Interrupteur de pression

Vue d’ensemble de l’interrupteur de pression

L’interrupteur de pression dispose d’une palette d’applications si vaste qu'il constitue une pièce importante dans l’industrie. Il existe également un nombre important d’applications spécialisées qui utilisent des interrupteurs pour une utilisation efficace dans des environnements difficiles dans certains domaines de la fabrication et de la marine.

Fondamentalement, l’interrupteur de pression rompt un contact électrique lorsqu'une pression prédéfinie est atteinte. Afin de s’assurer que l’interrupteur de pression fonctionne bien dans les « deux directions », certains sont conçus pour créer un contact électrique que la pression augmente ou qu’elle baisse. De plus, les interrupteurs de pression ne sont pas exclusivement conçus pour répondre à des changements de pression du gaz ou de l’eau : ils peuvent également répondre à une action d’une force mécanique comme par exemple un poids placé sur une zone conçue pour bouger et ainsi fermer le contact électrique. Un exemple d’application de cette technologie est la porte de garage, où l'interrupteur de pression peut « forcer » la porte à se relever s’il détecte des changements de pression. Les tapis des immeubles commerciaux qui actionnent l’ouverture des portes lorsqu’une pression leur est appliquée contiennent également des interrupteurs de pression.

En règle générale, l’interrupteur de pression permet le contrôle de l’activité de génération de pression au sein de l'équipement et fera souvent retentir une forme d'alarme lorsque le niveau de pression commence à dépasser une valeur de sécurité.

Les conceptions variant en fonction du type d’action désiré. Si une action manuelle est nécessaire (par exemple pour active rapidement un processus de ventilation ou l’arrêt d’une machine) l’interrupteur à levier sera alors souvent utilisé pour le changement de pression principalement en raison du fait qu'il est simple à utiliser en cas de retentissement d'une alarme. Certains pressostats sont conçus pour fonctionner dans l’informatique, dans ce cas on les retrouve généralement sous forme de microrupteurs. Si un programme informatique détermine que la séquence logique suivante dans un équipement est un arrêt de sécurité ou l’évacuation de pression, il envoie un ordre à l’interrupteur de pression qui effectue rapidement l’action requise.

Les interrupteurs de pression apportent également une véritable sécurité supplémentaire pour les ingénieurs et autres personnes qui travaillent à proximité d’équipement qu’ils commandent. En arrêtant l’équipement ou en activant le système d’évacuation avant que le point de surcharge ou d’explosion ne soit atteint, les opérateurs font baisser le risque de blessures graves. Quasiment toutes les machines qui comportent des compresseurs, par exemple, seront équipées d’interrupteurs de pression pour les phases clé afin d'assurer un fonctionnement sûr. Ces dernières années les interrupteurs de pression automatiques ont gagné en popularité bien que les interrupteurs manuels soient les plus répandus en tant que système de sécurité en cas de pannes d'électricité.

Malgré la grande diversité des interrupteurs de pression, ils peuvent être classés en deux grandes catégories : pneumatiques et hydrauliques.

 

Historique

Le scientifique français Lucien Vidie a conçu et construit en 1843 le premier baromètre anéroïde au monde pour mesure la pression atmosphérique. En utilisant l’idée de Vidie d’un système d‘indication basée sur l’amplification du mouvement d’extension d’un ressort sous pression, Eugène Bourdon inventa le « tube Bourdon » en 1849, un appareil qui est encore utilisé dans certains interrupteurs de pression actuels.

Vers 1930, le mouvement mécanique des ressorts et diaphragmes dans les appareils de mesure de la pression a été exploitée dans des transducteurs électriques et des mécanismes de transduction. Aujourd'hui, comme décrit plus haut, la diversité des interrupteurs intégrant des technologies de mesure de la pression et l’actionnement par des circuits électriques en réponse à des pressions prédéfinies s’est largement développée dans les installations domestiques, commerciales et de production dans le monde entier.

 

Aspects techniques

Les interrupteurs de pression pour fluides comportent un équipage mobile tels que des soufflets, capsules, tube Bourdon, piston ou diaphragme qui se courbe ou se déplace proportionnellement à la pression exercée. Ce mouvement de l'équipage est soit amplifié soit directement transmis à un contact électrique. La pression peut augmenter ou baisser lentement mais une fois le niveau prédéfinie est atteint, l’interrupteur de pression doit être en mesure de s’ouvrir ou de se fermer rapidement. Celle-ci est généralement réalisée à l’aide d’un mécanisme à action réversible ou de point de basculement comme un commutateur à action rapide, les modèles les plus sensibles utilisent des interrupteurs au mercure intégrés dans un tube Bourdon. Le poids du mercure fournit une caractéristique de basculement tandis qu’il se déplace en réponse au changement de pression.

