Brevet FR2811079A1 — publié le 20020104

L'invention concerne un capteur pour détecter la température d'un fluide, notamment d'un milieu liquide ou gazeux en écoulement, dans la cavité d'un boîtier, et dans lequel un élément de mesure de la température, qui peut être raccordé au moyen d'un dispositif formant connecteur à un dispositif d'exploitation, est disposé dans un tube de protection, formé d'un côté, d'un boîtier du capteur et comportant une partie de raccordement insérée de façon fixe et le tube de protection pénètre au moins en partie dans une ouverture de la cavité du boîtier, qui est fermée de façon étanche vis-à-vis de l'atmosphère extérieure au moyen d'une bague torique élastique. D'après DE 33 16 995 Ai on connaît un dispositif de détection de température comportant un capteur de température qui est retenu dans un boîtier et fait saillie, par sa partie de mesure hors d'une extrémité du boîtier, des moyens étant prévus pour fixer une extrémité dans une ouverture d'un corps creux contenant un milieu liquide ou gazeux. Conformément à DE 33 16 995 Ai on connaît un dispositif de détection de température, qui est simple à installer par des personnes non spécialistes et peut être relié de façon sûre à un dispositif d'exploitation et d'affichage; la pénétration d'un milieu liquide ou gazeux affectant la capacité de fonctionnement dans le boîtier associé étant empêchée jusqu'à un certain degré. Pour résoudre le problème, il est prévu d'après DE 33 16 995 Al, qu'un boîtier formé d'une pièce moulée d'injection en matière plastique est réalisé en deux parties, le capteur de température, qui est retenu sur une extrémité d'une partie du boîtier, étant entouré d'une manière étanche par ce boîtier en dehors de la partie de mesure et étant pourvu de deux parties de contact en forme de tiges, qui sont retenus dans une partie du boîtier, l'autre extrémité d'une partie du boîtier étant agencée sous la forme d'un connecteur, auquel est associé un logement de connecteur présent sur une extrémité de l'autre partie du boîtier, qui possède deux éléments de contact en forme de douilles. Une ligne raccordée au dispositif d'exploitation et d'affichage peut être amenée par l'intermédiaire de l'autre extrémité de l'autre partir du boîtier et est agencée pour être reliée aux éléments de contact en forme de douilles, les deux parties du boîtier étant prévues dans la zone du connecteur et du logement du connecteur pour une liaison définie, avec des moyens d'encliquetage; un moyen d'étanchéité est associé aux deux parties du boîtier dans la zone du connecteur et du logement du connecteur pour empêcher la pénétration d'un milieu liquide ou gazeux dans la zone de contact. Il s'agit d'une construction comparativement compliquée, qui requiert une grande habileté de la part d'un spécialiste. A partir du capteur vissable, du type connu d'après DE 33 16 995 Al indiqué plus haut, l'invention a pour but d'effectuer des mesures de température avec un capteur vissable dans des fluides, c'est-à-dire des milieux liquides ou gazeux de différents types. Il faut utiliser une prise femelle montée directement sur le capteur notamment conformément à la norme allemande DIN 72585. Le problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que l'élément de mesure est disposé au niveau de la pointe du tube de protection sur une extrémité d'une plaquette à circuits imprimés allongée et est reliée par l'intermédiaire de voies conductrices au dispositif formant connecteur positionné sur l'extrémité opposée de la plaquette à circuits imprimés, le dispositif formant connecteur étant entouré par une douille filetée du boîtier du capteur, qui est reliée de façon fixe au tube de protection et qui, pour sa fixation, est pourvue d'un filetage qui pénètre dans le boîtier à cavité, tandis que la douille filetée possède une bride qui s'étend dans la direction radiale et qui est prévue en tant que surface de serrage pour la bague torique, qui ferme de façon étanche l'ouverture du boîtier à cavité. Il s'est avéré avantageux que l'on puisse obtenir avec un tel capteur un faible espace de construction, un comportement de réponse rapide et une résistance élevée aux vibrations. Selon une caractéristique de l'invention, la douille filetée comporte, sur son côté situé à l'opposé du tube de protection, un bord circonférentiel, qui est disposé coaxialement par rapport à son filetage et sert à fixer la partie de raccordement. Selon une caractéristique de l'invention, la partie de raccordement est bloquée contre tout déplacement axial, dans sa position enfichée, au moyen d'un un rebord périphérique du bord de la partie tournante. Selon une caractéristique de l'invention, la partie de raccordement est bloquée par des moulures et/ou des évidements contre toute rotation par rapport à la douille filetée du boîtier du capteur. Selon une caractéristique de l'invention, l'appareil de mesure est inséré dans une pâte thermoconductrice. