Brevet FR2002741A1 — publié le 19691031

L'invention a essentiellement pour objet un dispositif de commande assisté destiné à positioner un élément de commande de sortie en fonction d'un signal de commande d'entrée. Plus particulièrement, la présente invention a dout objet des 5 améliorations apportées au dispositif cfe commande assisté tel que celui qui est décrit dans le brevet américain 3.232.179, et qui est en général utilisé dans les moteurs à turbine pour effectuer les différentes opérations de contrôle en fonction d'un ensemble de données variables. Cependant, on comprendra aisément que le dispositif 10 selon l'invention peut être utilisé pour un tout autre domaine que celui des moteurs à turbine. De par la relative complexité des différents dispositifs de servo commande utilisés actuellement, on a constaté qu'il était nécessaire de prévoir des moyens de calibrage et de réglage permettant 15de modifier les caractéristiques de réponse de la servo commande. Dans les dispositifs connus à l'heure actuelle, ces réglages sont en général prévus sur le boîtier même de la servo commande, ce qui rend leur accès généralement difficile, particulièrement lorsque la servo-commande est montée dans un moteur à turbine. De plus, la dif-20ficulté d'accès aux réglages augmente notablement les frais d'installation et de maintenance. De façon à éviter les inconvénients ci-dessus, l'invention vise essentiellement un dispositif de commande assisté comportant des dispositifs de réglage disposés à l'extérieur du boîtier du disposi-25 tif * Plus particulièrement l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de commande assisté du type comportant un servo mécanisme dans lequel 1'actionnement du servo moteur relié à l'élément de commande de sortie est contrôlé par une servo valve actionnée par 30un élément de commande pivotant qui est soumis d'une part à un couple de commande d'entrée variant en fonction d'un signal d'entrée et d'autre part à un couple de réaction sfopposant au couple de commande avec une intensité variant en fonction de la position de l'élé- ' ment de sortie, des moyens de réglage étant prévus pour charger le-35 dit élément pivotant avec un ou plusieurs couples de tarage réglables permettant de modifier au moins l'une des caractéristiques de réoonse du servo mécanisme, l'invention étant caractérisée en ce que lesdits moyens de réglage comportent au moins un élément mobile formant piston soumis à une pression de réglage sensiblement constante 40 déterminée par des moyens de commande de pression réglables 69 03450 2 2002741 disposés a l'extérieur du boîtier du servo mécanisme. Avec une telle caractéristique, on comprendra aisément.que le réglage initial ainsi que la maintenance périodique du dispositif de commande assisté peuvent se faire aisément quand bien même ce 5 dispositif soit déjà monté sur un autre organe de commande plus important tel qu'un moteur. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention aDparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés dans lesquels : tO La Figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de commande assisté selon la présente invention; La Figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation d'un dispositif de commande assisté selon l'invention et, 15 Les Figures 3 et 4 représentent respectivement les courbes ca ractéristiques d'un dispositif de commande assisté selon l'invention lors d'une modification du gain ou de la sensibilité de ce dernier. Si l'on considère le dispositif de commande assisté représenté 20 à la Figure 1, la référence numérique 10 désigne un servo mécanisme d'un type classique, tel que celui représenté dans le brevet américain numéro 3.232.179, dispositif qui est conçu pour actionner un élément de sortie en fonction d'un signal de pression de commande d'entrée. 25 Le servo mécanisme 10 comporte dans un boîtier 12 un levier de commande de valve 14 monté pivotant sur un arbre fixe 16 et chargé à son extrémité gauche par une force de commande d'entrée engendrée par un soufflet de commande 18 soumis à un signal de pression d'entrée venant d'une conduite d'admission 20. Avantageusement une 30 capsule barométrique 22 est fixée de façon convenable dans le boîtier 12 en opposition au soufflet 18 de telle sorte que le couple d'entrée engendré par le signal de pression P| sur le levier 14 est pratiquement indépendant des variations de la pression de fluide Po régnant a l'intérieur du boîtier 12 qui fait office de réservoir. 