FR3113181A1 - Dispositif à chambre intérieure étanche - Google Patents

Abstract

Dispositif à chambre intérieure étanche L’invention comporte un dispositif étanche ayant un joint d’étanchéité autour d’une chambre intérieure, le joint d’étanchéité présentant au moins deux portions en boucle fermée au travers desquelles s’étend un élément traversant. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Dispositif à chambre intérieure étanche

La présente invention porte sur un dispositif à chambre intérieure étanche de conception simple. Une application non limitative de l’invention concerne le domaine des dispositifs de coupure électrique dans lesquels un plasma est généré suite à l’apparition d’un arc électrique lors de l’ouverture du circuit.

On connaît des dispositifs de coupure pyrotechnique comprenant un corps dans lequel est présent un initiateur pyrotechnique configuré pour, lorsqu’il est déclenché, mettre en mouvement un piston muni d’un relief en direction d’une barre conductrice à sectionner. La rupture de la barre conductrice traversée par un courant électrique peut provoquer la génération d’un plasma dans la chambre intérieure du dispositif. Il est souhaité de minimiser le risque d’échappement du plasma en dehors du dispositif de coupure.

Il est souhaitable de disposer d’une solution permettant d’assurer, de manière simple, une bonne étanchéité d’une chambre intérieure d’un dispositif.

L’invention propose un dispositif comprenant :
- un assemblage d’une première partie et d’une deuxième partie définissant un corps du dispositif et délimitant une chambre intérieure,
- un élément traversant s’étendant au travers de la chambre intérieure entre la première partie et la deuxième partie, et
- un joint d’étanchéité de la chambre intérieure entourant celle-ci, le joint d’étanchéité comprenant au moins deux portions en boucle fermée qui entourent l’élément traversant et assurent une étanchéité le long de celui-ci, et au moins deux portions de liaison reliant les portions en boucle fermée et présentes entre la première partie et la deuxième partie et assurant une étanchéité entre celles-ci.

Le joint d’étanchéité mis en œuvre permet d’assurer de manière simple, à l’aide d’une seule pièce, une étanchéité continue de la chambre intérieure sur toute sa circonférence et, en particulier, au niveau de l’élément traversant.

Dans un exemple de réalisation, les portions en boucle fermée sont diamétralement opposées.

Dans un exemple de réalisation, les portions en boucle fermée ont une forme généralement rectangulaire, et l’élément traversant présente une section généralement rectangulaire au moins au niveau des portions en boucle fermée.

Dans un exemple de réalisation, la section de l’élément traversant présente des coins arrondis.

Dans un exemple de réalisation, le joint d’étanchéité est en un matériau flexible et les portions en boucle fermée sont orientées transversalement à un plan contenant les portions de liaison par pivotement autour de celles-ci.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif est un dispositif de coupure électrique, l’élément traversant étant un élément conducteur, le dispositif comprenant un piston mobile dans la chambre intérieure apte à rompre l’élément traversant suite à sa mise en mouvement.

Dans cette application, le joint d’étanchéité permet d’éviter tout risque d’échappement du plasma généré dans la chambre intérieure lors de la rupture de l’élément traversant par impact avec le piston lors de la coupure.

En particulier, le dispositif peut être un dispositif de coupure pyrotechnique qui comprend un initiateur pyrotechnique, le piston étant apte à se déplacer suite à l’actionnement de l’initiateur pyrotechnique.

L’invention vise également une installation électrique sécurisée comprenant un dispositif de coupure tel que décrit plus haut et un circuit électrique relié à l’élément traversant.

L’invention vise également un véhicule comprenant une installation électrique telle que décrite plus haut.

On notera que l’invention n’est pas limitée à une application à un dispositif de coupure électrique. L’élément traversant peut en variante être un élément portant un ou plusieurs capteurs permettant de mesurer une grandeur physique ou chimique d’un gaz circulant au travers de la chambre intérieure pour lequel il est souhaité d’éviter tout risque d’échappement à l’extérieur du dispositif. Le ou les capteurs peuvent par exemple être des capteurs de pression et/ou de température.

La figure 1 est une représentation schématique d’un exemple de dispositif selon l’invention.

La figure 2 est une vue éclatée du dispositif de la figure 1.

La figure 3 est une vue d’un détail du dispositif de la figure 1.

