Brevet FR2684487A1 — publié le 19930604

L'invention concerne un interrupteur à pression, en particulier pour des pressions de service élevées, dont le piston qui peut être alimenté par un milieu sous pression (fluide) commute un élément de contact (par exemple un microcontact), contre une force antagoniste, en particulier contre la force d'un ressort, lorsqu'une pression de contact préférable au moyen du ressort est atteinte, le piston guidé dans un guide étant rendu étanche au milieu de pression au moyen d'une membrane élastomère. On connaît des interrupteurs à pression du type mentionné ci-dessus Habituellement leurs pistons sont rendus étanches au fluide présent, au moyen d'éléments d'étanchéité dynamiques (joint à lèvres, joint torique bague "Glyd") La fuite inévitable provoquée tôt ou tard par l'usure et pouvant s'infiltrer à l'intérieur des appareils ou diminuer le type de protection de l'appareil en cas d'aménagement d'un trou de fuite vers l'extérieur, constitue l'inconvénient de tous ces éléments d'étan- chéité dynamiques. Pour des pressions plus faibles allant jusqu'à /bars environ, il a déjà été proposé d'utiliser des membranes élastomères qui ne présentent pas les incon- vénients cités ci-dessus Or, le comportement des membranes élastomères, face à des pressions élevées, étant quasiment celui de liquides hautement visqueux, elles se déplacent souvent pour s'introduire, par exemple, dans la fente étanche qu'elles peuvent obstruer entre le piston et le guide du piston Le frottement important ainsi provoqué peut entraîner des variations du point de commutation Par conséquent, la plage de pressions que l'on peut commander avec des membranes de ce type est, jusqu'à présent, relativement faible. L'objet de l'invention est donc de perfectionner un interrupteur à pression du type mentionné dans le préambule de manière que des membranes élastomères puissent être utilisées et leurs avantages mis à profit, même à pressions de service élevées. L'invention atteint cet objet par le fait qu'une bague d'appui entourant le piston est disposée axialement entre la membrane élastomère et le guide du piston Cette bague d'appui est, de préférence pourvue, sur sa face tournée vers la membrane, d'un bourrelet ou d'un épau- lement annulaire Cet épaulement est avantageusement en forme de cône creux, sa surface intérieure étant cylindrique et sa surface extérieure diminuant en direction de la membrane La surface intérieure cylindrique de l'épaulement en forme de cône creux est alignée sur la surface intérieure de la bague d'appui. L'épaulement en forme de cône creux s'avance, de préférence, sous la membrane de sorte qu'il se trouve entre la circonférence extérieure du piston et une partie de la paroi intérieure de la membrane élastomère La bague d'appui elle-même est, de préférence, en une matière ayant un faible coefficient de frottement, en particulier en bronze ou en une matière plastique appropriée. Suivant un autre perfectionnement de l'invention, le côté frontal du piston alimenté par le milieu sous pression est conçu essentiellement en forme d'hémisphère et la membrane élastomère est conçue comme membrane chapeau essentiellement hémisphérique reposant sur le côté frontal du piston La tige cylindrique du piston dépasse avantageusement de la longueur de course au moins du piston, dans la direction de sa face frontale hémi-30 sphérique, au-dessus de l'épaulement conique de la bague d'appui. Utilement, l'élément de commutation est monté es- sentiellement parallèlement au mouvement du piston, afin de minimiser la course du piston, et, de ce fait, la35 charge de la membrane. Une forme de réalisation de l'invention est décrite ci-dessous à titre d'exemple, à l'aide de la seule figure du dessin qui représente une vue en coupe d'un interrupteur à pression ayant les caractéristiques de l'invention. Dans le dessin, est représenté un interrupteur à pression 12 avec un boîtier 14, dans lequel est disposé un piston 4, qui est guidé de manière à se déplacer axialement dans une douille 3, formant un guide de piston La douille 3 est montée fixe dans le boîtier et est en une matière à faible coefficient de frottement, par exemple en bronze Une membrane élastomère 1 en forme de membrane chapeau entoure l'extrémité 24 du piston 4, laquelle se trouve du côté refoulement et a une forme d'hémisphère. La