Brevet FR2863113A1 — publié le 20050603

Connecteur électrique connectable dans l'eau ou un milieu liquide. L'invention concerne un connecteur électrique connectable dans l'eau ou un milieu liquide et en particulier un connecteur électrique 5 connectable dans l'eau de mer. On connaît par EP 0 493 375 et EP 0 251 655 des connecteurs électriques connectables dans l'eau de mer comportant deux chambres d'expansion d'un fluide isolant électrique permettant de ressuyer la partie de contact du connecteur à l'accouplement de l'élément mâle de connecteur dans l'élément femelle correspondant, la chambre d'expansion externe formant le corps du boîtier de l'élément femelle de connecteur. Néanmoins, cette chambre externe déformable d'expansion est essentiellement constituée d'une paroi en matière élastomère dont la surface externe peut être attaquée par les solvants, notamment dans le cas des forages pétroliers. En outre, la navette mobile de réception de la broche de contact de l'élément mâle est rappelée vers l'avant de l'élément femelle au moyen d'un ressort hélicoïdal logé dans la partie arrière du logement de la navette. Cette disposition rend la construction complexe, notamment lorsqu'il comporte plusieurs éléments de contact et augmente l'effort d'accouplement en proportion du nombre d'éléments de contact. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et propose un connecteur électrique connectable dans l'eau ou un milieu liquide, constitué de deux éléments de connecteur complémentaires, respectivement un élément mâle et un élément femelle destinés à être accouplés l'un à l'autre en service dans ledit milieu liquide, l'élément de connecteur mâle comportant au moins une broche de contact s'étendant en saillie de l'élément de connecteur, et l'élément femelle de connecteur comportant au moins une ouverture de passage de la broche pour l'accouplement desdits éléments de connecteur, cette ouverture étant obturée en position non accouplée par un élément piston isolant électrique monté coulissant à l'intérieur de l'élément de connecteur dans une chambre de contact rigide et isolante électrique, laquelle reçoit par une zone de contact la broche de contact de l'élément de connecteur mâle à l'accouplement, l'élément piston et la broche de contact coulissant en outre de façon étanche à l'accouplement dans la chambre de contact par au moins deux joints séparés axialement, dont 2 2863113 l'un est situé proche de ladite ouverture et le second est situé en aval de la zone de contact de la broche et de la chambre de contact relativement à l'ouverture, la surface de l'élément piston comprise entre les deux joints étant reliée à une chambre remplie de fluide isolant électrique, s ménagée à l'intérieur de l'élément de connecteur, cette chambre étant reliée à un élément de paroi souple externe se déformant pour accepter l'introduction ou le retrait de la broche de contact dans la chambre de contact, lors des manoeuvres d'accouplement ou de désaccouplement du connecteur respectivement, la zone de contact étant en outre remplie io de fluide isolant électrique et séparée du reste du connecteur par un troisième joint ménagé sur l'élément piston ou dans la chambre de contact. Il résulte de cette disposition que l'élément femelle de connecteur peut être constitué avec un corps externe rigide de matière non sensible 15 aux solvants. L'élément de paroi souple déformable externe, sensible aux solvants, peut par contre être monté de façon échangeable. La zone de contact d'accouplement de la broche et de la chambre de contact peut être formée par une partie avant de la chambre de contact, recevant en service la partie active conductrice de la broche, à l'avant de celle-ci par exemple par un jeu d'alvéoles annulaires serrées sur la partie active conductrice de la broche. L'élément piston est monté rappelé vers l'avant, au bord de l'ouverture de l'élément connecteur, avantageusement, par un moyen ressort disposé à l'arrière de l'élément piston autour de la chambre de contact, laquelle est gainée d'un isolant électrique sur toute sa surface hormis la zone de contact. Ainsi disposé, ce moyen ressort peut également servir, par exemple par un brin d'extrémité commun, au rappel d'autres éléments pistons