La figure 4 correspond à une vue en coupe du dispositif de la figure 1 dans une première configuration autorisant le passage du courant.

La figure 5 correspond à une vue en coupe du dispositif de la figure 1 dans une deuxième configuration de coupure du courant.

La figure 6 est une représentation schématique d’un exemple de joint d’étanchéité avant insertion de l’élément traversant au travers des portions en boucle fermée.

La figure 7 est une représentation schématique d’une installation électrique sécurisée comprenant le dispositif de la figure 1.

La figure 8 est un détail d’une variante de portion en boucle fermée utilisable dans le cadre de l’invention.

La description qui suit est faite dans le cadre d’un exemple de dispositif 100 selon l’invention constituant un dispositif de coupure électrique. Comme indiqué plus haut, l’invention n’est pas limitée à cette application.

Les figures 1, 2, 4 et 5 illustrent un dispositif 100 de coupure selon un mode de réalisation de l’invention qui comprend un corps 10 à l’intérieur duquel sont installés un initiateur pyrotechnique 20, un piston 30, et un élément traversant 40. Le corps 10 présente une forme s’étendant le long d’un axe principal Z. Le corps 10 peut avoir une forme généralement cylindrique, comme dans l’exemple illustré. Le corps 10 est formé par l’assemblage d’une première partie 11 avec une deuxième partie 12. Les première 11 et deuxième 12 parties peuvent être superposées. Les première 11 et deuxième 12 parties peuvent former une partie supérieure 11 et une partie inférieure 12 du corps 10. L’élément traversant 40 est ici un élément conducteur de l’électricité, par exemple sous la forme d’une barre ou d’une languette conductrice. Il s’étend au travers du dispositif 100 et est situé entre la première partie 11 et la deuxième partie 12. L’élément traversant 40 traverse le corps 10 et est présent à la fois à l’intérieur du corps 10 et à l’extérieur. L’élément traversant 40 est présent au niveau d’une zone d’assemblage entre les première 11 et deuxième 12 parties. L’élément traversant 40 présente deux bornes 41 et 42 destinées à être reliées à un circuit électrique (non représenté). Les bornes 41 et 42 forment les bornes du dispositif 100 et correspondent ici aux deux extrémités de l’élément traversant 40. Le piston 30 est monté de sorte à être mobile entre une première position de passage du courant (position haute dans l’exemple illustré, voir figure 4) et une deuxième position de coupure du courant (position basse dans l’exemple illustré, voir figure 5). La première partie 11 définit une cavité de stockage 11a dans laquelle est situé le piston 30 lorsqu’il est dans sa première position. La deuxième partie 12 définit une cavité de réception 12a qui communique avec la cavité de stockage 11a. La cavité de réception 12a peut être alignée avec la cavité de stockage 11a le long de l’axe principal Z. La cavité de réception 12a est destinée à recevoir le piston 30 lorsqu’il est dans sa deuxième position, correspondant à la configuration de la figure 5. La réunion de la cavité de stockage 11a et de la cavité de réception 12a forme une chambre intérieure 13 dans laquelle le piston 30 est destiné à se déplacer. Le piston 30 peut s’étendre le long de l’axe Z. Dans l’exemple illustré, le piston 30 peut présenter une forme de révolution autour de l’axe Z. L’axe Z peut correspondre à l’axe de déplacement du piston 30. Le piston 30 comprend une gorge circonférentielle dans laquelle un joint d’étanchéité 31, par exemple un joint torique, est logé. Le piston 30 peut se déplacer selon une direction de déplacement A le long de l’axe Z à l’intérieur du corps 10 entre la première et la deuxième position. Tant que l’initiateur pyrotechnique 20 n’a pas été déclenché, le piston 30 est dans sa première position. L’élément traversant 40 traverse la chambre intérieure 13. Dans l’exemple illustré, l’élément traversant 40 s’étend le long d’un diamètre de la chambre intérieure 40.