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de mesure est agencé sous la forme d'une résistance qui dépend de la température. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif formant connecteur est entouré par une douille filetée du boîtier du capteur, qui est reliée de façon fixe au tube de protection et est équipée, en vue de sa fixation, d'un filetage qui pénètre dans le boîtier de la cavité. La douille filetée possède une bride, qui s'étend dans la direction radiale et qui est utilisée en tant que surface de serrage pour un joint torique qui ferme de façon étanche l'ouverture du boîtier de la cavité. Cette douille comporte, sur son côté à l'opposé du tube de protection, un bord périphérique qui est disposé coaxialement au filetage de la douille fileté et sert à fixer une partie de raccordement, réalisée essentiellement en matière plastique, des contacts d'enfichage du dispositif formant connecteur pénétrant dans la partie de raccordement ouverte vers l'extérieur. Avantageusement la partie de raccordement est bloquée dans sa position enfichée, contre tout déplacement axial, par un rebord périphérique du bord de la douille filetée. Le capteur est constitué par conséquent d'une douille filetée, qui loge un dispositif formant connecteur, on applique, en une phase de travail, le bord de la douille filetée autour du dispositif formant connecteur pourvu de la partie de raccordement et on forme simultanément plusieurs (par exemple trois) moulures empêchant toute rotation. Le positionnement des moulures par rapport aux évidements prévus de façon correspondante, dans la partie de raccordement pour le dispositif formant connecteur est obtenu au moyen d'un connecteur antagoniste intégré dans l'outil et au moyen duquel simultanément le fonctionnement ainsi que l'isolation du capteur peuvent être contrôlés simultanément lors du serrage. Sur le dispositif formant connecteur est fixée par brasage une plaquette à circuits imprimés allongée, qui s'étend jusque dans la pointe du tube de protection et loge l'élément de mesure du capteur de température. L'unité fonctionnelle constituée par le dispositif formant connecteur, la douille filetée et la partie de raccordement, est utilisée pour le raccordement d'un connecteur externe pour l'établissement de la liaison électrique avec un dispositif d'exploitation et d'affichage (ou un régulateur) pour le signal de température, l'unité fonctionnelle est par conséquent également désignée en tant que prise par les professionnels. Comme élément de mesure de température, on peut utiliser un composant pourvu de fils de connexion ou bien un composant pouvant être monté en surface (connu sous le sigle SMD) étant donné que les surfaces nécessaires de connexion par brasage sont prévues pour les deux cas. L'élément de mesure de température est par exemple un élément en platine à couche mince ou un élément à coefficient de température négative, dit élément NTC. Il est inséré avantageusement dans une pâte thermoconductrice, afin qu'une réponse rapide soit garantie. Un tuyau rétractable est installé autour de l'élément de mesure et de la plaquette à circuits imprimés pour établir une isolation et assurer la protection mécanique de l'élément. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure la représente partiellement selon une coupe longitudinale, un capteur, qui est vissé dans une ouverture d'un boîtier situé dans une cavité et qui est tourné, par son tube de protection fermé, en direction du milieu circulant; - la figure lb représente une vue en plan d'un capteur, le long de son axe longitudinal, et on reconnaît les contacts à enfichage de la partie de raccordement (vue en plan); - la figure 2a représente une vue en plan d'une plaquette à circuits imprimés non équipée, sur laquelle on reconnaît des contacts de raccordement pour un élément de mesure de température pourvu de fils de raccordement ou de contacts SMD; - la figure 2b représente un élément de mesure situé sur une plaquette à circuits imprimés et qui est placé en contact avec des fils de raccordement; - la figure 2c représente un élément de mesure, qui est monté selon la technique SMD; - la figure 3a représente, sous la forme d'une coupe longitudinale, un capteur conjointement avec un outil de serrage, qui est à nouveau retiré ultérieurement; et - la figure 3b représente en vue arrachée des tiges cylindriques de l'outil de serrage destinées à former des moulures de blocage en rotation sur la périphérie du rebord. Conformément à la figure 1, le capteur 7 possède un boîtier 12 pourvu d'un tube de protection 11, dont l'extrémité fermée 18 est tournée vers le milieu à mesurer, un capteur de mesure 1 sensible à