Brevet FR2783099A1 — publié le 20000310

Ensemble de connexion hermétique La présente invention a pour objet un ensemble de connexion hermétique, utilisable principalement avec des contraintes d'environnement sévère en température et en pression. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine de la géophysique marine, tant pour la commande d'appareils électriques d'assistance au forage disposés sur le fond de la mer que pour l'alimentation, le pilotage et le relevé de mesures effectuées par des appareils de mesure descendus dans des trous forés ou disposés eux aussi sur le fond de la mer. Tout en étant destinée aux connexions électriques, I'invention reste applicable aux connexions optiques ou fluidiques. Les contraintes auxquels doivent souscrire des ensembles de connexion selon l'invention sont notamment une tenue en température supérieure à 180 et une soumission à une pression supérieure à plusieurs dizaines de MégaPascals. En ce qui concerne l'étanchéité, on distingue les dispositifs étanches et les dispositifs hermétiques. Les dispositifs hermétiques doivent convenir à des ambiances telles que celles citées ci- dessus, alors que les dispositifs étanches n'ont à satisfaire à des contraintes que d'un ou de plusieurs ordres inférieurs à celles citées ci-dessus. L'herméticité est nécessaire, notamment quand on déconnecte un connecteur, pour que des agents agressifs, eau de mer, gaz polluant, ne viennent attaquer l'âme d'un câble au travers du connecteur, voire court- circuiter entre eux des brins de ce câble. D'une manière connue, seuls les connecteurs de type mâle sont hermétiques. Pour simplifier, de tels connecteurs ne comportent que des parties de contact massives peu fragiles. Ils sont en pratique réalisés par fusion d'une poudre, ou de microbilles, de verre qui assure le "sertissage" de broches mâles métalliques (pleines) dans un support isolant percé, par exemple en céramique ainsi que l'herméticité le long du passage de la broche dans le support. Le caractère massif des broches leur permet de supporter un tel mode de fabrication qui nécessite une tenue en température pouvant aller jusqu'à 900 (haute température de fusion du verre). Le support en céramique est lui-même monté dans un boîtier de connecteur, par exemple en acier inoxydable, au cours de cette étape de fusion. Ce mode de réalisation avec liaison en verre confère une haute qualité d'herméticité à l'ensemble de connexion. Aucun fluide n'est alors susceptible de pénétrer au travers du support ou par des interstices entre le support et les broches serties, ou entre le support et le boîtier. Par opposition, les ensembles de connexion femelles ne peuvent être qualifiés que d'étanches. En effet, ces ensembles femelles doivent comporter des organes creux pour recevoir les broches mâles d'un connecteur complémentaire. Ces organes creux ne présentent pas la même rigidité que les broches mâles et doivent montrer au contraire une certaine souplesse. Cette souplesse n'est pas de nature à permettre aux organes creux de résister aux contraintes qui s'exercent sur eux au moment de la fusion du verre. De ce fait le mode de "sertissage" adopté doit être différent, et les qualités d'herméticité sont inférieures. Il n'est pas possible par ailleurs de rendre ces organes creux plus rigides car de tels ensembles de connexion peuvent comporter de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de points de connexion. Leur encombrement doit donc être réduit le plus possible, et les dispositifs adoptés pour l'herméticité le moins encombrant possible. De ce fait, pour des raisons de miniaturisation, les organes creux sont proches les uns des autres et leurs épaisseurs sont faibles, ils sont peu résistants. Pour résoudre ces problèmes d'herméticité, dans l'invention, on a réalisé un ensemble de connexion qui comporte d'une part un connecteur mâle hermétique, et d'autre part un insert électrique deux fois femelle, de préférence étanche et de dimension très réduite. Cet insert deux fois femelle vient se placer par des premiers accès de réceptacles qu'il comporte sur des broches protubérantes du connecteur mâle. Par des autres accès de ces réceptacles, en vis à vis des premiers, il offre alors une solution de connexion femelle. On verra par la suite que cette façon de faire a pour résultat d'allonger le connecteur. Ceci n'est pas gênant puisque cet allongement se développe dans une direction d'un câble à raccorder. Par contre cette solution a pour effet essentiel de procurer des qualités d'herméticité (celle du connecteur mâle) sans augmenter le diamètre de l'ensemble de connexion femelle réalisé tout en minimisant la longueur globale de cet ensemble. On reste alors totalement compatible avec les connecteurs existants. L'herméticité du connecteur mâle conduit alors à I'herméticité de l'ensemble. Dans l'invention l'insert femelle est caractéristique parce qu'il comporte un jeu de réceptacles à double accès. Dans une variante préférée, un de ces accès de réceptacle est muni d'un tube ou clip interne élastique conducteur. Une broche du connecteur mâle est alors insérée à l'intérieur du tube dans le réceptacle. L'invention a donc pour objet un ensemble de connexion femelle caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur mâle hermétique muni de broches protubérantes, et un insert double femelle placé dans le connecteur, cet insert comportant un jeu de réceptacles conducteurs à double accès. