivement de part et d'autre du fourreau 110. Ces éléments 110, 120 et 210 sont pour l'essentiel de révolution autour de l'axe O-O. Le fourreau 110 définit une chambre interne 112. Celle-ci est adaptée pour recevoir le module de contact 200 ainsi que, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, un piston principal 130, un élément 150 en matériau élastiquement déformable et un piston auxiliaire 160, qui constituent l'essentiel du module de commande 100. Le piston principal 130 et le piston auxiliaire 160 sont susceptibles 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, au niveau d'une surface interne 125 de l'embout 120. La surface 125 s'étend transversalement à l'axe O-O. La pression à contrôler est appliquée à l'alésage 124. Au repos, c'est-à-dire lorqu'une faible pression est appliquée à l'alésage 124, le piston 130, placé dans la chambre 112 du fourreau 110, repose contre la face 125 précitée. Ainsi, le piston 130 reçoit la pression appliquée à l'alésage 124 sur sa surface 138, transversale à l'axe O-O et adjacente à la surface 125 précitée. La pression appliquée à l'alésage 124 tend par conséquent à déplacer le piston 130 en éloignement de l'embout 120 vers l'intérieur de la chambre 112. De préférence l'embout 120 est muni sur sa face interne 125 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. Le piston auxiliaire 160 est adjacent au module de contact 200 et agit sur celui-ci pour contrôler ses changements d'état. Le fourreau 110 définit entre le piston principal 130 et le piston auxiliaire 160 une nervure annulaire interne 113 qui forme une portée d'appui annulaire pour l'élément élastiquement déformable 150. La nervure 113 définit plus précisément une portée d'appui 114 de forme générale tronconique évasée en direction de l'embout 120, c'est-à-dire en éloignement du module de contact 200. L'élément en matériau élastiquement déformable 150 est placé entre la portée d'appui annulaire 113 et le piston principal 130. De préférence, L'élément en matériau élastiquement déformable 150 a une forme générale sphérique au repos. De préférence, pour maintenir l'élément 150 centré avec précision sur la portée annulaire 113, cet élément 150 est logé au moins partiellement dans une cavité 131 ménagée dans le piston principal 130. La cavité 131 débouche sur la surface 132 du piston principal 130 transversale à l'axe O-O et opposée à la surface 138 précitée. En l'espèce selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1 annexée, la cavité 131 est formée d'une section cylindrique 133 prolongée vers l'intérieur du piston 130 par une section tronconique 134. Les sections 133 et 134 sont centrées sur l'axe O-O. La section cylindrique 133 débouche sur la surface 132 du piston. Elle possède un diamètre sensiblement complémentaire de l'élément 150 au repos. La section tronconique 134 est évasée en direction du module de contact 200, soit en éloignement de l'embout 120. La section libre de la portée annulaire 113 est adaptée de telle sorte que l'élément déformable 150 pénètre largement dans l'espace libre central de la portée annulaire 113 pour reposer contre le piston auxiliaire 160 comme illustré sur la figure 1 annexée. De plus le piston auxiliaire 160 est de préférence sollicité en appui contre l'élément déformable 150 par un organe de rappel 140. Cet organe de rappel peut faire l'objet de différents modes de réalisation. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 1 annexée, l'organe de rappel 140 comprend deux rondelles de type Belleville 141, 142, disposées transversalement à l'axe O-O entre le piston auxiliaire 160 et une bague 170. On rappelle que les rondelles de type Belleville 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 pourrait être inversée. De plus, de préférence, comme illustré sur la figure 1 annexée, 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. La bague 170 servant d'appui à l'organe de rappel repose elle-même contre un anneau élastique 172 type anneau "Truarc" logé dans une gorge annulaire 117 ménagée dans la chambre 112. On va maintenant décrire la structure du module de commande 100 illustré sur la figure 3 annexée. Le contacteur électrique possède toujours un axe de symétrie référencé O-O. Le corps du contacteur est formé en combinaison d'un fourreau médian 11 ou et d'un chapeau 210. Le fourreau 110A est serti sur le chapeau 210 en 119. Le fourreau Il 0A est composé d'un étui central 111 A définissant une chambre interne 112, prolongé à l'opposé du chapeau 210 par un embout tubulaire 120A de plus faible section. Le fourreau 110A est pour l'essentiel de révolution autour de l'axe O-O. La chambre 112 est adaptée pour recevoir le module de contact 200, ainsi qu'un piston 130A et un élément 150A en matériau élastiquement déformable qui constituent l'essentiel du module de commande 100. Le piston 130A est susceptible de translation, selon l'axe O-O, dans la chambre 112. L'élément 150A en matériau élastiquement déformable, est constitué selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3 annexée, d'un sac recevant le fluide sous pression. Plus précisément encore, l'élément 1 50A est formé d'une poche évasée 151A prolongée par un conduit