Certains interrupteurs de pression sont conçus pour être ajustable, habituellement par modification de la tension dans un ressort d’équilibrage ou en déplaçant les contacts. Des graduations étalonnées à l’aide d'aguilles pointeuses sont souvent présentes sur les interrupteurs de pression industriels afin de montrer clairement la valeur de consigne bien qu’il existe toujours une plage différentielle autour de cette valeur. Cette plage, qui peut être réglée sur certains interrupteurs de pression, empêche les petites fluctuations de pression de modifier l’état des contacts.

Certains interrupteurs de pression permettent également de les configurer pour qu'elles correspondent à la différence entre les deux pressions. Répondre à de telles différences peut revêtir une importance cruciale dans certains scenarios comme la détection lorsqu'un système d’approvisionnement en eau est affecté par un filtre obturé. Toutefois, ces interrupteurs de pression doivent être capables de répondre uniquement à la différence de pression réglée et ne pas fonctionner à tort.

Généralement, les contacts d’interrupteurs de pression sont définis en quelques dixièmes d’ampères à approximativement 15 ampères. Les interrupteurs de pression les plus sensibles ont des valeurs plus fines. Les interrupteurs de pression sont souvent utilisés pour actionner un relai ou tout autre mécanisme de contrôle et certains sont même utilisés pour contrôler directement de petits moteurs électriques.

Les matériaux utilisés dans la fabrication des interrupteurs de pression pour fluides sont d’une importance capitale. Leurs pièces internes vont être en contact direct avec les fluides dont la pression sera surveillée, ils doivent donc supporter le contact avec le fluide de traitement sans être détérioré ni réagir et avoir une durée de vie raisonnable. Les diaphragmes en caoutchouc par exemple, seraient idéals si le fluide de traitement commençait à se désintégrer très rapidement au contact de l'huile minérale.

Un dispositif de sécurité capital sur les interrupteurs de pression utilisés dans les zones de danger, par exemple en présence de gaz inflammables, est un boîtier de protection contre le risque de formation d’arcs électriques aux contacts. En l’absence d’une protection de ce type, tout arc électrique est susceptible d’enflammer le gaz et provoquer une explosion. Ces dispositifs sont également requis sur les interrupteurs de pression submersibles, étanches et résistants à la corrosion.

 

Utilisation de l’interrupteur de pression dans la fabrication

Les interrupteurs de pression pneumatiques sont largement utilisés pour mettre à l'arrêt des compresseurs à gaz électriques lorsque la pression dans le réservoir a atteint la valeur de consigne ou lorsqu'il n'y a plus d'alimentation pour l’aspiration. Ils sont également utilisés pour réguler le niveau de charge de piles rechargeable et les protègent ainsi contre une charge excessive. Ils sont par ailleurs d’une importance cruciale dans les cockpits des avions pour le déclenchement des voyants lumineux lorsque la pression de la cabine baisse dangereusement en raison de l'altitude. Les stations service utilisent également fréquemment des pressostats pneumatiques dans les tuyaux remplis d’air pour le comptage du trafic (les pressostats sont activés à chaque fois qu’un véhicule passe sur le tuyau).

Les interrupteurs de pression hydrauliques sont largement utilisés dans les automobiles. L'application la plus classique est celle de l'activation du voyant lumineux lorsque le niveau d'huile du moteur devient inférieur au niveau de sécurité. Ils sont également très utilisés dans les installations de climatisation et de filtration pour des fonctions d'activation ou de désactivation en fonction des pressions de consigne. De nombreuses piscines chauffées comportent des interrupteurs de pression hydrauliques qui aident à réguler la température de l’eau.

 

Comment l’interrupteur de pression se différencie des autres interrupteurs

Les interrupteurs de pression électroniques utilisent un certain type de transducteur, un élément capacitif ou une jauge de contrainte ainsi qu’un circuit interne qui « collabore » pour comparer la pression mesurée jusqu’à la valeur de consigne. Ces dispositifs sont généralement plus précis et offrent une répétition plus rapide que les interrupteurs de pression mécaniques.

 

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