la température est disposé sur une extrémité de la plaquette à circuits imprimés 2, dans la zone d'extrémité du tube de protection 11. L'élément de mesure 1 est relié au moyen de fils de connexion 21, 22, à des ressorts de contact 23, 24 des voies conductrices 25, 26 de la plaquette à circuits imprimés 2, qui sont fixés par brasage sur l'autre extrémité 27 de la plaquette à circuits imprimés 2 à des contacts d'enfichage 33, 34 par l'intermédiaire de ressorts de contact 28, 29, comme cela est visible également sur la figure 3. Pour obtenir un transfert thermique aussi bon que possible entre le tube de protection 11 et l'élément de mesure 1, on a introduit une pâte thermoconductrice 17 à l'intérieur du tube de protection 11. Cependant il est également possible d'appliquer directement, sur des plages de contact à l'extrémité de la plaquette à circuits imprimés 2, un élément de mesure sensible à la température, en tant que composant SMD. Le boîtier 12 du capteur possède, dans sa partie médiane, un filetage extérieur 13, qui est vissé dans un perçage 9 d'un boîtier représenté en vue arrachée, et comportant un filetage creux le long d'un axe de filetage 36. Le boîtier 12 du capteur possède, sur le côté du boîtier 10 tourné à l'opposé de la mesure, une bride périphérique 14, qui repousse un joint torique élastique 5 (bague d'étanchéité) dans une section 35 qui se rétrécit sous la forme d'un cône évidé contre le boîtier 10 - lorsqu'on regarde dans le long de l'axe 36 du filetage dans la direction de vissage. De cette manière, l'environnement de la pointe du tube de protection 11 est fermé d'une manière absolument étanche vis-à-vis du côté du boîtier 10, tourné à l'opposé de la mesure. Pour obtenir un système d'étanchéité s'appliquant d'une manière aussi fixe que possible, le boîtier 12 du capteur est agencé à la manière d'une douille filetée 3 dans sa partie à l'opposé de la mesure, de sorte que le vissage du boîtier 12 du capteur dans le taraudage du perçage 9 peut s'effectuer à l'aide d'une clé de vissage. A l'intérieur de la partie, située à l'opposé de la mesure, de la douille vissable 3 est disposé une bague torique élastique périphérique 40, qui ferme d'une manière hermétiquement étanche la surface intérieure de la douille filetée 3, agencée intérieurement sous la forme d'un cylindre creux, par rapport à une partie de raccordement 4, qui pénètre dans la douille filetée, à l'aide d'un rebord périphérique 15 de sorte que l'intérieur du tube de protection 11 est fermée d'un manière hermétiquement étanche, ainsi que l'espace pour la plaquette à circuits imprimés 2, par rapport à l'atmosphère ambiante sur le côté du boîtier 10, situé à l'opposé de la mesure. La douille filetée 3 comporte, sur son côté tourné vers la partie de raccordement, un rebord périphérique 15, qui possède des parties saillantes 37 qui s'engagent dans des rainures correspondantes de la partie de raccordement 4 agencée sous la forme d'un corps en matière plastique. La partie de raccordement 4 est reliée d'une manière immobile, avec blocage contre toute rotation au boîtier 12 du capteur, en raison de la présence du rebord périphérique 15 et des parties saillantes 37. Une vue en plan de la partie supérieure de la douille filetée 3 est visible sur la figure lb sur laquelle on peut voir aussi bien la périphérie extérieure de la douille filetée que le rebord 15 qui entoure la partie de raccordement 4 pourvue des contacts d'enfichage 33, 34, visibles à partir du haut. Par conséquent il est possible d'installer, sur les contacts d'enfichage 33, 34, des connecteurs ou des contacts de contrôle, comme cela sera expliqué plus loin également en référence aux figures 3a, 3b. L'axe de la douille filetée 3 correspond à l'axe 36 du filetage. Conformément à la figure 2a, la plaquette à circuits imprimés 2 non équipée comporte respectivement des plages de contact 41, 42 pour l'établissement d'une liaison électrique et mécanique avec un élément de mesure SMD devant être mis en place, et il est en outre prévu des ressorts de contact de raccordement 23, 24, qui sont prévus pour le montage d'éléments de mesure pourvus de fils de raccordement. Conformément à la figure 2b, il est possible de relier électriquement et mécaniquement de façon fixe un élément de mesure 1 au moyen de fils de connexion 21, 22 aux ressorts de contact 23, 24, tandis que sur la figure 2c, on a représenté la possibilité d'un montage SMD, à l'aide de contacts SMD 45, 46 d'un élément de mesure 1'. Dans la représentation de la figure 2c, on peut supprimer les fils de connexion qui sont prévus pour l'élément de mesure et sont connus d'après la figure 2b. Il en résulte une simplification supplémentaire de fabrication et la possibilité d'une miniaturisation d'éléments formant capteurs. Conformément à la figure 3a, l'extrémité, tournée