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - Figures la à lb: les représentations, en correspondance, respectivement, d'une vue de face et d'une vue de profil, cette dernière comportant par ailleurs un éclaté, d'un ensemble de connexion selon l'invention; - Figure 2: un agrandissement de l'éclaté de la figure 1 b. Les figures la et lb montrent un ensemble de connexion selon l'invention. Cet ensemble comporte, dans un connecteur mâle 1, un insert femelle 2. Dans un exemple le connecteur mâle 1 comporte un boîtier en acier inoxydable. L'insert femelle 2 est destinée à recevoir une ou des broches telle que 3 du connecteur mâle 1. On a montré les broches selon des gauges de 16 ou 22 mais d'autres calibres sont bien entendu envisageables. D'une manière préférée, I'ensemble de connexion comportera dans l'insert 2 des moyens de se connecter à une multiplicité de broches 3, par exemple une ou plusieurs centaines de broches. L'ensemble de connexion représenté comporte une interface de connexion externe, visible sur la figure 1 a et présenté sur la partie droite des figures 1 b et 2. Cet ensemble de connexion est destiné par ailleurs à être relié, en interne, à un circuit ou à un câble, multibrin de préférence, arrivant de l'autre côté, sur la gauche des figures 1 b et 2. L'insert 2 comporte une multiplicité de réceptacles à double accès, et en tous cas au moins un réceptacle à double accès tel que 4 (figure 2). Le réceptacle 4 comporte un premier accès de forme femelle pour recevoir la broche 3. Pour une application électrique, le réceptacle 4 est en un matériau conducteur. Il comporte un deuxième accès situé de l'autre coté du réceptacle par rapport au premier accès, à droite de la figure 2. Ce deuxième accès est destiné à être relié électriquement (ou optiquement) à une broche d'un autre connecteur mâle, non représenté, qui viendrait s'accoupler à I 'ensemble représenté de connexion femelle de l'invention. Pour le premier accès, le réceptacle 4 comporte une cavité 5. Dans un exemple, la cavité 5 ne débouche que d'un seul côté, vers la gauche. Il serait toutefois envisageable que le réceptacle 4 ne soit qu'un élément d'un tube creux, débordant la partie protubérante de la broche 3, pour former un engagement femelle par un deuxième accès, de l'autre coté du tube. Dans un exemple préféré le réceptacle 4 est de forme cylindrique circulaire. Il est par exemple notamment obtenu par perçage non débouchant d'un tube plein, en cuivre ou en bronze dans un exemple, ou éventuellement par moulage. De ce fait, un réceptacle 4 comporte une cloison de fond pour séparer les deux accès. Dans une application optique, la cloison de fond serait percée. Le réceptacle 4 est monté dans le connecteur 1 par l'intermédiaire d'une gaine 6. La gaine 6 est isolante électriquement. Elle est par exemple en caoutchouc dur ou en plastique. En pratique, la gaine 6 ne sert que pour le placement de différents réceptacles 4 dans le connecteur 1. L'insert 2 est ainsi principalement constitué par les réceptacles 4 et la gaine 6. De préférence, les réceptacles 4 sont montés de manière étanche dans le connecteur 1. Dans ce but les réceptacles 4 sont montés d'une manière étanche dans la gaine 6. Selon un perfectionnement de l'invention, un réceptacle 4 est muni d'un tube ou clip élastique conducteur 7 en relation électrique avec les parois de ce réceptacle 4. Du fait de son élasticité le clip 7 s'appuie sur, et entre en contact électrique avec une paroi interne du réceptacle 4. Quand l'insert est monté dans le connecteur 1, une broche métallique 8 est insérée dans la cavité 5 du réceptacle 4. Le clip 7 est également en contact électrique avec la paroi externe de la broche 8. Dans ce but, le clip 7 a une forme légèrement tronconique (quelques degrés d'angle). En variante, le clip 7 peut être réalisé à partir d'un tronçon cylindrique dans lequel, de part et d'autre sont réalisées des fentes longitudinales et dans lequel des ailettes ainsi réalisées sont légèrement tordues vers l'extérieur à une extrémité et vers l'intérieur à une autre extrémité. Dans le cône réalisé, la base plus large est située du côté de l'ouverture de la cavité 5 de préférence. Eventuellement le clip 7 est fixé dans le réceptacle 4, par son plus grand diamètre extérieur pour éviter son coulissement. L'herméticité de l'ensemble de connexion est de préférence assurée par un obturateur 9 prenant appui sur une paroi interne