membrane chapeau 1 présente un bourrelet an- nulaire qui est serré entre une face frontale de la douille 3 et une bague de fixation 18 de manière que la membrane chapeau 1 soit tenue fixement dans le boîtier 14, le long de sa circonférence La bague de fixation 18 est serrée contre la douille 3 par une bague filetée 20 vissée dans le boîtier 14 Le boîtier 14 est pourvu d'un raccord de pression 16, qui est prévu, comme représenté, dans la bague filetée 20, et qui peut être mis sous pression, au moyen d'un milieu de pression hydraulique par exemple, par l'intermédiaire de la membrane chapeau 1 et, avec elle, de l'extrémité 24 en forme d'hémisphère du piston 4. L'extrémité, non spécifiée et se trouvant en haut dans le dessin du piston 4, est en contact avec une cu- vette de ressort 5, qui est continuellement mise en compression, dans le sens du piston 4, par un ressort compressé 6 L'extrémité, supérieure dans le dessin, du ressort 6 est en contact avec une butée de ressort 30 réglable axialement au moyen d'une broche filetée 11, ce qui permet de régler la force de compression du ressort 6 agissant sur la cuvette de ressort 5 et, par consé- quent, le point de commutation souhaité de l'interrupteur à pression 12 au moyen d'une graduation 10 ajustée La broche 11 est montée dans un couvercle 28 fermant le boîtier 14. Lorsque, par le raccord de pression 16 une pression dé procédé agit sur le piston 4, celui-ci déplace la cuvette de ressort 5 vers le haut, contre la force du ressort 6, la course maximale de la cuvette de ressort 5 et, par conséquent, la course maximale du piston 4 étant limitées par une bague de butée 9 maintenue dans le boîtier 14. La cuvette de ressort 5 est en contact avec le poussoir de commutation d'un élément de contact 7 (qui peut être un microcontact par exemple) et entraîne la commutation de celui-ci, lorsqu'elle a parcourue une certaine course prédéterminée. L'élément de commutation 7 est relié fixement à une fiche 8, mais est réglable parallèlement à la direction du mouvement du piston 4 au moyen de trous oblongs pré- vus dans le culot de la fiche, jusqu'à ce qu'une mini- misation de la course du piston et, par conséquent, une minimisation de la charge de la membrane chapeau 1 soient atteintes. Entre la douille 3 qui forme le guide du piston et la membrane chapeau 1, une bague d'appui 2 est montée axialement et entoure la tige cylindrique 26 du piston 4 et a un diamètre intérieur de préférence identique au diamètre intérieur de la douille 3 La bague d'appui 2 est, de préférence, en un métal à faible coefficient de frottement, par exemple en bronze, mais elle peut aussi être en matière plastique. La bague d'appui 2 est pourvue, sur sa face tournée vers la membrane 1, d'un bourrelet ou d'un épaulement 22 s'avançant axialement en direction de la membrane 1 et passant sous celle-ci, épaulement qui entoure également, à la manière d'un anneau, la tige cylindrique 26 du piston 4 et qui forme une seule pièce avec la bague d'appui 2. De préférence, l'épaulement 22 présente, comme représenté dans le dessin, la forme d'un cône creux dont la paroi intérieure cylindrique est au niveau de la paroi intérieure cylindrique de la bague d'appui 2, c'est-à- dire qu'elle constitue une partie de celle-ci, et sa paroi extérieure conique diminue en direction de la membrane chapeau 1. L'épaulement 22 s'avance sous la membrane 1, c'est- à-dire que, dans le sens radial, l'épaulement 22 se trouve entre la surface extérieure cylindrique du piston 4 et une partie de la surface circonférentielle de la membrane 1 reliant sa surface frontale Même à pressions de service élevées (par exemple 350 bars), cette disposition entraîne une répartition de la force dans la membrane 1 de manière à pratiquement empêcher une introduction de la membrane ou de la matière de la membrane dans la fente étanche entre le piston 4 et la bague d'appui 2. La tige cylindrique 26 du piston 4 ne va au-delà de la bague d'appui 2, y compris de son épaulement 22, en direction de la membrane 1, que de la longueur de course maximale nécessaire du piston de manière que même à course maximale du piston, l'extrémité frontale hémis- phérique 24 du piston 4 ne plonge pas dans la bague d'appui 2 et son épaulement 22. Il en résulte, pour la membrane chapeau élastomère reposant sur l'extrémité frontale 24, un minimum de déformation