CH691005A5

CH691005A5 - Enceinte de capteur de pressions différentielles.

Info

Publication number: CH691005A5
Application number: CH101796A
Authority: CH
Inventors: Olivier Boillat
Original assignee: Suisse Electronique Microtech
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2001-03-30
Also published as: FR2733832A1; FR2733832B1

Description


  
 



  La présente invention concerne une enceinte de capteur de pressions différentielles. 



  De manière connue, une telle enceinte renferme un micro-système du type comprenant un boîtier étanche destiné à être immergé dans un conduit fluidique, de manière à mesurer les pressions qui y règnent en amont et en aval. Le boîtier définit deux chambres internes également remplies d'un fluide et délimitées, d'une part par une cloison de séparation interne médiane, traversée de part en part par un trou, ultérieurement obturé par le capteur. Les chambres sont délimitées, d'autre part, par deux membranes externes, déformables élastiquement, situées de part et d'autre de l'enceinte et soumises à des pressions différentes susceptibles de régner dans le conduit et agissant sur le capteur par membranes et fluide interposés. 



  Dans les micro-systèmes de ce type utilisant un fluide d'interface, il est procédé au remplissage des chambres de manière distincte, c'est-à-dire l'une après l'autre, puis fermées également successivement. 



  Les fermetures sont effectuées au moyen de bouchons vissés, de billes ou par soudure. 



  La mise en Öuvre de telles méthodes nécessitent l'emploi de nombreuses pièces mécaniques et sont, de ce fait, mal adaptées aux faibles dimensions de ces microsystèmes. De plus, ces solutions ont pour effet de modifier la pression différentielle des deux chambres et ne sont donc pas applicables à des capteurs très sensibles, destinés à des domaines spécifiques. 



  En fait, le problème clé à résoudre consiste à remplir puis refermer les chambres, sans que la pression du fluide qu'on y emprisonne ne soit augmentée. 



  En outre, dans certains cas d'application, est exigée une garantie d'étanchéité du système à long terme, dans un environnement de liquide pouvant atteindre 90 DEG C. 



  Enfin, un objectif à atteindre également, consiste à obtenir une réalisation au plus faible coût possible. 



  L'invention a pour but de proposer une enceinte formant un micro-système du type précité s'affranchissant de tous les problèmes évoqués et offrant également les avantages recherchés. 



  A cet effet, l'invention concerne une enceinte de capteur de pressions différentielles du type constitué par un boîtier étanche destiné à être immergé dans un conduit fluidique et définissant deux chambres internes, remplies également d'un fluide, et délimitées d'une part par une cloison de séparation interne, traversée de part en part par un trou, ultérieurement obturé par le capteur, et d'autre part, par deux membranes externes déformables élastiquement, situées de part et d'autre de l'enceinte et soumises à des pressions différentes susceptibles de régner dans le conduit et agissant sur le capteur par l'intermédiaire de chacune des membranes et du fluide contenu respectivement dans chacune des chambres, caractérisée en ce que deux trous de mise en communication des chambres sont ménagés de part et d'autre de la cloison de séparation,

   chacun d'eux débouchant d'une part dans chacune des chambres et d'autre part, dans un conduit s'étendant selon un axe perpendiculaire à celui des trous de communication jusqu'à déboucher lui-même par un orifice extérieur situé sur une paroi latérale de l'enceinte, ledit conduit recevant un élément  obturateur dont la section est au moins partiellement correspondante à celle dudit conduit, de manière à constituer, au moins à son extrémité située au droit des trous de communication, des moyens d'ouverture et de fermeture de ceux-ci, destinés à permettre la mise en communication et le remplissage simultané des chambres par le fluide et conséquemment l'obtention d'un équilibre des pressions régnant dans celles-ci, au cours d'une même opération de remplissage. 



  La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. 