de chambres de contacts d'autres contacts disposés dans l'élément de connecteur, dans le cas de connecteurs à plusieurs contacts. Naturellement, la partie arrière de la chambre de contact, non contenue par l'élément piston est également remplie de fluide isolant électrique, ceci par un trou de passage adéquat dans sa paroi. Aussi, un élément joint de ressuyage disposé entre la paroi de l'élément piston et la chambre de contact est monté sur la périphérie de l'élément piston ou à un emplacement adéquat de la chambre de contact en amont de la zone de contact relativement à l'ouverture, ceci pour séparer la zone de contact remplie de fluide isolant électrique de la chambre de contact et éviter toute trace d'eau ou de milieu liquide externe dans la zone de contact à l'accouplement. L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un connecteur selon l'invention en position désaccouplée, et - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 montrant le 10 connecteur en position accouplée. Le connecteur électrique selon l'invention représenté sur le dessin est constitué de deux éléments de connecteur complémentaires, destinés à être accouplés en service l'un à l'autre, respectivement un élément de connecteur mâle 1 et un élément de connecteur femelle 13. Il présente une symétrie axiale. L'élément de connecteur mâle 1 est de structure simplifiée comportant essentiellement un boîtier 3 logeant axialement une broche cylindrique de contact 5, fixée en saillie vers l'avant et reliée à un câble électrique arrière 7. Cette broche a une section circulaire, mais peut être d'une autre forme, de préférence arrondie, voire polygonale. La broche 5 comporte une partie conductrice 9 à l'extrémité de sa surface périphérique avant, le reste de sa surface étant gainée de matière isolante électrique 11. L'élément de connecteur femelle 13 comporte également une partie de corps ou boîtier rigide 15 de section semblable à celle de l'élément mâle 1, cette partie de corps étant constituée de deux parties, respectivement avant 17 et arrière 19, assemblées par vis l'une à l'autre. Une chambre de contact 21 est montée axialement entre lesdites parties de corps avant 17 et arrière 19, étant reliée à un câble conducteur électrique arrière 23. Cette chambre 21 est montée sur la partie de corps 19 et sur la face avant 25 de la partie de corps 17, celle-ci ayant une ouverture circulaire axiale avant 27, de section complémentaire au jeu de passage près de celle de la broche 5. Cette ouverture 27 est disposée à l'avant de la chambre 21, à faible distance de celle-ci. Elle est fermée par un élément de piston ou navette 29, de conformation cylindrique, monté coulissant axialement dans la chambre de contact 21. Cet élément de piston 29 isolant électrique est rappelé vers l'avant, jusqu'au niveau de l'ouverture 27 par un ressort hélicoïdal arrière 31, relié à l'extrémité arrière de l'élément piston 29 et en appui sur la face avant 33 de la partie de corps arrière 19. Le ressort 31 est monté autour de la chambre de contact 21, son brin avant 35 traversant la chambre de contact 21 par une lumière axiale 37 de longueur égale à celle de la course de l'élément piston. L'élément piston 29, la zone de contact, la chambre de contact 21 en sa partie arrière au piston et l'intérieur de la partie avant 17 de i0 connecteur sont remplis d'un fluide électrique isolant, et en particulier d'huile isolante électrique, laquelle est naturellement hydrofuge et facilite le glissement du coulissement de l'élément piston dans la chambre de contact. L'élément piston 29, est en communication par sa partie d'extrémité avant avec l'huile isolante circulant dans une chambre annulaire 39 ménagée à l'avant de la chambre de contact 21 dans la face avant 25 de l'élément de connecteur, et par sa partie arrière avec l'huile isolante dans la chambre de contact 21. Cette chambre de contact 21 comporte une partie conductrice active interne 41 dans sa partie avant, laquelle est complémentaire de celle 9 de la broche de l'élément mâle, le reste de sa surface étant revêtu d'une gaine isolante électrique 43. L'élément piston 29 est ressuyé de toute trace de fluide environnant lors de son passage coulissant dans l'alésage de la chambre