FR3044761A1

FR3044761A1 - Capteur de pression et appareil de fluide sous pression comprenant un tel capteur.

Info

Publication number: FR3044761A1
Application number: FR1562005A
Authority: FR
Inventors: Antoine Frenal
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: US10107702B2; US20170160161A1; FR3044761B1

Abstract

Capteur de pression comprenant un support (3) s'étendant selon une direction (A) longitudinale et portant élément (2) sensible à la pression, le capteur (1) comprenant une portion (4) filetée destinée à permettre le montage du capteur (1) dans un logement de réception taraudé d'un appareil de fluide sous pression, le support (3) comprenant un épaulement (5) formant une surface de butée non-parallèle à l'axe (A) longitudinal, pour permettre un positionnement déterminé dudit capteur (1) selon une direction parallèle à la direction (A) longitudinale, caractérisé en ce que la portion (4) filetée est formée sur un écrou (6) de serrage distinct et mobile par rapport au support (3).

Description

L’invention concerne un capteur de pression et un appareil de fluide sous pression comprenant un tel capteur. L’invention concerne plus particulièrement un capteur de pression comprenant un support s’étendant selon une direction longitudinale et portant élément sensible à la pression, le capteur comprenant une portion filetée destinée à permettre le montage du capteur dans un logement de réception taraudé d’un appareil de fluide sous pression, le support comprenant un épaulement formant une surface de butée non-parallèle à l’axe longitudinal, pour permettre un positionnement déterminé dudit capteur selon une direction parallèle à la direction longitudinale. L’invention concerne en particulier une structure de capteur et son intégration dans un appareil tel qu’un robinet de fluide sous pression.

Les capteurs de pression comprennent généralement un insert muni d’un élément sensible à la pression (piézoélectrique ou autre) qui est vissé dans le corps de l’appareil où la mesure de pression doit être réalisée.

Le document FR2901876A1 décrit un exemple de structure de capteur de pression pour dispositif indicateur d’une grandeur physique.

Dans certaines configurations, la profondeur d’insertion d’un capteur de pression doit être indexée avec précision, par exemple pour des questions d'intégration et/ou pour permettre au capteur d’avoir une position déterminée relativement à un organe électrique susceptible de se raccorder électriquement sur ledit capteur.

De plus, selon la configuration du capteur ou de son environnement, en position assemblée, la position angulaire du capteur (autour de sa direction d’enfoncement en profondeur) peut être également une contrainte importante de montage.

Les dispositifs connus ne permettent pas de répondre de façon satisfaisante à l’un ou l’autre de ces contraintes.

Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le capteur selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la portion filetée est formée sur un écrou de serrage distinct et mobile par rapport au support.

Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l’écrou a une forme tubulaire et comprend une surface extérieure filetée (4) et une extrémité aval destinée à coopérer directement ou indirectement avec le support pour transmettre un effort de poussée audit support (3) selon la direction longitudinale, - l’écrou et le support sont disposés concentriquement autour de l’axe longitudinal, - l’écrou comporte une extrémité amont de préhension destinée à être manipulée par un utilisateur pour le montage du capteur dans un logement de réception d’un appareil de fluide sous pression, et en ce que l’extrémité amont de préhension est reliée au reste de l’écrou via une zone de fragilisation et/ou une zone sécable configurée pour provoquer une séparation de l’extrémité amont de préhension par rapport au reste de l’écrou au-delà d’un couple de serrage déterminé et par exemple compris entre 20 et 40N, - le capteur comporte un pion d’indexation du capteur dans une position angulaire déterminée autour de l’axe longitudinal, - le pion est monté de façon amovible dans un logement ou passage du support, - le pion fait saillie par rapport à l’épaulement, - le capteur est du type électrique ou électronique, c’est-à-dire que l’élément sensible à la pression génère un signal électrique représentatif de la pression mesurée, le support comportant une extrémité amont munie de contact(s) électrique(s) relié(s) à l’élément sensible et destiné(s) à coopérer avec un organe connexion électrique pour transmettre ce signal électrique et le cas échéant recevoir un signal, - le capteur comprend une fiche de raccordement électrique montée sur ledit support pour accueillir des éléments de connexion électrique destinés à coopérer avec le ou les contacts du capteur, - l’écrou et la fiche de raccordement sont montés concentriquement autour de l’axe longitudinal, - le pion s’étend selon une direction parallèle à l’axe longitudinal, - l’écrou est monté concentriquement autour de la fiche de raccordement autour de l’axe longitudinal et maintient cette fiche contre le support selon la direction de l’axe longitudinal. L’invention concerne également un appareil de fluide sous pression, notamment robinet de fluide sous pression, comprenant un corps abritant un circuit de fluide sous pression et un capteur de pression pour mesure la pression dans ledit circuit, le capteur de pression étant conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-après. L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective et en coupe, schématique et partielle, d’un capteur de pression intégré à un appareil de fluide sous pression, - la figure 2 représente une vue en perspective, schématique et partielle, d’un détail du dispositif de la figure 1, illustrant un support du capteur, - la figure 3 représente une vue en coupe, schématique et partielle, d’un autre exemple de l’intégration d’un capteur de pression à un appareil de fluide sous pression, - la figure 4 représente une vue d’un capteur de pression intégré à un appareil de fluide sous pression similaire à celle de la figure 1 dans laquelle une portion de montage du capteur est détachée après montage du capteur sur l’appareil qui le reçoit.

