Brevet FR2901880A1 — publié le 20071207

Description DECTECTEUR DE RAPPORT DE PRESSIONS ABSOLUES Domaine technique La présente invention concerne un détecteur de rapport de pressions absolues. Elle s'applique, en particulier, au déclenchement d'un actionneur en fonction de ce rapport, lequel par exemple est établi entre une pression de valeur constante et faible et une pression de valeur variable et importante en regard de la précédente. Etat de la technique On connaît de nombreux types de capteur de pression relative. Le document US 4 393 714 présente un capteur de pression différentiel qui comporte un capteur de déplacement capacitif à l'intérieur d'un boîtier. Un diaphragme monté sur un soufflet est soumis, d'un côté, à une pression P2 et, de l'autre côté, à une pression P1, et une électrode servant à mesurée la capacité est déplacée en fonction de la différence de pression. Ce capteur ne peut capter une pression absolue. Le document US 4 218 925 décrit un transmetteur de signal représentant une pression différentielle avec une protection de capteur de pression. Il comporte une paire de diaphragmes et une paire de soufflets internes entre les diaphragmes. Deux espaces reliés aux diaphragmes sont mis sous deux pressions différentes par deux fluides. Un conduit de fluide incompressible relie le premier espace à une première chambre d'un capteur de pression. Une conduite de fluide incompressible relie le second espace à une deuxième chambre du capteur de pression. Les deux fluides incompressibles agissent sur deux faces opposées du capteur de pression. Les soufflets sont mis sous pression par les deux fluides incompressibles et servent à absorber un excès de pression qui pourrait endommager le capteur de pression. Ce transmetteur de signal n'est pas adapté à mesurer une pression absolue. Divulgation de l'invention Problème technique Les deux capteurs, dont les faces sur lesquelles s'exercent les deux pressions, sont égales, sont inopérants si le rapport entre les deux pressions est important. C'est notamment le cas d'une pression absolue de commande dont la valeur est dix fois plus élevée que celle d'une pression absolue de contrôle ou de référence. Solution technique La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise, selon un premier aspect, de rapport de pressions absolues comportant un boîtier, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'interface mobile longitudinalement et reliée, à l'une de ses extrémités, à une membrane reliée, par ailleurs, au boîtier, la pièce d'interface mobile étant reliée, à l'autre des extrémités, à un soufflet relié, par ailleurs, audit boîtier, ledit soufflet étant soumis à une première pression et ladite membrane étant soumise à une seconde pression, et en ce que la pièce d'interface est, entre la membrane et le soufflet, entourée de vide dans un espace défini par le boîtier et la pièce d'interface. Grâce au maintien du vide autour de la pièce d'interface mobile, le détecteur peut mesurer une pression absolue. De plus, la mise en oeuvre de la membrane et du soufflet assure une stabilité et une résistance mécaniques accrues par rapports à d'autres architectures. En particulier, l'utilisation du soufflet rend la liaison entre le corps et la pièce d'interface plus résistante aux cycles de fatigue et le couplage d'un soufflet avec une membrane rend le système mécaniquement plus stable et donc moins sensible aux vibrations et chocs mécaniques, et ceci quels que soient les axes de sollicitation. Le détecteur de rapport de pressions absolues objet de la présente invention présente aussi une fiabilité accrue, par rapport à des capteurs dans lesquels se produisent des frottements mécaniques. Selon des caractéristiques particulières, la seconde pression est la pression atmosphérique. Selon des caractéristiques particulières, le détecteur est disposé dans le logement interne formé dans un corps de protection, ce logement interne étant soumis à la seconde pression. Selon des caractéristiques particulières, un organe élastique (131) est disposé dans le volume interne du soufflet, en compression entre la pièce d'interface et un élément fixe par rapport au boîtier du détecteur, la force exercée par l'organe élastique permettant de limiter la dérive du seuil du détecteur, en particulier pour des fonctionnements en altitude. Le seuil de détection de l'équipement étant déterminé par le rapport des sections suivantes, surface de la membrane soumise au vide et surface interne du soufflet. Selon des caractéristiques particulières, des cales de réglage sont interposées entre l'organe élastique et l'élément fixe. Selon des caractéristiques