35 L'intérieur du boîtier 12 est relié par un orifice d'évacuation 148 à l'admission 152 d'une source de haute pression régulée 31 par un conduit d'évacuation 150. A l'intérieur du boîtier 12 est définie une chambre de servo moteur 24 dans laquelle est monté coulissant de façon etanche un 40 servo piston 3 69 03450 3 2002741 variable 26 et 28. La chambre 26 comporte un orifice d'admission 36 relié à l'orifice d'évacuation 33 à la pression Pr de la source de pression 31 par un conduit 35 et communique avec la chambre 28 par un passage orévu dans le servo niston 30 et comportant un orifice calibré 38. La chambre 28 comporte un orifice d'évacuation 40 qui 5 est relié à l'intérieur du boîtier 12 à la pression Po par un conduit 42 et un orifice à secticn de- passage variable 44 commandé par un clapet de valve 45 solidaire du levier de commande 14. Comme on peut le comprendre aisément la surface de passage effective de l'orifice 44, qui est commandé car le levier 14, est susceptible de 10 définir la pression de commande Px1 régnant dans la chambre 28 et de commander ainsi le déplacement de l'élément de commande de sortie (non représenté) qui est relié au piston 30 par un arbre de sortie 58 monté coulissant dans une ouverture 60 prévue dans le boîtier 12. 15 Le levier de commande 14 est chargé à son extrémité droite par un couple de réaction, opposé au couple d'entrée, et engendré par un galet mobile 54 qui est chargé par un piston 62 sensible à une pression relativement constante Px2 et qui est relié au servo piston 30 de façon à agir sur le levier 14 par l'intermédiaire d'un 20 bras de levier variable qui varie selon une fonction -prédéterminée du déplacement du servo piston 30. Dans le mode de réalisation représenté, le galet 54 est directement relié au piston 30 oar l'intermédiaire d'une broche 46 et d'une tige 32 montée coulissante dans une ouverture 34 du boîtier 24 de façon à être fixée au piston 30. 25 Avec une telle liaison, le coudfederéaction sur le levier 14 est sensiblement proportionel au déplacement de l'élément de sortie de telle sorte que la relation entre la pression d'entrée et le déplacement de sortie est linéaire. Bien entendu, si l'on désire obtenir une relation non linéaire entre l'entrée et la sortie du servo méca-30 nisme 10, il suffira de définir une quelconque liaison non linéaire connue correspondante entre le oiston 30 et le galet 54. Comme on le comprendra aisément, le réglage de la oente de la caractéristique ou autrement dit au: gain du servo mécanisme 10 peut être réalisé en modifiant la charge -du galet 54 qui coopère avec la 35 surface de roulement 70 prévue sur le niston 62. Dans ce but, le piston 62 est monté'coulissant de façon étanche dans un alésage 61 prévu dans le boîtier 12 de façon à définir une chambre de pression 64 qui est reliée à l'intérieur du boîtier 12 à la pression Po par l'intermédiaire d'un orifice calibré 68. Le débit de fluide vers là 6AD ORIGINAL 69 03450 4 2002741 chambre '64 et ainsi la pression de réglage du gain Px1 à l'intérieur de cette dernière est commandé par un dispositif de réglage de gain 86 dont l'orifice d'admission 106 est relié à l'orifice 33 de la source de oression 31 oar un conduit 105 et dont l'orifice d'évacuation 110 alimente l'orifice d'admission 66 de la chambre 64 par une 5 conduite de fluide 112. Le disoositif de réglage du gain 86 qui est disposé à l'extérieur du boîtier 12, comporte principalement un passage de fluide à section variable 96 disposé entre une chambre d'admission 88 reliée à l'orifice d'admission 106 et une chambre dEéva-cuation 92 reliée à l'orifice d'évacuation 110. La section de passa-10 ge efficace du passage 96 est commandée d'une part par un élément formant valve à pointeau 98 fixé de façon réglable comme représenté en 100 au boîtier du dispositif 86 et d'autre part par un élément formant siège de valve annulaire 94 mobile monté coulissant dans la chambre 88 et disposé entre une butée