La figure 1 représente un capteur 1 de pression intégré à un appareil 10 de fluide sous pression. Par exemple, le capteur 1 est un capteur de pression mesurant la pression de gaz dans un circuit 11 de gaz sous pression d’un robinet 10 de bouteille(s) de fluide sous pression (cf. également la figure 3).

Le capteur 1 comprend un support 3 s’étendant selon une direction A longitudinale et portant élément 2 sensible à la pression.

Le support 3 et/ou l’élément 2 sensible est par exemple constitué de métal ou tout autre matériau approprié. L’élément 2 sensible à la pression comprend par exemple un élément piézoélectrique (ou autre) générant un signal électrique représentatif de la pression mesurée. Cet élément 2 sensible peut être soudé sur le support 3.

Le capteur 1 comprend une portion 4 filetée (ou équivalent, par exemple un système d’accrochage à baïonnettes et/ou encliquetage ou autre) destinée à permettre le montage du capteur 1 dans un logement de réception conjugué (taraudé ou rainuré) d’un appareil 10 de fluide sous pression.

Pour permettre le positionnement précis du capteur 1 selon une direction parallèle à l’axe longitudinal A du capteur 1 (profondeur), le support 3 comprend un épaulement 5 formant une surface de butée qui n’est pas parallèle à l’axe A longitudinal. Par exemple, cette butée 5 est perpendiculaire à l’axe A longitudinal. Cette butée 5 est par exemple définie par la face aval d’une portion en forme de disque délimitée par le support 3. Par soucis de description les extrémités amont et aval du capteur sont définies le long de la direction A longitudinale respectivement vers extérieur et vers l’intérieur de l’appareil qui le porte.

De plus, la portion 4 filetée est située sur un écrou 6 de serrage distinct et mobile par rapport au support 3. De cette façon, le positionnement en profondeur (selon la direction A longitudinale) du support 3 est parfaitement défini, indépendamment du degré de serrage de la partie filetée 4.

En particulier, la face aval de l’épaulement 5 vient en contact avec une surface de référence du corps de l’appareil 10 qui reçoit le capteur. L’écrou 6 de serrage (qui est par exemple une pièce distincte du support 3) vient, lors de son serrage dans le corps de l’appareil, maintenir le support 3 dans sa position déterminée selon une direction parallèle à l’axe longitudinal. L’extrémité aval du support 3 peut porter un joint 12 torique coopérant avec le logement pour assurer l’étanchéité entre l’intérieur (sous pression) et l’extérieur (par rapport au canal 11 interne).

Comme représenté, l’écrou 6 peut avoir une forme tubulaire dont la surface extérieure est filetée 4. Selon le serrage de l’écrou 6 dans le logement, une extrémité aval 16 de l’écrou peut coopérer directement avec le support 3 pour transmettre un effort de poussée (vers l’aval) sur le support 3 selon la direction A longitudinale. L’écrou 6 permet ainsi un blocage longitudinal du support 3 contre sa surface de référence. Le vissage de l’écrou 6 n'a pas d'impact sur la position en profondeur du capteur (support 3 et élément sensible).