tubulaire 152A. La poche évasée 151A est placée dans la chambre 112, tandis que le conduit tubulaire 152A est engagé dans l'embout tubulaire 120A. Ainsi, l'élément 150A en forme générale de sac, est ouvert au niveau de l'extrémité libre de l'embout 120A, soit à l'opposé du chapeau 210. De préférence, comme illustré sur la figure 3, pour immobiliser axialement le conduit tubulaire 152A sur le corps du contacteur, le conduit tubulaire 152A est pincé entre l'embout tubulaire externe 120A et un manchon interne de maintien 180. Pour renforcer encore l'immobilisation axiale du conduit tubulaire 152A, L'embout tubulaire 120A peut être pourvu d'une pluralité de gorges annulaires 121 espacées axialement. Le piston 130A est placé entre la poche évasée 151A de l'élément 150 et le module de contact 200. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la poche évasée 151A de l'élément 150A est engagée dans une cavité 132A ménagée dans le piston 130A. La cavité 1 32A est généralement cylindrique, centrée sur l'axe O-O, et débouche sur la face 138A du piston 130A, transversale à l'axe O-O et opposée au module de contact 200. De préférence, le piston 130A est guidé à translation selon l'axe O-O par deux portées cylindriques 133A, 134A ménagées sur sa périphérie et espacées axialement. I1 est prévu un décrochement 125A entre l'étui Il lA et l'embout 120A du fourreau 110A. Le décrochement 125A est transversal à l'axe O-O et dirigé vers le module de contact 200. Au repos le piston 1 30A est sollicité en appui contre le décrochement 125A -par un organe de rappel 140. Là encore l'organe de rappel 140 pourra faire l'objet de nombreuses variantes. De préférence, cependant, l'organe de rappel 140 est similaire à celui illustré sur la figure 1 et précédemment décrit, comprenant deux rondelles de type Belleville 141, 142, et une rondelle plane 143 intercalée, reposant contre une bague 170 immobilisée par un anneau élastique 172. La variante de réalisation illustrée sur la figure 4 annexée diffère du mode de réalisation illustré sur la figure 3 et précédemment décrit, simplement par le fait que la cavité 132A ménagée dans le piston 130A possède une faible profondeur et que en conséquence la poche évasée 151.4 de l'élement 150A est placée pour l'essentiel dans la chambre 112, et non plus dans la cavité 132A. La variante de réalisation illustrée sur la figure 4 ne sera donc pas décrite plus en détail par la suite. De même 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 est fixé sur le piston auxiliaire 160 selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, sur le piston 130A selon les modes de réalisation illustrés sur les figures 3 et 4, par une vis 190. De préférence, une douille 192 en matériau électrique ment isolant est interposée entre la vis 190 et l'élément de contact mobile 235. Cette douille 192 peut être omise si le piston auxiliaire 160 est réalisé en un matériau électriquement isolant. Le fonctionnement du contacteur électrique illustré sur la figure 1 est le suivant. Lorsqu'une faible pression est appliquée sur la face 138 du piston 130 par l'alésage 124, l'élément 150 sollicite le piston 130 en appui contre la face 125 de l'embout 120. L'organe de rappel 140 sollicite par ailleurs le piston auxiliaire 160 en permanence contre l'élément 150. 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 déformation élastique de l'élément 150. Au cours de cette déformation l'élément 150 s'engage plus à fond à l'intérieur de la portée d'appui 113. Simultanément la déformatiori de l'élément 150 entraîne un déplacement à translation axiale du piston auxiliaire 160, en rapprochement du module de contact 200, par compression élastique de l'organe de rappel 140. On notera que l'élément 150 assure l'étanchéité entre le piston 130 et la portée annulaire 113 du fourreau 110 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 auxiliaire 160 du à la déformation de l'élément 150 à l'intérieur de la portée annulaire 113, atteint un seuil déterminé, le module de contact 20Q 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 surface transversale 132 du piston 130 vient reposer contre la portée 113 définie sur le fourreau 110 pour limiter le déplacement du piston 1 30 et donc, d'une part, la déformation de l'élément 150 et, d'autre part, le déplacement du piston auxiliaire 160, pour interdire ainsi toute détérioration de l'organe de rappel 140. Lorsque la pression appliquée à l'alésage 124 redescend, l'organe de rappel 140 et l'élément 150 ramènent le contacteur dans l'état initial. Le fonctionnement du contacteur électrique illustré sur les figures 3 et 4 est le suivant. Lorsqu'une faible pression est appliquée à l'intérieur de l'élément 150A, l'organe de rappel 140 sollicite le piston 130A en appui contre le décrochement 125A. Le module de contact 200 est dans un premier état, fermé selon l'illustration annexée sur les figures 3 et 4, L'élément de contact mobile 235 reliant les lamelles 232, 234. Lorsque la pression appliquée à l'intérieur de l'élement 150A augmente, la poche 151A en matériau élastiquement déformable tend à s'expanser. Toutefois, l'expansion radiale, en éloignement de l'axe O-O, de la poche 151A, est