et de travail de foulage lié à un minimum de frottement sur l'extrémité frontale hémisphérique 24 du piston 4. Ainsi, l'invention permet de mettre à profit, également à pressions de service élevées, comme par exemple 350 bars, les avantages des membranes élastomères, en particulier l'étanchéité aux liquides, avec un nombre élevé, par exemple de plus de 107 commuta- tions. L'angle d'ouverture à la pointe de l'épaulement 22 en forme de cône creux peut être de 150 à 450, par exemple, sans toutefois y être limité De même, la surface extérieure de l'épaulement conique 22 peut, le cas échéant, être courbée de façon convexe ou concave. Enfin, l'extrémité frontale 24 du piston 4 mis en pression peut ne pas avoir de forme hémisphérique, mais être plus ou moins fortement courbée, la forme hémisphé- rique s'étant toutefois révélée être la plus utile. Suivant un autre perfectionnement de l'invention, la bague d'appui 2 présente une section essentiellement rectangulaire et, dans sa surface frontale tournée vers la membrane chapeau 1, est formée une rainure annulaire qui possède, de préférence, une section en demi-cercle. Entre la rainure annulaire 32 et la surface intérieure cylindrique de la bague d'appui 2 est ainsi formé un nez 34 à section à peu près cunéiforme qui permet d'obtenir pratiquement les mêmes avantages que l'épaulement 22. Dans le dessin, cette forme de réalisation de la bague d'appui est désignée par 2 '. REVENDICATIONS 1 Interrupteur à pression, en particulier pour des pressions de service élevées, dont un piston qui peut être alimenté par un milieu sous pression, commute un élément de contact, contre la force d'un ressort, lorsqu'une pression de contact qui peut être préréglée au moyen du ressort est atteinte, le piston guidé dans un guide étant rendu étanche au moyen d'une membrane élastomère, caractérisé en ce qu'une bague d'appui ( 2) entourant le piston ( 4) est disposée axialement entre la membrane élastomère ( 1) et le guide du piston ( 3). 2 Interrupteur à pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'appui ( 2) présente un épaulement en forme d'anneau, sur sa face tournée vers la membrane ( 1). 3 Interrupteur à pression suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaulement ( 22) a une section en forme de cône creux. 4 Interrupteur à pression suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'épaulement ( 22) en forme de cône creux est cylindrique et en ce que sa surface extérieure diminue en direction de la membrane ( 1). Interrupteur à pression suivant une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'épaulement ( 22) en forme de cône creux s'aligne sur la surface intérieure de la bague d'appui ( 2). 6 Interrupteur à pression suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaulement ( 22) de la bague d'appui ( 2) se trouve entre la circonférence extérieure du piston ( 4) et une partie de la surface intérieure de la membrane ( 1). 7 Interrupteur à pression suivant une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité frontale ( 24) du piston ( 4) qui peut être alimenté par le milieu sous pression est essentiellement prévu comme un hémisphère et en ce que la membrane élastomère ( 1) est prévue comme une membrane chapeau hémisphérique reposant sur l'extrémité frontale ( 24) du piston ( 4). 8; Interrupteur à pression suivant une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tige cylindrique ( 26) du piston ( 4) s'avance de la longueur de course maximale nécessaire du piston au-delà de la bague d'appui ( 2) et de son épaulement, dans la direction de la membrane ( 1). 9 Interrupteur à pression suivant une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 2) est en une matière à faible coefficient de frottement, en particulier, en bronze ou en matière plastique. 10 Interrupteur à pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de contact ( 7) est réglable essentiellement parallèlement au mouvement du piston ( 4). 11 Interrupteur à pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'appui ( 2 ') a essen- tiellement une section rectangulaire et en ce qu'une rainure annulaire ( 32) est formée dans sa face frontale tournée vers la membrane chapeau ( 1). 12 Interrupteur à pression suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la rainure annulaire ( 32) présente une section en forme de demi-cercle.