particulières, l'élément fixe précité est le corps de protection. Selon des caractéristiques particulières, le corps de protection présente un embout interne engagé dans le soufflet, cet embout interne présentant un canal interne traversant dans lequel règne la première pression, ledit canal étant en relation avec le volume interne du soufflet. Selon des caractéristiques particulières, la pièce d'interface présente un logement interne borgne tourné vers le logement interne du corps de protection et une collerette annulaire à laquelle est fixée de manière étanche la bordure interne de la membrane. Selon des caractéristiques particulières, le détecteur tel que succinctement exposé ci-dessus est muni d'un actionneur déclenché en fonction de la position de la pièce d'interface. Selon des caractéristiques particulières, ledit actionneur est un clapet. Selon des caractéristiques particulières, le clapet comprend un siège 163 formé dans un corps de siège fixé au corps de protection et un élément d'obturation monté dans le logement cylindrique borgne de la pièce d'interface entre un épaulement formé de ce dernier et une butée annulaire. Selon des caractéristiques particulières, l'élément d'obturation est monté dans le corps tubulaire avec un jeu axial et est sollicité vers la butée annulaire par un organe élastique. Brève description des dessins D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente, en élévation, un mode de réalisation particulier d'un détecteur de rapport de pressions absolues objet de la présente invention ; - la figure 2 représente, en section, le mode de réalisation particulier du détecteur de rapport de pressions absolues objet de la présente invention illustré en figure 1 ; - la figure 3 représente, en vue de dessus, le mode de réalisation particulier du 5 détecteur de rapport de pressions absolues objet de la présente invention illustré en figures 1 et 2 ; - la figure 4 représente, en vue en section, un soufflet illustré en figures 1 à 3 et - la figure 5 représente, en section, un autre mode de réalisation particulier du détecteur de rapport de pressions absolues objet de la présente invention, muni 10 et commandant un clapet pneumatique. Meilleur mode de réalisation de l'invention On observe que le détecteur 100 de rapport de pressions absolues représenté dans les figures 1 à 3 est sensiblement à l'échelle 2. Ce détecteur est disposé dans un logement interne formé dans un corps de protection 200, 15 comprenant une première partie et une seconde parties, ces dernières étant jointes l'une à l'autre avec interposition de joints d'étanchéité. Le logement interne est formé dans la première partie. La seconde partie obture le logement précité. Le détecteur comporte un boîtier 110 comprenant un logement interne 20 traversant dans lequel sont montés de manière mobile une pièce d'interface 120, un soufflet 130 et une membrane 140. La pièce d'interface 120 est solidarisée d'une part au soufflet 130 et d'autre part à la membrane 140. Le soufflet 130 et la membrane 140 sont solidaires du boîtier 110. Le logement interne du boîtier 110 comprend une première partie de 25 logement de forme cylindrique en relation de communication avec une seconde partie de logement également de forme cylindrique de plus grand diamètre. Le soufflet 130 est monté dans cette première partie de logement cylindrique et est fixé par sa partie supérieure à la paroi du dit logement. Le soufflet peut se déployer et se contracter dans la première partie de logement et ce selon l'axe 30 central de symétrie AA' de ladite première partie de logement. La pièce d'interface 120 est engagée librement pour partie dans la première partie de logement et pour partie dans la seconde partie de logement. La membrane est fixée à la bordure que présente la seconde partie de logement. La pièce d'interface est amenée à se déplacer selon l'axe AA' précité. Un espace interne 150 au boîtier 110 est défini par la face interne de la première partie de logement du boîtier 110, la paroi externe latérale de la pièce d'interface 120, par la face externe du soufflet 130 et la face supérieure de la membrane 140. Cet espace 150 est mis au vide par l'intermédiaire d'une ouverture latérale 111 du boîtier 110, cette ouverture étant ensuite scellée hermétiquement. Cet espace 150 est maintenu au vide par l'étanchéité des composants qui le définissent. Le volume interne que définissent la face interne du soufflet 130 et la pièce d'interface est soumis à une première pression tandis que les faces de la membrane et de la pièce d'interface, externes au logement 105 sont soumises à une seconde pression de valeur inférieure à la valeur