annulaire fixe 103 et un empi-15 lement de rondelles bimétalliques 102 maintenues en butée contre le fond 104 de la chambre 92. Bien entendu, lorsque la chambre d'admission 88 est alimentée par le fluide à la pression Pr venant de la source 31, l'élément formant siège de valve 94 vient en butée comme représenté en 108 sur l'empilement des rondelles bimétalliques 102 20 de telle sorte que toute variation de température dans le fluide passant dans le dispositif 86 entraîne une variation correspondante de la section de oassage efficace du passage 96 de par la dilatation ou la contraction de l'ensemble des éléments bimétalliques 102. Ainsi oour un réglage déterminé de la valve 98, les éléments bimétalli-25 ques 102 coopèrent avec l'élément formant- siège de valve 94 de façon à définir une compensation de température et maintenir ainsi sensiblement constante la pression de réglage du gain Px2. Si l'on considère plus particulièrement la Figure 3 illustrant les courbes de réponse du servo mécanisme, dans laquelle on a porté 30 en abscisse la oression d'entrée P^ et en ordonnée le déplacement de sortie X de l'arbre de sortie 58, on comprendra aisément que les variations de pente entre les courbes 114, 116 et 118 peuvent être obtenues en modifiant la position de l'élément de valve 98 par rap-oort à l'élément 94 du disDositif de réglage de pente 86. 35 Le dispositif de commande assisté comporte également un dispo sitif de réglage de sensibilité 120 qui est sensiblement similaire au point de vue de la structure au dispositif de réglage de la pente 86. Le dispositif 120 est susceptible de contrôler une pression 40 Px3 à laquelle est soumise un piston mobile 74 susceptible de- venir BAD ORIGINAL 69 03450 5 2002741 en butée en 82 sur un bossage 84 du levier 14 de façon à exercer sur ce dernier un couple permettant de régler la sensibilité du servo mécanisme 10. Le niston 74 est monté coulissant de façon étanche dans un alésage 73 orévu dans le boîtier 12 de façon à définir une 5 chambre de oression 76 qui est reliée à l'intérieur du boîtier a la pression Po nar un orifice calibré 80. La chambre 76 est pourvue, d'un orifice d'admission 78 qui est alimenté en fluide à la oression Px3 oar une conduite de fluide 146 reliée à l'orifice d'évacuation 144 du dispositif de réglage de sensibilité 120. Ce dernier comporte 10 principalement un passage à section variable 130 disposé entre une chambre d'admission 122 reliée par l'orifice 144 à un conduit 139 a-limenté par l'évacuation 33 de la source de pression 31 et une chambre dîévacuation 126 reliée à l'orifice 144. La section de passage efficace du passage 130 est commandée d'une t>art par un élément for-15 mant valve à pointeau fixé de façon réglable nar tous moyens convenables en 134 au boîtier du disoositif 120 et d'autre part par un élément mobile formant siège de valve annulaire 128 monté coulissant de façon étanche dans la chambre 122 et disposé entre une butée annulaire 137 et un empilement de rondelles bimétalliques 136 norma-20 lement en butée sur le fond 138 de la chambre d'évacuation 136. Lorsque la chambre d'admission 122 est alimentée en fluide à la pression régulée Pr venant de la source 31, le siège de valve 128 est normalement sollicité eh butée comme représenté en 142 sur l'empilement des éléments bimétalliques 136 qui, comme exoliqué ci-dessus en ré-25 férence au disoositif 86, sont susceotibles de compenser l'effet de température sur le réglage de la pression Px3. Ainsi, lorsque l'on considère la Fiaure 4 comportant les mêmes coordonnées que celles de la Figure 3, on comprendra aisément que les variations de oosition entre les courbes parallèles 114, 149 et 151 et ainsi les sensibili-30 tés corresoondantes peuvent être obtenues en modifiant de façon convenable la position de l'élément de valve 132 par rapport au siège de valve 128 du disoositif 120 qui est d'ailleurs avantageusement aisoosé à l'extérieur du boîtier 12. Comme c'est cr'néralement le cas, un tel dispositif de comrrande 35assisté nécessite des réglages nombreux lors de l'installation et lors de l'utilisation sur le disoositif de commande tel qu'un moteur à turbine. On comprendra dès lors que le fait de prévoir des disno-sitifs de modifications