limitée par le piston 130A selon le mode de réalisation de la figure 3 et par la cavité 112 selon le mode de réalisation de la figure 4. En conséquence, la poche 151 A est contrainte de s'expanser essentiellement axialement en rapprochement du module de contact 200. De ce fait, le piston 130A se déplace progressivement par translation axiale, en rapprochement du module de contact 200 avec compression élastique de l'organe de rappel 140. On notera que l'élément 150 ouvert uniquement à l'extérieur du corps de contacteur et pincé entre l'embout tubulaire 120A et le manchon interne de maintien 180 assure l'étanchéité du module de contact 200 à l'égard du fluide sous pression. Lorsque le déplacement axiale du piston 1 30A 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. Lorsque la pression appliquée à l'élement 150A redescend, l'organe de rappel 140 ramène le contacteur dans l'état initial. L'élément 150 conforme à la présente invention illustré sur les figures annexées est avantageusement réalisé en élastomère, de préférence en un élastomère fluoro-carboné. Par ailleurs de préférence le fourreau 110, l'embout 120, le piston 130, le piston 160 sont réalisés en métal, avantageusement de l'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. Le dispositif conforme à la présente invention permet de détecter des pressions élevées atteignant 200 bars et garantit une étanchéité parfaite du module de contact à l'égard du fluide sous pression. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'etre 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. Par ailleurs le manchon de maintien 180 pourra être replacé par un jonc élastique. De plus, le conduit tubulaire 152 de l'élément 150 illustré sur les figures 3 et 4 pourrait être prolongé et retourné sur l'extérieur de l'embout tubulaire 120A pour assurer l'étanchéité entre le corps de contacteur et un appareillage destiné à recevoir celui-ci. REVENDICATIONS 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 rappe!,qui agit sur le module de contact (200) pour modifier l'état de celui-ci lorsque la pression à contrôler dépasse un seuil déterminé, caractérisé par le fait que le module de commande (100) comprend un élément élastiquement déformable (150) qui, d'une part, transmet un mouvement au module de contact (200) lorsque la pression à contrôler dépasse le seuil déterminé, d'autre part, assure l'étanchéité du module de contact (200) vis-à-vis du fluide sous pression. 2. Contacteur électrique selon la revendication 1, caractérisé par la fait que le module de commande (100) comprend un élément en matériau élastiquement déformable (150), de forme générale sphérique au repos, qui repose contre une portée annulaire (113) solidaire du corps de contacteur. 3. Contacteur électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le module de commande (100) comprend un piston principal (130) apte à coulisser axialement dans le corps du contacteur et soumis au fluide sous pression, un piston auxiliaire (160) apte à coulisser axiale ment dans le corps du contacteur et à agir sur le module de contact (200) pour modifier l'état de celui-ci, une portée annulaire (113) solidaire du corps de contacteur placée entre le piston principal (130) et le piston auxiliaire (160), et un élément en matériau élastiquement déformable (150), de forme générale sphérique au repos, qui repose contre la portée annulaire (113). 4. Contacteur électrique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la portée d'appui annulaire (113) est conformée pour servir d'appui au piston principal (130) en casde surpression, pour limiter le déplacement de ce dernier. 5. Contacteur électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément élastiquement déformable (150A) a la forme générale d'un sac recevant le fluide sous pression. 6. Contacteur électrique selon la revendication .5, caractérisé par ie fait que l'élément élastiquement déformable (150A) est formée d'une poche évasée (151A) prolongée par un conduit tubulaire (152A). 7. Contacteur électrique selon la revendication - 6, caractérisé par le fait que le conduit tubulaire (152A) de l'élément élastiquement déformable (150A) est pincé entre un embout tubulaire (120A) du corps de contacteur et un manchon interne de maintien (180). 8. Contacteur électrique selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le module de commande (100) comprend en outre un piston (130A) placé en regard de l'élément élastiquement déformable (150A) et apte à coulisser axialement dans le corps de contacteur. 9. Contacteur électrique selon l'une des revendications I à 8, caractérisé par le fait que le module de commande comprend un organe de rappel élastique (140) qui agit à l'encontre du fluide sous pression. 10. Contacteur électrique selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'organe de rappel élastique (140) comprend au moins une rondelle de type Belleville (141, 142). 11. Contacteur électrique selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que l'organe de rappel élastique (140) comprend deux rondelles de type Belleville inversées (141, 142) et une rondelle plate (143) intercalée entre les rondelles de type Belleville (141, 142).