de la première pression. Le rapport maximum entre les première et seconde pressions est de l'ordre de dix. L'aire de la projection normale de la surface sur laquelle s'exerce la première pression est inférieure à l'aire de la projection normale de la surface sur laquelle s'exerce la seconde pression, le rapport entre ces deux aires est d'environ un pour six. Par projection normale il faut entendre une projection orthogonale sur un plan géométrique perpendiculaire à l'axe AA'. Le boîtier 110 présente un corps cylindrique 113 surmonté d'une tête 114 par laquelle il est fixé au corps de protection 200. La tête est dotée d'un emmanchement 115. Par cet emmanchement le boîtier 11C) est engagé dans un lamage formé dans le corps de protection 200 et ce autour d'un embout interne 210 du corps de protection. Cet embout interne 210 présente un canal interne traversant dans lequel règne la première pression. L'embout interne 210 est axialement engagé dans le volume interne que définit le soufflet, le canal traversant que présente l'embout étant en communication avec le volume interne dudit soufflet. Le boîtier présente également une embase 112 enracinée au corps cylindrique 113, de plus grand diamètre que celui du dit corps. La première partie de logement est formée dans le corps cylindrique tandis que la seconde partie de logement est formée dans l'embase 112. La membrane 140 est en forme de couronne circulaire incurvée pour faciliter sa déformation. Par sa bordure interne, la membrane est fixée à la pièce d'interface tandis que par sa bordure externe elle est fixée à la collerette que présente le boîtier. Le soufflet 130 présente ici sept ondulations et est en acier inoxydable. Sa partie supérieure est soudée dans l'emmanchement 115 du boîtier 110. La pièce d'interface 120 substantiellement de forme cylindrique présente un logement interne borgne 122 tourné vers le logement interne du corps de protection 200. La pièce d'interface 120 est par ailleurs dotée d'une collerette annulaire 121 de plus grand diamètre que le diamètre de la première partie de logement du boîtier. La bordure interne de la membrane est fixée de manière étanche à la collerette annulaire. La partie inférieure du soufflet 130 est soudée à un épaulement que présente la forme cylindrique de la pièce d'interface. Au-dessus de l'épaulement, la pièce d'interface est de forme tronconique afin d'écarter le risque de frottement du soufflet contre ladite pièce. La pièce d'interface 120 est mobile longitudinalement c'est à dire selon l'axe AA' dans le corps 110 sous l'effet des pressions appliquées à ses extrémités (à travers le corps et le soufflet, en ce qui concerne la première pression d'une part, et du côté de la membrane en ce qui concerne la seconde pression, d'autre part) et sous l'effet de la force de rappel exercée par le soufflet 130 et, dans une moindre mesure, par la membrane 140. Cette force de rappel étant sensiblement proportionnelle au déplacement de la pièce d'interface 120, le déplacement de la pièce d'interface 120 est directement fonction du rapport des première et deuxième pressions. Dans le volume interne du soufflet 130 entre un épaulement que présente l'embout 210 du corps de protection 200 et l'interface mobile est disposé en compression un organe élastique 131 constitué par exemple par un ressort à spires non jointives. La force exercée par le ressort sur la pièce interface 120 limite les dérives de seuil de détection, en particulier pour des fonctionnements en altitude. Ce réglage pourra être opéré en intercalant des cales 132, d'épaisseur appropriée entre l'épaulement de l'embout et le ressort à spires 131. Comme illustré en figure 5, le détecteur de rapport de pressions absolues peut être muni d'un moyen d'actionnement, ou actionneur, ici un clapet pneumatique 160. Dans ce cas, lorsque le rapport de pression détecté par le détecteur dépasse une valeur seuil prédéterminée, le clapet pneumatique 160 s'ouvre ou se referme. Comme on peut le voir sur cette figure ce clapet 160 comprend un siège 163 formé dans un corps de siège et un élément d'obturation 161 monté dans le logement cylindrique borgne de la pièce d'interface entre un épaulement formé de ce dernier et une butée annulaire 162 constituée de préférence par un anneau élastique fendu engagé dans une gorge pratiquée dans la paroi du corps tubulaire 122. Le corps de siège de clapet est monté dans un perçage borgne formé dans la paroi de la seconde partie du corps de protection 200, ce perçage étant en communication avec un second perçage formé dans ladite partie et débouchant sur l'une des faces externe de cette dernière. Ainsi lorsque le