  Cette description, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, en référence aux dessins annexés sur lesquels: 
 
   - la fig. 1 est une vue en coupe transversale d'une enceinte de capteur illustrant l'art antérieur, 
   - la fig. 2 est une vue en bout d'une enceinte selon l'invention, non munie de ses moyens d'ouverture-fermeture, 
   - la fig. 3 est une vue en coupe transversale de l'enceinte selon la ligne III-III de la fig. 2, 
   - la fig. 4 est une vue en bout de l'enceinte selon la fig. 2, muni de ses moyens d'ouverture-fermeture, en position d'ouverture, 
   - la fig. 5 est une vue en coupe transversale de l'enceinte selon la ligne V-V de la fig. 4, 
   - la fig. 6 est une vue en bout de l'enceinte selon la fig. 2, munie de ses moyens d'ouverture-fermeture, en position de fermeture, 
   - la fig.

   7 est une vue en coupe transversale de l'enceinte selon la ligne VII-VII de la fig. 6, 
   - la fig. 8 est une vue en plan d'un des éléments d'ouverture-fermeture de l'enceinte, selon les fig. 2 à 7, en l'occurrence une vis pointeau, 
   - la fig. 9 est une vue en bout de l'élément selon la fig. 8, 
   - la fig. 10 est une vue de côté de l'élément d'ouverture-fermeture selon la fig. 8, 
   - la fig. 11 est une vue en coupe transversale selon la ligne XI-XI de la fig. 10, 
   - la fig. 12 est une vue en coupe à échelle agrandie de l'extrémité des moyens d'ouverture-fermeture de l'enceinte selon les fig. 2 à 11, représentés en position d'ouverture, 
   - la fig. 13 est une vue en coupe des moyens représentés sur la fig. 12, mais en position de fermeture, 
   - la fig.

   14 est une vue en coupe à échelle agrandie de l'extrémité des moyens d'ouverture-fermeture de l'enceinte, selon une variante de réalisation et représentés dans une position d'ouverture, 
   - la fig. 15 est une vue en coupe des mêmes moyens représentés sur la fig. 14 mais en position de fermeture. 
 



  Selon l'illustration de l'art antérieur représenté sur la fig. 1, l'enceinte A constituant le micro-système comprend un boîtier étanche a, destiné à être immergé dans un conduit fluidique et définissant deux chambres internes b, c remplies également d'un fluide, et délimitées, d'une part par une cloison de séparation interne d, traversée de part en part par un trou e, ultérieurement obturé par un capteur f, et d'autre part par deux membranes externes g, h déformables  élastiquement, situées de part et d'autre de ladite enceinte A et soumise à des pressions P1, P2 susceptibles de régner dans le conduit et agissant sur le capteur f par l'intermédiaire de chacune des membranes g, h et du fluide contenu respectivement dans chacune des chambres b, c. 



  Sur les fig. 2 à 7, l'enceinte A est globalement désignée par la référence 1 et comprend de la même manière, un boîtier étanche 2 destiné à être immergé dans un conduit fluidique et définissant deux chambres internes 3, 4 remplies également d'un fluide, et délimitées, d'une part par une cloison de séparation interne 5, traversée de part en part par un trou 6 ultérieurement obturé par un capteur 7, et d'autre part, par deux membranes externes 8, 9 déformables élastiquement, situées de part et d'autre de l'enceinte 1 et soumise à des pressions P1, P2 susceptibles de régner dans le conduit et agissant sur le capteur 7 par l'intermédiaire de chacune des membranes 8, 9 et du fluide contenu respectivement dans chacune des chambres 3, 4. 



  Selon l'invention, deux trous 10, 11 de mise en communication des chambres 3, 4 sont ménagés de part et d'autre de la cloison de séparation 5 chacun d'eux débouchant d'une part, dans chacune des chambres 3, 4 et d'autre part, dans un conduit 12 s'étendant selon un axe perpendiculaire à celui des trous de communication jusqu'à déboucher lui-même par un orifice extérieur 14. 



  Ce dernier est situé sur une paroi latérale 15 de l'enceinte 1, le conduit recevant un élément obturateur 16 dont la section est au moins partiellement correspondante à celle du conduit 12. Ceci constitue, au moins à son extrémité située au droit des trous de communication 10, 11 des moyens d'ouverture et de  fermeture 17 de ceux-ci, destinés à permettre la mise en communication et le remplissage simultané des chambres 3, 4 par le fluide et, conséquemment l'obtention d'un équilibre des pressions régnant dans celles-ci, au cours d'une même opération de remplissage. 