Comme illustré aux figures, l’écrou 4 et le support 3 peuvent être disposés concentriquement autour de l’axe A longitudinal, par exemple l’écrou 6 reçoit dans son volume interne au moins une partie du support 3.

Comme illustré schématiquement à la figure 1, l’écrou 6 comporte une extrémité amont 26 de préhension, par exemple à plusieurs pans, destinée à être manipulée par un utilisateur pour le montage (vissage/dévissage) du capteur 1 dans le logement de réception d’un appareil de fluide sous pression.

Dans une variante de réalisation possible facultative, cette l’extrémité amont 26 de préhension peut être est reliée au reste de l’écrou 6 via une zone 36 de fragilisation et/ou une zone sécable configurée pour provoquer une séparation de l’extrémité amont 26 de préhension par rapport au reste de l’écrou 6 au-delà d’un couple de serrage déterminé et par exemple compris entre 20 et 40 Newton. C’est-à-dire que, lorsque le capteur 1 est monté (vissé) dans le corps, au-delà d’un couple de serrage, l’utilisateur peut rompre cette extrémité amont 26 de l’écrou 6. Le capteur 1 ne présente plus (ou peu) de prise pour le démontage, pour éviter un démontage intempestif ou non autorisé. Par exemple, l’extrémité 26 amont séparable est la partie de l’écrou 6 qui fait saillie sur la surface de l’appareil 10 autour du logement de réception du capteur 1.

Dans le cas où la position angulaire du capteur 1 dans l’appareil 10 autour de son axe A longitudinal est importante, le capteur 1 peut comporter également un pion 7 d’indexation du capteur dans une position angulaire déterminée autour de l’axe A longitudinal. Ceci peut être nécessaire notamment dans le cas ou l’extrémité amont du capteur (et notamment le support 3) possède des organes électriques et/ou mécaniques ayant une orientation déterminée destinés à coopérer avec des organes conjugués d’une pièce distincte raccordable de façon amovible au capteur.

Comme illustré à la figure 1, un pion 7 d’indexation angulaire peut être monté de façon amovible ou non dans un logement ou passage du support 3 pour coopérer avec un orifice conjugué formé dans l’appareil. Le pion 7 fait par exemple saillie par rapport à l’épaulement selon une direction parallèle à l’axe A longitudinal.

De cette façon, le support 3 est bloqué également en rotation dans une position déterminée autour de l’axe A longitudinal.

De cette façon, les indexations en profondeur (selon l’axe A) et éventuellement en rotation (autour de cet axe A) peuvent être dissociées et rendues indépendantes de l’effort de serrage d’un vissage du capteur 1 dans son logement. Le vissage de l’écrou 6 n'a pas en effet d'impact sur la position angulaire du capteur.

Pour s’affranchir de la nécessité d’une indexation angulaire (en rotation) précise des contacts 8 autour de l’axe A, le ou les contacts ponctuels 8 de la figure 2 pourraient être remplacés par des pistes circulaires concentriques disposées autour de l’axe A. De cette façon, la connexion avec des éléments 14 de connexion ponctuels peut être réalisée quelque soit la position angulaire des contacts 8 par rapport aux éléments 14 ponctuels.

Le capteur 1 peut être du type électrique ou électronique, c’est-à-dire que l’élément 2 sensible à la pression génère un signal électrique représentatif de la pression mesurée. Le support 3 peut comporter une extrémité amont munie de contact(s) 8 électrique(s) discrets ou continus (cf. figure 2) destiné(s) à coopérer avec un organe connexion électrique (via des éléments 14 de connexion) pour transmettre ce signal et le cas échéant recevoir un signal (par exemple pour configurer ou tarer ce capteur). A cet effet, le capteur peut comprendre une fiche 9 de raccordement électrique montée sur ledit support 3 pour accueillir des éléments 14 de connexion électrique destinée à coopérer avec le ou les contacts 8 du capteur 1. C’est-à-dire que la fiche 9 peut comporter un logement destiné à accueillir un organe 13 de raccordement électrique qui vient se raccorder de façon amovible à la ou les pistes ou contact(s) 8 (cf. figure 3).

Comme illustré à la figure 1, la fiche 9 puis l’écrou 6 peuvent être montés concentriquement sur et autour du support 3, concentriquement à l’axe longitudinal A.