Suite à l’actionnement de l’initiateur pyrotechnique 20, le piston 30 est déplacé depuis sa première position vers sa deuxième position. Le piston 30 a pour fonction de rompre l’élément traversant 40 lors de son passage de sa première position vers sa deuxième position, coupant ainsi la circulation du courant électrique au travers de l’élément traversant 40. L’initiateur pyrotechnique 20 comprend une charge pyrotechnique reliée à des connecteurs 21. La charge pyrotechnique est, lorsqu’elle est initiée par exemple à l’aide d’un courant traversant les connecteurs 21, apte à générer un gaz de pressurisation par sa combustion. La variante illustrée montre un dispositif de coupure 100 à actionnement pyrotechnique mais on ne sort pas du cadre de l’invention si le piston est déplacé autrement, par exemple suite à la libération d’un élément de rappel ou d’un gaz stocké sous pression.

Afin de faciliter la rupture de l’élément traversant 40 par le piston 30, l’élément traversant 40 peut comprendre, de manière optionnelle, une ou plusieurs zones de faiblesse 43 destinées à former un point de rupture de l’élément traversant 40. L’élément traversant 40 illustré comprend deux zones de faiblesses 43, permettant d’assurer une cassure de l’élément traversant 40 en deux points de rupture et de détacher une portion rompue 44 du reste de l’élément traversant 40. Dans une variante non illustrée, l’élément traversant ne présente qu’une unique zone de faiblesse et est rompue en un seul point de rupture, la portion rompue étant pliée par le piston dans la cavité de réception lorsque le piston est dans la deuxième position.

La rupture de l’élément traversant 40 par impact avec le piston 30 peut conduire à la génération un plasma gazeux dans la chambre intérieure 13 pour lequel il est souhaité d’éviter la fuite au travers du corps 10. Pour ce faire, le dispositif est muni d’un joint d’étanchéité 50.

Le joint 50 entoure la chambre intérieure 13 sur toute sa circonférence, entourant ainsi la zone dans laquelle le plasma est généré. Le joint 50 est situé entre la première partie 11 et la deuxième partie 12, dans la zone d’assemblage entre celles-ci. La première partie 11 et la deuxième partie 12 peuvent chacune comprendre une rainure qui est destinée à recevoir le joint 50. Les rainures présentent une forme complémentaire au joint 50. Le joint 50 définit une forme fermée, ici généralement circulaire étant entendu que d’autres formes sont possibles selon la forme du corps 10, telles qu’une forme polygonale ou elliptique. La chambre intérieure 13 est située à l’intérieur de la forme fermée définie par le joint 50. L’élément traversant 40, et en particulier sa ou ses zones de faiblesse 43, est situé à l’intérieur de la forme fermée définie par le joint 50. Le joint 50 comprend dans l’exemple illustré deux portions en boucle fermée 53 et deux portions de liaison 51 qui relient les portions en boucle fermée 53. Chacune des portions de liaison 51 est située entre les portions en boucle fermée 53. Les portions de liaison 51 peuvent être formées par un brin et les portions en boucle fermée 53 par deux brins. Les extrémités des portions de liaison 51 sont reliées aux boucles fermées 53. Comme illustré, le brin formant les portions de liaison 51 peut se dédoubler au niveau des extrémités des portions de liaison 51 pour former les portions en boucle fermée 53. Les portions de liaison 51 peuvent être monobrin et les portions en boucle fermée 53 à double brins. Les brins formant les portions de liaison 51 et/ou les portions en boucle fermée 53 peuvent avoir une section droite circulaire, elliptique ou polygonale, par exemple carrée ou rectangulaire non carrée. Les brins formant les portions de liaison 51 et les portions en boucle fermée 53 peuvent être de forme identique et/ou de plus grande dimension transversale identique, par exemple de diamètre identique. Une telle caractéristique participe à améliorer davantage encore l’étanchéité. L’élément traversant 40 est introduit à l’intérieur des portions en boucle fermée 53 et s’étend entre les portions de liaison 51. L’élément traversant 40 est logé à l’intérieur des portions en boucle fermée 53. L’élément traversant 40 et les portions de liaison 51 peuvent être situés dans un même plan. Les portions en boucle fermée 53 peuvent être transverses au plan contenant les portions de liaison 51, par exemple perpendiculaire à ce plan. Les portions en boucle fermée 53 enserrent l’élément traversant 40. Les portions en boucle fermée 53 peuvent être transverses, par exemple perpendiculaire, à l’axe longitudinal X de l’élément traversant 40. Les portions en boucle fermée 53 entourent localement l’élément traversant 40 sur toute sa circonférence autour de son axe longitudinal X. Les portions en boucle fermée 53 sont au contact de l’élément traversant 40. La forme des portions en boucle fermée 53 peut être identique à la forme de la section de l’élément traversant 40 au niveau de celles-ci. La section de l’élément traversant est, sauf mention contraire, prise transversalement, par exemple perpendiculairement, à son axe longitudinal X. Les portions en boucle fermée 53 sont situées entre la première partie 11 et la deuxième partie 12. Les portions en boucle fermée 53 assurent l’étanchéité au niveau de la portion de l’élément traversant 40 située sur la zone d’assemblage des première 11 et deuxième 12 parties. Les portions en boucle fermée 53 assurent l’étanchéité le long de l’axe longitudinal X de l’élément traversant 40. Dans l’exemple illustré, les portions en boucle fermée 53 ont une forme généralement rectangulaire présentant des coins internes C1 arrondis. L’élément traversant 40 est dépourvu d’arête vive au niveau des zones sur lesquelles il est entouré par les portions en boucle fermée 53. Les arêtes, ou coins C2, de l’élément traversant 40 peuvent être arrondis au niveau de ces zones, par exemple par usinage. La présence de coins arrondis C1 et C2 permet d’améliorer l’étanchéité. On notera que d’autres formes sont possibles pour les portions en boucle fermée en fonction de la forme de la section de l’élément traversant comme une forme généralement carrée, circulaire ou elliptique. Les portions en boucle fermée 53 peuvent définir des ouvertures de même surface. Cela permet une fabrication plus simple du joint 50. De même, la section de l’élément traversant 40 au niveau de chacune des portions en boucle fermée 53 peut être identique. Les portions de liaison 51 assurent, quant à elle, l’étanchéité sur la zone d’assemblage entre les première 11 et deuxième 12 parties dans une direction transversale à l’axe longitudinal X de l’élément traversant 40. Le joint 50 constitue un seul et même élément permettant d’assurer une continuité de l’étanchéité autour de la chambre intérieure 13.