  Plus précisément, l'élément obturateur 16 est une vis pointeau dont une extrémité conique 16a coopère au moins partiellement avec une partie d'extrémité conique correspondante 12a du conduit 12, dans laquelle débouchent perpendiculairement les trous de communication 10, 11 des chambres 3, 4 pour former avec au moins un canal longitudinal 18 de la vis pointeau 16, un conduit en forme de T. 



  Selon le mode de réalisation représenté sur les fig. 2 à 13, les moyens d'ouverture et de fermeture 17 des trous de communication 10, 11 des chambres 3, 4 entre elle, sont constituées par deux méplats parallèles 19, de largeurs identiques, ménagés sur la vis pointeau 16 qui est de section initialement circulaire, pour délimiter entre ceux-ci et la section circulaire du conduit, dans une position d'ouverture, deux canaux longitudinaux 18, 18a s'étendant à partir d'une zone de la partie d'extrémité conique 16a de ladite vis 16, située au droit des trous de communication 10, 11 jusqu'à son extrémité opposée 16b débouchant de la paroi latérale 15 de l'enceinte 1. 



  Par ailleurs, l'action en fermeture s'effectuant par une rotation angulaire de 90 DEG  appliquée à l'extrémité libre de la vis pointeau 16, ayant pour effet de déplacer rotativement les méplats 19, préalablement en relation avec les trous de communication 10, 11, dans une position d'ouverture, et venir mettre les orifices à portée conique de ces derniers 10, 11 en contact avec  deux zones également coniques de l'extrémité 16a de la vis pointeau 16 situées entre lesdits méplats 19. 



  Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de la vis pointeau 16 opposée à sa partie conique 16a est constituée par une tête de manÖuvre 20 de plus grand diamètre dont au moins une partie de son contour cylindrique est fileté et coopère avec un logement cylindrique fileté 21 de même diamètre. Celui-ci est ménagé dans la paroi latérale 15 de l'enceinte 1 de façon à pouvoir assurer de l'extérieur de cette dernière, une commande en ouverture ou en fermeture simultanée des chambres 3, 4 par l'intermédiaire de la vis pointeau 16. 



  Selon l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, la tête de manÖuvre élargie 20 est constituée par une partie de cylindre réalisé longitudinalement dans le prolongement des méplats 19 de la vis pointeau 16 et selon une épaisseur identique à celle qu'ils définissent. 



  Le mode de réalisation représenté sur les fig. 14 et 15 diffère essentiellement du précédent en ce que les moyens d'ouverture et de fermeture 17A des trous de communication 10, 11 des chambres 3, 4 entre elles, sont constitués par un canal central longitudinal 18A ménagé dans la vis pointeau 16A, qui est de section circulaire, ledit canal 18A débouchant d'une part, par l'une de ses extrémités sur la paroi latérale 14 de l'enceinte 1A et d'autre part, à proximité opposée 16Aa située au droit des deux trous de communication 10, 11, par deux trous sensiblement radiaux 18Aa et 18Ab issus du canal central 18A de la vis pointeau 16A dans une zone conique de sa partie d'extrémité 16Aa.

   Ces trous 18Aa et 18Ab sont orientés en direction des trous de communication 10, 11 des chambres 3, 4 pour une  position d'ouverture, la fermeture s'effectuant par rotation angulaire de 90 DEG  appliquée à l'extrémité libre de lat vis pointeau 16A, ayant pour effet de déplacer rotativement les trous 18Aa et 18Ab de la vis pointeau 16A préalablement en relation avec les trous de communication 10, 11 dans une position d'ouverture, et venir mettre les orifices à portée conique de ces derniers 10, 11 en contact avec deux zones également coniques de l'extrémité 16Aa de la vis pointeau 16A dans laquelle débouchent les trous radiaux 18Aa et 18Ab. 



  Selon ce même cas de figure, la tête de manÖuvre élargie (non représentée) (est constituée par un cylindre percé axialement et réalisé longitudinalement dans le prolongement de la vis pointeau 16A. 