du connecteur 1 d'une part, et sur les parois externes des broches 3 et 8 d'autre part. Dans une réalisation préférée, I'obturateur 9 comporte un support 10 et un tapis interfacial 11 de compression ou de réaction. Le support 10 est par exemple réalisé en céramique. Il est serti au boîtier du connecteur 1 et aux broches 8 et 3 par fusion d'une poudre de verre, comme évoqué ci-dessus. Le tapis 11 de compression est placé ensuite sur le support 10. Il comporte un ensemble de perforations en vis-à-vis et correspondant aux cavités 5 des réceptacles 4 réalisés dans l'ensemble de connexion. Ces perforations sont en nombre égal et en dimension correspondant aux gauges retenues à chaque fois. Le tapis 11 se présente sous la forme d'une feuille épaisse, ronde si l'ensemble de connexion est rond, élastique et munie de perforations ainsi que de reliefs en anneau 12 et 13 situés de part et d'autre de cette feuille à l'endroit de chaque perforation. Les reliefs 12 en anneau sont destinés à venir s'imbriquer dans des trous réalisés dans la gaine 6, et par lesquels y ont été introduits les réceptacles 4. Les reliefs en anneau 12 sont destinés à venir prendre appui sur les chants supérieurs ronds des réceptacles 4. Les reliefs 13 en anneau sont destinés à prendre appui sur le support 10, autour de chaque broche. Le tapis 11 peut notamment comporter un marquage de repérage des broches Le montage de cet ensemble est réalisé de la façon suivante. Les réceptacles 4 sont introduits dans la gaine 6, dans des trous qui correspondent à leur gauge. Avant ou après cette introduction, les clips 7 sont placés à l'intérieur des cavités 5. Puis la gaine 6 ainsi équipée est placée dans le connecteur 1. Le connecteur 1 a préalablement été muni du support 10 et du tapis 11 de compression. Ce dernier est placé dans le connecteur 1 avec ses perforations en regard des réceptacles 4. Le support pourrait par ailleurs être enfoncé à force dans le connecteur 1 de telle façon que par ses chants il assure une liaison hermétique avec le boîtier du connecteur 1. Par l'intermédiaire des reliefs 13 et 12, la liaison étanche du connecteur 1 au tapis 11 se transmet au réceptacle 4 d'une part et, éventuellement, à la gaine 6 d'autre part. La gaine 6 n'est pas en un matériau conducteur, de même que le support 10 et le tapis 11 de compression. De préférence, I'insert 2 est introduit dans le connecteur 1 par la droite. Après mise en place et compression, I'insert 2, avec la gaine 6, sont sertis notamment par l'intermédiaire d'une rondelle élastique 14 qui prend appui sur un épaulement 15 du connecteur 1. L'ensemble est scellé par l'intermédiaire d'un bouchon ou joint 16 d'étanchéité périphérique La longueur des réceptacles 4 est ajustée à la longueur du boîtier du connecteur 1. Dans l'exemple représenté, les bords des deuxièmes accès femelles de l'ensemble de connexion de l'invention sont affleurant avec l'extrémité de ce boîtier. En pratique, on pourra admettre que la longueur du connecteur a été augmentée de la longueur des réceptacles 4. Cet allongement n'est pas gênant puisqu'il est orienté dans le sens des câbles à raccorder et qu'il est en outre minimisé du fait que l'insert est choisi de faible longueur. Il peut autrement être limité, en cas de besoin, en choisissant des longueurs de protubérance des broches 3 et 8 qui soient faibles. Le tapis 11 possède des perforations rondes, placées en regard de chaque réceptacle, et dont le diamètre est plus étroit qu'un diamètre extérieur du clip 7. Dans la pratique le clip 7, tronconique est placé avec sa pointe orientée vers le fond de la cavité 5. Le diamètre extérieur le plus grand du clip 7 fait donc face et peut venir au contact des reliefs 12 du tapis 11. Le diamètre de ceux-ci qui est plus étroit que ce diamètre extérieur le plus grand en empêche l'extraction. Ces perforations ont néanmoins un diamètre qui est plus grand ou égal à un diamètre intérieur du clip nécessaire pour laisser passer les broches 3 et 8. Le connecteur 1, ici mécaniquement mâle, est muni d'une mollette 17 de manceuvre possédant notamment des encoches 18 pour permettre d'y agripper un outil de serrage. La molette 17 comporte dans sa partie avant, vers la partie droite de la figure lb, un dispositif 19 d'ancrage destiné à permettre l'imbrication de l'ensemble de connexion de l'invention dans un dispositif correspondant complémentaire. Par exemple le dispositif d'ancrage 19 comporte des filets venant s'engager sur une vis creuse mâle formant le pourtour d'un connecteur complémentaire en regard. La mollette 17 qui peut tourner librement par rapport au connecteur 1 entraîne, sous l'effet de l'attraction exercée par le dispositif d'ancrage 19, le connecteur 1 par l'intermédiaire d'un poussoir circulaire 20 par lequel elle prend appui sur ce connecteur 1. Pour le montage des réceptacles 4 dans la gaine 6, on réalisera celle- ci par exemple par moulage, avec des trous correspondants