clapet est ouvert, le logement formé dans le corps de protection, ce logement étant soumis à la seconde pression, communique avec l'environnement externe au corps de protection tandis que lorsque le clapet est fermé, ce logement est isolé de l'environnement externe. Le corps de siège de clapet forme une saillie dans le logement interne du corps de protection. L'élément d'obturation 161 se présente sous la forme d'un disque, se développant par ses grandes faces planes de manière perpendiculaire à l'axe géométrique AA'. En position d'obturation il est appliqué contre le siège 163 du clapet. Préférentiellement, en position d'obturation du siège du clapet, la pièce d'interface 120 vient en appui par l'intermédiaire d'une surface de butée, sous 25 forme de couronne contre le corps de siège. Avantageusement, pour éviter qu'une partie de l'effort de fermeture du clapet ne soit absorbé par le siège et l'élément d'obturation 161, ce dernier monté dans le corps tubulaire avec un jeu axial selon l'axe AA' et est sollicité vers la butée annulaire 162 par un organe élastique 164 constitué de préférence 30 par un ressort à spires non jointives. Une telle disposition de montage permet de limiter la force d'application de l'élément d'obturation contre le siège, la valeur de ladite force étant essentiellement déterminée par les caractéristiques de l'organe élastique. De plus, grâce à cette disposition sont écartés les risques de matage du siège et les pertes d'étanchéité en résultant. En position d'ouverture totale du clapet, la pièce interface par la collerette annulaire 121 vient en butée contre une surface annulaire du boîtier. II va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. Revendications 1/ Détecteur de rapport de pressions absolues comportant un boîtier (110), caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'interface (120) mobile longitudinalement et reliée, à l'une de ses extrémités, à une membrane (140) reliée, par ailleurs, au boîtier, la pièce d'interface mobile étant reliée, à l'autre des extrémités, à un soufflet (130) relié, par ailleurs, audit boîtier, ledit soufflet étant soumis à une première pression et ladite membrane étant soumise à une seconde pression, et en ce que la pièce d'interface (120) est, entre la membrane et le soufflet, entourée de vide dans un espace (150) défini par le boîtier et la pièce d'interface (120). 2/ Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est disposé dans le logement interne formé dans un corps de protection (200), ce logement interne étant soumis à la seconde pression. 3/ Détecteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par un organe élastique (131) disposé dans le volume interne du soufflet, en compression entre la pièce d'interface et un élément fixe par rapport au boîtier (110), la force exercée par l'organe élastique (131) limitant les dérives de seuil de détection, en altitude. 4/ Détecteur selon la revendication 3, caractérisé par des cales de réglage interposées entre l'organe élastique (131) et l'élément fixe. 5/ Détecteur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément fixe est le corps de protection (200). 6/ Détecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le corps de protection (200) présente un embout interne (210) engagé dans le soufflet (130), cet embout interne (210) présentant un canal interne traversant dans lequel règne la première pression, ledit canal étant en relation avec le volume interne du soufflet (130). 7/ Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce d'interface (120) présente un logement interne borgne (122) tourné vers le logement interne du corps de protection (200) et une collerette annulaire (121) à laquelle est fixée de manière étanche la bordure interne de la membrane. 8/ Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'un actionneur (160) déclenché en fonction de la position de la pièce d'interface (120). 9/ Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit actionneur (160) est un clapet. 10/ Détecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le clapet comprend un siège (163) formé dans un corps de siège fixé au corps de protection (200) et un élément d'obturation (161) monté dans le logement cylindrique borgne (122) de la pièce d'interface (120) entre un épaulement formé de ce dernier et une butée annulaire (162). 11/ Détecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (161) est monté dans le corps tubulaire avec un jeu axial selon l'axe (AA') et est sollicité vers la butée annulaire (162) par un organe élastique (164). 12/ Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde pression est la pression atmosphérique.