  Dans un cas comme dans l'autre, la tête de manÖuvre 20 comporte une fente 22 d'extrémité transversale destinée à l'introduction d'un outil de commande. 



  Le procédé de remplissage des chambres 2, 3 des enceintes 1, 1A du capteur de pression différentielle 7 est remarquable par les étapes suivantes:
 - mise en position d'ouverture de l'enceinte 1, 1A,
 - mise en place de l'enceinte 1, 1A dans un bac de remplissage, non encore rempli,
 - mise sous vide du bac de remplissage,
 - remplissage du bac avec un fluide approprié dans lequel se trouve l'enceinte 1, 1A,
 - remplissage desdites chambres 3, 4,
 - fermeture simultanée des deux chambres 3, 4 de l'enceinte 1, 1A toujours immergée, par action rotative de 90 DEG  sur la vis pointeau 16, 16A,
 - extraction de l'enceinte 1, 1A du bac de remplissage, 
 - scellement de la tête de manÖuvre 20 de la vis pointeau 16, 16A dans son logement 21 par introduction d'un adhésif. 



  Cet adhésif est introduit soit entre les parois du conduit 12 et les méplats 19 de la vis pointeau 16, soit dans le canal central 18 de la vis pointeau 16A. 



  Les deux modes de réalisation décrits ci-dessus présentent non seulement l'avantage de ne pas modifier la pression interne des chambres 2, 3, mais permet également de les remplir en une seule opération de mise sous vide du bac de remplissage et de fermeture desdites chambres s'effectuant simultanément. 



  De plus, les solutions proposées sont adaptées à des enceintes 1A de faibles dimensions et sont économiquement très intéressantes.

Claims

1. Enceinte de capteur (7) de pressions différentielles du type constitué par un boîtier étanche (2) destiné à être immergé dans un conduit fluidique et définissant deux chambres internes (3, 4) remplies également d'un fluide, et délimitées d'une part par une cloison de séparation interne (5) traversée de part en part par un trou (6), ultérieurement obturé par le capteur (7), et d'autre part par deux membranes externes (8, 9) déformables élastiquement, situées de part et d'autre de ladite enceinte (1, 1A) et soumises à des pressions (P1, P2) susceptibles de régner dans le conduit et agissant sur le capteur (7) par l'intermédiaire de chacune des membranes (8, 9) et du fluide contenu respectivement dans chacune des chambres (3, 4), caractérisée en ce que deux trous (10, 11) de mise en communication des chambres (3, 4) sont ménagés de part et d'autre de la cloison de séparation (5),

chacun d'eux débouchant d'une part dans chacune des chambres (3, 4) et d'autre part dans un conduit (12) s'étendant selon un axe perpendiculaire à celui des trous de communication jusqu'à déboucher lui-même par un orifice extérieur 14, situé sur une paroi latérale (15) de l'enceinte (1, 1A), ledit conduit recevant un élément obturateur (16, 16A) dont la section est au moins partiellement correspondante à celle dudit conduit (12), de manière à constituer, au moins à son extrémité située au droit des trous de communication (10, 11), des moyens d'ouverture et de fermeture (17, 17A) de ceux-ci, destinés à permettre la mise en communication et le remplissage simultané des chambres (3, 4) par le fluide et conséquemment l'obtention d'un équilibre des pressions règnant dans celles-ci, au cours d'une même opération de remplissage.

2.

Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément obturateur (16, 16A) est une vis pointeau dont une extrémité conique (16a, 16Aa) coopère au moins partiellement avec une partie d'extrémité conique correspondante (12a) du conduit (12), dans laquelle débouchent perpendiculairement les trous de communication (10, 11) des chambres (3, 4) pour former avec au moins un canal longitudinal (18, 18A) de la vis pointeau (16, 16A), un conduit en forme de T.

3.