aux endroits o placer les réceptacles 4. Ces trous comprendront à une extrémité arrière 23 des vires circulaires 24 de diamètre plus étroit que ces trous, et contre lesquelles prendront appui les fondements arrières des réceptacles 4. Ces réceptacles comportent dans leur fondement arrière, comme deuxième accès, des embouts femelles 25 conducteurs formant des tubes de protection pour des douilles de raccordement, auxquels ces embouts seront électriquement reliés. Sur la figure 2, les douilles 26 sont représentées dans les cavités 27 des embouts 25 formant les deuxièmes accès. La connexion d'un connecteur mâle dans l'ensemble de connexion femelle de l'invention s'effectue alors de la façon suivante. Une broche de ce connecteur mâle est introduite par un trou 23 de gaine dans un embout femelle 25. A l'intérieur de cet embout, la broche pénètre par un orifice 28 à l'intérieur d'une douille 26 conductrice. La connexion électrique entre la broche et la douille 26 est obtenue par une forme ogivale, creuse, de ces douilles 26. Ces ogives sont par exemple réalisées à partir d'éléments de tube dans lesquels des découpes longitudinales permettent de former des ailes, repoussées vers l'axe du tube. Par sa paroi extérieure une douille 26 entre au contact de bossages 29 orienté vers l'intérieur de la cavité 27 de I'embout femelle. La connexion électrique des embouts 25 aux cavités 5 dans les réceptacles 4 est obtenue de préférence en réalisant ces réceptacles d'une manière monobloc à chaque fois. On notera toutefois, qu'il n'est pas nécessaire que les gauges des embouts 25 soient les mêmes que celles des cavités 5 en vis à vis. En effet il est possible, dans la limite des tolérances d'encombrement et de répartition, de prévoir des gauges différentes, de manière par exemple à réaliser, à partir d'un connecteur mâle hermétique unique, différents types d'ensemble de connexion femelle. Le connecteur 1 présente de plus vers l'arrière une excroissance cylindrique 21 mâle destinée à venir s'encastrer dans un circuit ou dans l'enveloppe d'un câble à raccorder au connecteur. Les brins de ce câble ou les connexions de ce circuit sont par exemple soudés aux extrémités gauches des broches 8 et 3. Une fois la connexion de tous les brins de câble réalisée, on peut mouler, à la partie arrière 30 du connecteur 1, à gauche des figures lb et 2, une matière souple hermétique se liant par ailleurs à une enveloppe extérieure du câble ainsi électriquement relié à l'ensemble de connexion. Ce moulage pourra avoir facilement des qualités hermétiques puisqu'il sera aussi monobloc. Par l'effet du dispositif d'ancrage 19, et éventuellement d'un joint placé au fond de la cavité qui reçoit l'excroissance 21, le connecteur 1 peut être hermétiquement isolé, dans sa liaison avec un circuit ou un câble, de l'espace environnant. Le montage étanche par ailleurs des inserts 4 dans le connecteur 1 ne modifie pas cette herméticité. Des rainures de détrompage 22 peuvent permettre au moment de la réunion de deux connecteurs complémentaires de placer ceux-ci dans une correspondance attendue l'un contre l'autre. REVENDICATIONS 1 - Ensemble de connexion femelle caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur male (1) hermétique muni de broches protubérantes, et un insert (2) double femelle placé dans le connecteur (1), cet insert comportant un jeu de réceptacles (4) conducteurs à double accès. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier accès d'un réceptacle comporte un clip élastique conducteur, ce clip élastique conducteur étant placé dans le réceptacle et s'appuyant sur une paroi interne du réceptacle et sur une paroi externe d'une broche protubérante. 3 - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le clip est tronconique. 4 - Ensemble selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le clip comporte un cylindre découpé pour former des ailettes de contact. - Ensemble selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le clip est fixé dans le réceptacle, notamment pour éviter son coulissement. 6 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un obturateur (9) prenant appui hermétiquement sur une paroi interne du connecteur et sur des broches du connecteur. 7 - Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturateur (9) possède un support (10) "serti" sur les broches et sur le connecteur par des liaisons en verre. 8 - Ensemble selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'un deuxième accès de réceptacle forme un embout femelle qui comporte un relief (29) de connexion pour maintenir une douille d'accueil d'une broche mâle. 9 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'insert comporte une gaine (6) avec des trous dont une extrémité comporte une vire (24) pour maintenir un réceptacle à double accès. - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un réceptacle double comporte une cloison de fond pour séparer les deux accès.