de réglage éloignés du boîtier même de la servo commande permet de régler facilement et à peu de frais le ser-40vo méchanisme. —1 BAD ORIGINAL 69 03450 6 2002741 Le mode de réalisation représenté à la Figure 2 est sensiblement identique à celui reorésenté à la Figure 1 de telle sorte au1 il ne semble pas nécessaire de donner une description détaillée oarticulière de ce second mode de réalisation étant donné que sa 5 structure et son fonctionnement sont sensiblement les mêmes que ceux qui ont été exposés ci-dessus pour le mode de réalisation. La seule nouveauté remarquable du dispositif représenté à la Figure 2 consiste en c.e que les couples de réglage de ia pente et de la sensibilité du servo mécanisme agissant sur le levier 14 sorrt 10 définis en fonction des oression différentielles (Pr - Px2) et (Pr - Px3) respectivement au lieu d'être définis par les différentielles de oression (Px2 - Po) et (Px3 - Po) agissant sur les pistons 62 et 74 respectivement du mode de réalisation représenté à la Figure 1. Dans ce but, le galet 54 est chargé par un élément 15 de transmission de force 170, 180, 182 et 183 relié de façon convenable à deux membranes 138 et 176 de surface égale agissant en opposition. La membrane 168 est sensible à la pression différentielle (Pr - Po) et la membrane 176 est sensible à la pression différentielle (Px2 - Po). Il résulte d'une telle disposition, que le 20 galet 54 est chargé nar une force de réglage de gain variant en fonction de la oression différentielle (Pr - Px2). De la même façon un dispositif à deu* membranes 182 ou 198 permet de charger le levier 94 avec une force de réglage de la sensibilité variant en fonction de la pression différentielle (Pr - Px3). On comprendra 25 que dans le mode de réalisation de la Figure 2, les force de réglage réagissant sur le levier 14 sont sensiblement indépendantes de toute variation qui courrait se oroduire dans la haute pression régulée Pr étant donné que les pressions contrôlées Px2 et Px3 sont venues de cette pression régulée Pr Dar l'intermédiaire des valves 30 à section variable 200 et 220. • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, bien des modifications oeuvent y être aooortées sans oour cela sortir du cadre de la présente invention® Ï3AD ORIGINAL 69 03450 7 2002741 REVENDICATIONS 1. L'invention a essentiellement pour objet un dispositif de commande assisté du tyoe comportant un servo mécanisme dans lequel 1'actionnement du servo moteur relié à l'élément de commande de sortie est contrôlé par une servo valve actionnée oar un élément de com-5 mande pivotant qui est soumis d'une part à un couple d'entrée variant en fonction d'un signal de commande d'entrée et d'autre patt à un couple de réaction opposé variant en fonction de la oosition de l'élément de sortie, des moyens de réglage étant Drévus pour charger ledit élément pivotant avec un ou plusieurs couples de tara-10 ge constants réglables permettant de modifier les caractéristiques de réponse du servo mécanisme, l'invention étant caractérisée en ce que ces moyens de réglage comportent au moins un élément mobile formant piston qui est soumis à une pression de réglage sensiblement "constante déterminée par des moyens de commande de pression ré-15 glables disposés à l'extérieur du boîtier du servo mécanisme. 2. Un dispositif de commande assisté selon la revendication 1 caractérisé en ce que "les moyens de commande de pression réglables précités se composent essentiellement d'une valve de commande à section de passage variable disposée entre une source de fluide à pres- 20 sion constante et une conduite de sortie reliée à un réservoir de fluide à pression relativement basse par l'intermédiaire d'un orifice à section de passage limitée de façon à engendrer en amont dudit orifice une pression de réglage fonction de la section de passage de ladite valve de commande. 25 3. Un dispositif de commande selon la revendication 2 caracté risé en ce que des moyens sensibles a la température sont prévus de façon à modifier la section de passage de ladite vanne de commande en fonction de la température du fluide qui traverse cette dernière et maintenir ainsi relativement constante ladite oression de régla-30 ge. ^ -1 BAD ORIGINAL