Enceinte selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens d'ouverture et de fermeture (17) des trous de communication (10, 11) des chambres (3, 4) entre elles, sont constituées par deux méplats parallèles (19) de largeurs identiques ménagés sur la vis pointeau (16) qui est de section initialement circulaire, pour délimiter entre ceux-ci et la section circulaire du conduit, dans une position d'ouverture, deux canaux longitudinaux (18, 18a) s'étendant à partir d'une zone de la partie d'extrémité conique (16a) de ladite vis (16) située au droit des trous de communication (10, 11) jusqu'à son extrémité opposée (16b) débouchant de la paroi latérale (15) de ladite enceinte (1), l'action en fermeture s'effectuant par une rotation annulaire de 90 DEG appliquée à l'extrémité libre de la vis pointeau (16) ayant pour effet de déplacer rotativement les méplats (19),

préalablement en relation avec les trous de communication (10, 11) dans une position d'ouverture, et venir mettre les orifices à portée conique de ces derniers (10, 11) en contact avec deux zones également coniques de l'extrémité (16a) de la vis pointeau (16) situées entre lesdits méplats (19).

4.

Enceinte selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens d'ouverture et de fermeture (17A) des trous de communication (10, 11) des chambres (3, 2) entres elles, sont constitués par un canal central longitudinal (18A) ménagé dans la vis pointeau (16A), qui est des section circulaire, ledit canal (18A) débouchant d'une part, par l'une de ses extrémités sur la paroi latérale (14) de l'enceinte (1A) et d'autre part, à proximité de son extrémité opposée (16Aa) située au droit des deux trous de communication (10, 11), par deux trous sensiblement radiaux (18Aa et 18Ab) issus du canal central (18A) de la vis pointeau (16A) dans une zone conique de sa partie d'extrémité (16Aa), lesquels trous (18Aa et 18Ab) sont orientés en direction des trous de communication (10, 11), des chambres (3, 4) pour une position d'ouverture,

la fermeture s'effectuant par rotation angulaire de 90 DEG appliquée à l'extrémité libre de la vis pointeau (16A) ayant pour effet de déplacer rotativement les trous (18Aa et 18Ab) de ladite vis pointeau (16A), préalablement en relation avec les trous de communication (10, 11) dans une position d'ouverture, et venir mettre les orifices à portée conique de ces derniers (10, 11) en contact avec deux zones également coniques de l'extrémité (16Aa) de la vis pointeau (16A) dans laquelle débouchent les trous radiaux (18Aa et 18Ab).

5.

Enceinte selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'extrémité de la vis pointeau (16, 16A), opposée à sa partie conique (16a, 16Aa) est constituée par une tête de manÖuvre (20) de plus grand diamètre, dont au moins une partie de son contour cylindrique est fileté et coopère avec un logement cylindrique fileté (21) de même diamètre, ménagé dans la paroi latérale (15) de ladite enceinte (1, 1A) de façon à pouvoir assurer de l'extérieur de cette dernière, une commande en ouverture ou en fermeture simultanée de chambres (3, 4) par l'intermédiaire de ladite vis pointeau (16, 16A).

6.

Enceinte selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que la tête de manÖuvre élargie (20) est constituée par une partie de cylindre réalisée longitudinalement dans le prolongement des méplats (9) de la vis pointeau (16) et selon une épaisseur identique à celle qu'ils définissent.

7. Enceinte selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la tête de manÖuvre élargie est constituée par un cylindre percé axialement et réalisé longitudinalement dans le prolongement de la vis pointeau (16A).

8. Enceinte selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la tête de manÖuvre (20) comporte une fente (22) d'extrémité transversale destinée à l'introduction d'un outil de commande.

9.

Procédé de remplissage des chambres (2, 3) d'une enceinte (1, 1A) de capteur de pressions différentielles (7) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mise en position d'ouverture de l'enceinte (1, 1A), - mise en place de l'enceinte (1, 1A) dans un bac de remplissage, non encore rempli, - mise sous vide du bac de remplissage, - remplissage du bac avec un fluide approprié dans lequel se trouve l'enceinte (1, 1A), - remplissage desdites chambres (3, 4), - fermeture simultanée des deux chambres (3, 4) de l'enceinte (1, 1A) toujours immergée, par action rotative de 90 DEG sur l'élément obturateur (16, 16A), - extraction de l'enceinte (1, 1A) du bac de remplissage.