On a décrit un exemple comprenant exactement deux portions en boucle fermée 53 et deux portions de liaison 51. On ne sort pas du cadre de l’invention si plus de deux portions en boucle fermée sont utilisées, on pourrait par exemple avoir quatre ou six portions en boucle fermée pour un dispositif respectivement à deux ou trois éléments traversants. Dans l’exemple illustré, les portions en boucle fermée 53 sont diamétralement opposées, ce qui permet d’utiliser exactement la même géométrie de dispositif et en particulier d’élément traversant 40 qu’en l’absence de joint 50, simplifiant ainsi l’obtention du dispositif 100 mais on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque ce n’est pas le cas.

La figure 6 illustre le joint d’étanchéité 50 au repos, c’est-à-dire avant placement de l’élément traversant 40 au travers des portions en boucle fermée 53. Dans l’exemple illustré, le joint 50 a une forme plane lorsqu’il est au repos. Ainsi, les portions de liaison 51 et les portions en boucle fermée 53 sont situées dans un même plan. Les brins 52 formant les portions en boucle fermée 53 sont situés dans le même plan que les brins formant les portions de liaison 51 lorsque le joint 50 est au repos. Lors de l’assemblage du dispositif 100, les portions en boucle fermée 53 sont redressées afin d’installer l’élément traversant 40 dans les boucles 53 grâce à la souplesse du joint 50. Le joint est formé d’un matériau flexible permettant ce redressement des portions en boucle fermée 53. Le joint peut notamment est fabriqué dans un des matériaux suivants : silicone, caoutchouc nitrile (NBR), caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR), éthylène-propylène-diène monomère (EPDM), fluoroélastomère (FKM). La variante de joint d’étanchéité flexible est particulièrement simple à fabriquer. On ne sort néanmoins pas du cadre de l’invention si le joint est directement obtenu avec des portions en boucle fermée transverses aux portions de liaison.

On vient de décrire un exemple de dispositif de coupure 100 pour lequel une étanchéité au plasma gazeux est obtenue par mise en œuvre du joint d’étanchéité 50. Le dispositif de coupure 100 considéré est destiné à être incorporé dans une installation électrique sécurisée 300 dont un exemple va à présent être décrit en lien avec la figure 7.