à l'opposé de la mesure, de la douille filetée 3 est déformée à l'aide d'un outil de pressage 50 par bordage au point que la partie de raccordement 4 est retenue selon une liaison par formes complémentaires par le rebord périphérique 15 de la douille filetée 3, cela signifie que la partie de raccordement 4 située sur l'élément de fixation de forme annulaire est entourée par le rebord périphérique; simultanément des moulures de blocage contre une rotation sur la périphérie du rebord 15 sont insérées, au moyen de trois tiges cylindriques 51 de l'outil de serrage 50, dans les évidements déjà présents de la partie de raccordement 4 réalisée essentiellement en matière plastique, de sorte qu'une rotation entre la partie de raccordement 4 et la douille filetée 3 n'est plus possible. En référence à la partie arrachée représentée sur la figure 3b, on reconnaît deux des tiges cylindriques 51 pour la formation des moulures de blocage en rotation sur la périphérie du rebord 15, (figure 3a), les axes des tiges cylindriques étant situés dans la surface d'une enveloppe conique, laquelle présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe 36 du filetage. L'une des tiges cylindriques 51 est visible sur toute sa longueur, tandis qu'une autre tige cylindrique 51 est visible seulement partiellement. Après le processus de serrage proprement dit, un contrôle de fonctionnement du capteur de température 7 est réalisé à l'aide des contacts de contrôle 54, 55 de l'outil de serrage, une combinaison simple d'un procédé de fabrication et de fabrication et d'un contrôle étant obtenue sur la base du processus de serrage et du contrôle de fonctionnement à l'aide des contacts de contrôle. Après le processus de serrage et de contrôle, l'outil de serrage 50 est écarté du capteur 7 le long de l'axe 36 du filetage de sorte que le capteur proprement dit est présent maintenant sous la forme d'un composant complet, dans la mesure o le contrôle de fonctionnement est exécuté avec succès à l'aide d'une unité de contrôle non représentée ici. Le boîtier 12 du capteur est réalisé de préférence en acier spécial ou en laiton, et lors du choix du matériau il faut prendre en compte les caractéristiques du milieu à mesurer.5 La partie de raccordement proprement dite 4 (à l'exception des connecteurs 33, 34) est réalisée de préférence en polyamide. l1 REVENDICATIONS 1. Capteur pour détecter la température d'un fluide, notamment d'un milieu liquide ou gazeux en écoulement, dans la cavité d'un boîtier, et dans lequel un élément de mesure de la température, qui peut être raccordé au moyen d'un dispositif formant connecteur à un dispositif d'exploitation, est disposé dans un tube de protection, formé d'un côté, d'un boîtier du capteur et comportant une partie de raccordement insérée de façon fixe et le tube de protection pénètre au moins par sa pointe dans une ouverture de la cavité du boîtier, qui est fermée de façon étanche vis-à-vis de l'atmosphère extérieure au moyen d'une bague torique élastique, caractérisé en ce que l'élément de mesure (1, 1') est disposé au niveau de la pointe du tube de protection (11) sur une extrémité d'une plaquette à circuits imprimés (2) allongée et est reliée par l'intermédiaire de voies conductrices au dispositif formant connecteur positionné sur l'extrémité opposée de la plaquette à circuits imprimés, le dispositif formant connecteur étant entouré par une douille filetée (3) du boîtier (12) du capteur, qui est reliée de façon fixe au tube de protection (11) et qui, pour sa fixation, est pourvue d'un filetage (13) qui pénètre dans le boîtier à cavité (10), tandis que la douille filetée (3) possède une bride (14) qui s'étend dans la direction radiale et qui est prévue en tant que surface de serrage pour la bague torique (5), qui ferme de façon étanche l'ouverture (9) du boîtier à cavité (10). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille filetée (3) comporte, sur son côté situé à l'opposé du tube de protection (11), un bord circonférentiel (15), qui est disposé coaxialement par rapport à son filetage et sert à fixer la partie de raccordement (4). 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de raccordement (2) est bloquée contre tout déplacement axial, dans sa position enfichée, au moyen d'un un rebord périphérique du bord (15) de la partie tournante. 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie de raccordement (4) est bloquée par des moulures et/ou des évidements contre toute rotation par rapport à la douille filetée (3) du boîtier (12) du capteur. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appareil de mesure (1, 1') est inséré dans une pâte thermoconductrice. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de mesure (1, 1') est agencé sous la forme d'une résistance qui dépend de la température.