de contact 21 au moyen de deux joints annulaires avant 45, 45' et d'un joint annulaire arrière 47 monté sur sa périphérie à mi longueur de celui-ci et à l'arrière de la zone conductrice 41. Le premier joint 45 du jeu avant est fixé sur la face avant 25 de connecteur, le second 45' étant fixé à l'intérieur de la partie avant de la 30 chambre de contact 21. Ces joints sont des joints à lèvre souple ou torique frottant sur la surface de l'élément piston 29. Ainsi, celui-ci au cours de son coulissement libère la zone conductrice 41 de la chambre de contact de toute trace de fluide extérieur (eau de mer) qui pourrait nuire au bon contact des zones conductrices en contact, respectivement 9, 41 de la broche et de la chambre de contact, lors de l'accouplement des éléments de connecteurs 1 et 13, cette zone demeurant remplie d'huile isolante électrique neutre pour le contact. Les joints 45' et 47 ont plus spécialement pour effet de séparer la zone de contact du reste du connecteur constituant ainsi une barrière s d'étanchéité supplémentaire vis à vis de tout fluide polluant externe susceptible de pénétrer à l'intérieur du connecteur. La variation de volume interne de l'intérieur de l'élément de connecteur femelle, contenu par l'huile isolante 49 est compensé par un élément élastomère souple 51 disposé à l'arrière de la partie de corps io avant 17 et juste sous sa périphérie sur une faible largeur. Cet élément souple 51 est en forme de manchon déformable, fixé étanche par ses bords respectivement sur un évidement correspondant de la partie de corps avant 17, et un évidemment complémentaire de la partie de corps arrière 19. Cet élément souple est en communication avec le fluide externe 49 (eau de mer) au moyen de trous périphériques 53 formés dans la paroi de l'évidement sus-jacent 55 de la partie de corps avant 17 et sa paroi est apte à se déformer dans cet espace évidé 55. Il peut être échangé en cas d'usure en désolidarisant les parties de corps 17 et 19. Le fonctionnement du connecteur est à présent décrit. Il s'agit simplement d'enficher la broche 5 de l'élément de connecteur mâle dans l'ouverture 27 de la face avant de l'élément de connecteur femelle, la broche 5 poussant l'élément de piston 29 à l'intérieur de la chambre de contact, à l'encontre du rappel du ressort 31. L'élément souple 51 se déforme vers l'extérieur pour absorber l'augmentation de volume induit par l'introduction de la broche. Dans cette manoeuvre, l'élément piston 29 est ressuyé par les joints précédemment décrits et de même la broche 5 lorsqu'elle passe sur les joints avant 45, 45'. Le guidage de l'enfichage est réalisé par un ergot 57 en saillie à la périphérie de la face avant de l'élément mâle, venant coulisser dans une rainure longitudinale périphérique complémentaire 59 du corps de l'élément femelle. En bout de course (figure 2), lors de la mise en butée des éléments mâle 1 et femelle 13, la zone de contact 9 de la broche débarrassée de toute trace de milieu extérieur polluant est parfaitement reçue par la zone de contact correspondante 41 de la chambre de contact, les alvéoles 61 de celle-ci venant en pression de serrage sur la partie lisse conductrice 9 de la broche. Le désaccouplement des éléments de connecteur est réalisé par une manoeuvre d'extraction inverse à l'accouplement, l'élément piston 5 29 revenant alors au niveau de l'ouverture 27. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique connectable dans l'eau ou un milieu liquide, constitué de deux éléments de connecteur complémentaires, respectivement un élément mâle (1) et un élément femelle (13) destinés s à être accouplés l'un à l'autre en service dans ledit milieu liquide, l'élément de connecteur mâle (1) comportant au moins une broche de contact (5) s'étendant en saillie de l'élément de connecteur, et l'élément femelle de connecteur (13) comportant au moins une ouverture (27) de passage de la broche (5) pour l'accouplement desdits éléments de io connecteur, cette ouverture (27) étant obturée en position non accouplée par un élément piston isolant électrique (29) monté coulissant à l'intérieur de l'élément de connecteur dans une chambre de contact rigide et isolante électrique (21), laquelle reçoit par une zone de contact (41) la broche de contact (5) de l'élément de connecteur mâle à l'accouplement, l'élément piston (29) et la broche de contact (5) coulissant en outre de façon étanche à l'accouplement dans la chambre de contact (21) par au moins deux joints séparés axialement, dont l'un (45) est situé proche de ladite ouverture (27) et le second (45') est situé en aval de la zone de contact (9, 41) de la broche et de la chambre de contact relativement à l'ouverture (27), la surface de l'élément piston (29) comprise entre les deux joints (45, 45') étant reliée à une chambre remplie de fluide isolant électrique (49), ménagée à l'intérieur de l'élément de connecteur, cette chambre étant reliée à un élément de paroi souple externe (51) se déformant pour accepter l'introduction ou le retrait de la broche de contact (5) dans la chambre de contact (21), lors des manoeuvres d'accouplement ou de désaccouplement du connecteur respectivement, la zone de contact étant en outre remplie de fluide isolant électrique et séparée du reste du connecteur par un troisième joint (47) ménagé sur l'élément piston (29) ou dans la 3o chambre de contact (21). 2. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément femelle de connecteur (13) comporte un corps externe rigide (17, 19) de matière non sensible aux solvants. 3. Connecteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 35 en ce que l'élément souple déformable (51) est monté de façon échangeable. 4. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la broche de contact (5) de l'élément mâle de connecteur (1) comporte une partie conductrice (9) à son extrémité avant, le reste de sa surface étant gainée de matière isolante électrique (11) et, de même, la chambre de contact (21) comporte une partie conductrice interne active (41) dans sa partie avant, complémentaire de celle de la broche (5), le reste de sa surface étant revêtu de matière isolante électrique (43). 5. Connecteur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce io que la partie conductrice (41) de la chambre de contact reçoit en service, à l'accouplement des éléments de connecteur, la broche (5), par exemple, par un jeu d'alvéoles annulaires (61) serrées sur la broche (5). 6. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément piston (29) est monté rappelé vers l'avant, au bord de l'ouverture (27) de l'élément connecteur, par un moyen ressort (31) disposé à l'arrière de l'élément piston (29) autour de la chambre de contact (21). 7. Connecteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen ressort (31) sert au rappel d'autres éléments pistons (29) de chambres de contact (21) d'autres contacts disposés dans l'élément de connecteur (13), dans le cas de connecteurs à plusieurs contacts (5, ). 8. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie arrière de la chambre de contact (21), non contenue par l'élément piston (29), est remplie de fluide isolant électrique par un trou de passage adéquat dans sa paroi, et un élément joint de ressuyage (47) de la paroi de l'élément piston (29) est monté sur la périphérie de l'élément piston (29) ou à un emplacement adéquat de la chambre de contact, ceci pour séparer la 3o zone de contact remplie de fluide isolant électrique de la chambre de contact et ainsi éviter toute trace d'eau ou de milieu liquide externe polluant dans la zone de contact (9, 41) à l'accouplement. 9. Connecteur électrique selon l'une des revendications 6-8, caractérisé en ce que ledit moyen ressort (31) est un ressort hélicoïdal relié à l'extrémité arrière de l'élément de piston (29) et en appui sur une partie arrière du corps de connecteur (13), ce ressort (31) étant monté autour de la chambre de contact (21), son brin avant (35) traversant la chambre de contact (21) par une lumière axiale (37) de longueur égale à celle de la course de l'élément piston (29). 10. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément souple (51) est à forme de manchon déformable, fixé par ses bords de façon étanche au corps du connecteur, étant en communication avec le fluide externe (49) au moyen de trous périphériques (53) formés dans la paroi d'un évidement sus-jacent (55) de la partie de corps (17) et sa paroi est apte à se déformer dans ledit évidemment (55).