L’installation électrique sécurisée 300 comprend un système d’alimentation sécurisé 310 comprenant le dispositif de coupure 100 (représenté de façon très schématique) et un circuit d’alimentation 311. Le circuit d’alimentation 311 comprend ici un générateur électrique G relié à la deuxième borne 42 de l’élément traversant 40 du dispositif de coupure 100. Le générateur électrique G peut être par exemple une batterie ou un alternateur. Le système d’alimentation sécurisé 310 comprend en outre un élément de contrôle C configuré pour actionner l’initiateur pyrotechnique 20 lorsqu’une anomalie est détectée. L’élément de contrôle C est connecté à l’initiateur pyrotechnique 20 par l’intermédiaire des connecteurs 21. L’anomalie en réponse à laquelle l’élément de contrôle C peut déclencher l’initiateur pyrotechnique 20 peut être une anomalie électrique, comme un dépassement de seuil de courant dans le circuit, ou une anomalie non-électrique comme la détection d’un choc, par exemple une décélération brusque de l’élément de contrôle, d’un changement de température, de pression, etc. En cas de détection d’une anomalie, l’élément de contrôle C est apte à envoyer un courant électrique à l’initiateur pyrotechnique 20 pour son déclenchement afin de couper le courant, comme décrit précédemment.

L’installation électrique sécurisée 300 comprend enfin un dispositif électrique D relié ici à la première borne 41 de l’élément traversant 40 du dispositif de coupure 100 pour être alimenté par le système d’alimentation sécurisé 310. A titre d’exemple, un véhicule automobile peut comprendre une installation électrique sécurisée 300.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, les brins des portions en boucle fermée 53 possèdent une longueur identique. Ainsi, le centre des boucles 53 est situé dans la prolongation des brins des portions de liaison 51. Comme cela est illustré sur la figure 8, les brins des portions en boucle fermée 153 peuvent posséder une longueur différente, un brin possédant une longueur supérieure à l’autre. Dans la variante illustrée sur la figure 8, le centre C des portions en boucle fermée 153 est décalé par rapport à la prolongation des brins des portions de liaison 151.

Claims (9)

1. Dispositif (100) comprenant :
   - un assemblage d’une première partie (11) et d’une deuxième partie (12) définissant un corps (10) du dispositif et délimitant une chambre intérieure (13),
   - un élément traversant (40) s’étendant au travers de la chambre intérieure entre la première partie et la deuxième partie, et
   - un joint d’étanchéité (50) de la chambre intérieure entourant celle-ci, le joint d’étanchéité comprenant au moins deux portions en boucle fermée (53 ; 153) qui entourent l’élément traversant et assurent une étanchéité le long de celui-ci, et au moins deux portions de liaison (51 ; 151) reliant les portions en boucle fermée et présentes entre la première partie et la deuxième partie et assurant une étanchéité entre celles-ci.
2. Dispositif (100) selon la revendication 1, dans lequel les portions en boucle fermée (53 ; 153) sont diamétralement opposées.
3. Dispositif (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les portions en boucle fermée (53 ; 153) ont une forme généralement rectangulaire, et l’élément traversant (40) présente une section généralement rectangulaire au moins au niveau des portions en boucle fermée.
4. Dispositif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la section de l’élément traversant (40) présente des coins arrondis (C2).
5. Dispositif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le joint d’étanchéité (50) est en un matériau flexible, et dans lequel les portions en boucle fermée (53) sont orientées transversalement à un plan contenant les portions de liaison (51) par pivotement autour de celles-ci.
6. Dispositif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif est un dispositif de coupure électrique, l’élément traversant (40) étant un élément conducteur, le dispositif comprenant un piston mobile (30) dans la chambre intérieure (13) apte à rompre l’élément traversant suite à sa mise en mouvement.
7. Dispositif (100) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif est un dispositif de coupure pyrotechnique qui comprend un initiateur pyrotechnique (20), le piston (30) étant apte à se déplacer suite à l’actionnement de l’initiateur pyrotechnique.
8. Installation électrique sécurisée (300) comprenant un dispositif de coupure (100) selon la revendication 6 ou 7 et un circuit électrique relié à l’élément traversant.
9. Véhicule comprenant une installation électrique sécurisée (300) selon la revendication 8.