Cet agencement confère une grande compacité au capteur de pression, une grande solidité mécanique et une bonne étanchéité.

Sans que ce soit limitatif, le capteur 1 peut être intégré à un appareil de fluide sous pression tel qu’un robinet de fluide sous pression comprenant un corps abritant un circuit 11 de fluide sous pression. Comme illustré à la figure 3, le robinet 10 peut comporter au moins une vanne et/ou détendeur 12 dans le circuit et le capteur 1 est configuré pour mesure la pression dans le circuit 11, par exemple pour mesurer la pression dans une partie de circuit en communication avec un récipient de gaz auquel est raccordé le robinet 11.

Les informations mesurées par le capteur 1 de pression peuvent être transférées à un module 13 raccordable de façon démontable sur le capteur 1 (au niveau des contacts). Le module comporte par exemple une logique électronique de traitement notamment des signaux de pression mesurés par le capteur 1. Le module peut comporter également des organes de communication sans fil. L’architecture permet de positionner précisément le capteur en profondeur dans le corps d’un appareil 10 de fluide sous pression (selon l’axe longitudinal A) et éventuellement également autour de cet axe longitudinal.

Ceci permet notamment de créer une position de référence du capteur pour permettre sa parfaite coopération avec les éléments qui l’entourent et notamment dans le cas où un élément électrique ou autre doit venir se raccorder audit capteur 1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur de pression comprenant un support (3) s’étendant selon une direction (A) longitudinale et portant élément (2) sensible à la pression, le capteur (1) comprenant une portion (4) filetée destinée à permettre le montage du capteur (1) dans un logement de réception taraudé d’un appareil de fluide sous pression, le support (3) comprenant un épaulement (5) formant une surface de butée non-parallèle à l’axe (A) longitudinal, pour permettre un positionnement déterminé dudit capteur (1) selon une direction parallèle à la direction (A) longitudinale, caractérisé en ce que la portion (4) filetée est formée sur un écrou (6) de serrage distinct et mobile par rapport au support (3).
2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’écrou (6) a une forme tubulaire et comprend une surface extérieure filetée (4) et une extrémité aval (16) destinée à coopérer directement ou indirectement avec le support (3) pour transmettre un effort de poussée audit support (3) selon la direction (A) longitudinale.
3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’écrou (4) et le support (3) sont disposés concentriquement autour de l’axe (A) longitudinal.
4. Capteur selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l’écrou (6) comporte une extrémité amont (26) de préhension destinée à être manipulée par un utilisateur pour le montage du capteur (1) dans un logement de réception d’un appareil de fluide sous pression, et en ce que l’extrémité amont (26) de préhension est reliée au reste de l’écrou (6) via une zone (36) de fragilisation et/ou une zone sécable configurée pour provoquer une séparation de l’extrémité amont (26) de préhension par rapport au reste de l’écrou (6) au-delà d’un couple de serrage déterminé et par exemple compris entre 20 et 40N.
5. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte un pion (7) d’indexation du capteur dans une position angulaire déterminée autour de l’axe (A) longitudinal.
6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pion (7) est monté de façon amovible dans un logement ou passage du support (3).
7. Capteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le pion (7) fait saillie par rapport à l’épaulement (5).
8. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il est du type électrique ou électronique, c’est-à-dire que l’élément (2) sensible à la pression génère un signal électrique représentatif de la pression mesurée et en ce que le support (3) comporte une extrémité amont munie de contact(s) (8) électrique(s) relié(s) à l’élément sensible et destiné(s) à coopérer avec un organe connexion électrique pour transmettre ce signal électrique et le cas échéant recevoir un signal.
9. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comprend une fiche (9) de raccordement électrique montée sur ledit support (3) pour accueillir des éléments de connexion électrique destinés à coopérer avec le ou les contacts (8) du capteur.
10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’écrou (6) et la fiche (9) de raccordement sont montés concentriquement autour de l’axe longitudinal (A).
11. Appareil de fluide sous pression, notamment robinet de fluide sous pression, comprenant un corps abritant un circuit (11) de fluide sous pression et un capteur (1) de pression pour mesure la pression dans ledit circuit (11), caractérisé en ce que le capteur (1) de pression est conforme à l’une quelconque des revendications précédentes.