Brevet FR2034640A1 — publié le 19701211

La présente invention a pour objet un transformateur ou régulateur à compensation qui, notamment dans les installations de régulation pneumatique ou électrique, convient pour mesurer ou réguler diverses grandeurs physiques. Dans la technique moderne, on ne peut généralement plus se passer de systèmes de régulation qui permettent une commande oon- tinue des processus de fabrication, ltenregistrement en continu de grandeurs-physiques ou encore une correction permanente réalisée en fonction des valeurs enregistrées. Ces systèmes de régulation permettent notamment de contrôler dans une large mesure certains processus de fabrication et éventuellement les principaux facteurs d'une production. La caractéristique commune de tous les systèmes de régulation réside dans le fait qu'ils détectent un "signal" déclenché par une grandeur physique ou par une caractéristique technologique ou de fonctionnement, qu'ils comparent le signal à une "valeur de consigne", qu'ils élaborent, suivant le résultat de cette comparaison, un autre signal qui permet d'agir directement ou indirectement sur le processus à réguler en provoquant, par exemple, une correction ou une adaptation de la grandeur captée en fonction de la valeur prescrite ou de consigne. Pour pouvoir remplir ce raie, les systèmes de régulation comportent différents transmetteurs et capteurs de signaux ainsi que des organes de transmission, d'amplification et de conversion de signaux qui permettent d'effectuer une correction soit à l'en- droit même où le signal est capté, soit à une grande distance de cet endroit. Comme il est facilement compréhensible, les transformateurs de signaux ou encore les systèmes de transmission de signaux jouent un rôle très important dans le domaine de la régulation des processus. Une partie de ces systèmes est notamment constituée par des transformateurs ou des transmetteurs de signaux à compensation qui non seulement enregistrent le signal capté mais qui le compensent au cours de la transmission. Dans les transformateurs de signaux à compensation ou encore dans les installations de transmission de signaux on utilise, généralement pour effectuer la transmission, des dispositifs mécaniques à plusieurs bras. En général, on utilise des dispositifs à deux bras, constitués par des éléments parallèles, de telle façon qu'il existe entre les deux "bras" une liaison mobile, élastique ou à rouleaux A l'aide de ces installations on peut obtenir que le signal délivré par l'organe sensible ou capteur prévu à côté du transformateur peut être compensé, même dans le cas d'un intervalle de mesure quelconque, par la plage d'efforts déterminée par le côté compensé. Dans le cas de systèmes pneumatiques, la plage d'efforts du côté compensé est généralement fournie par une membrane à l'intérieur de laquelle règne une pression variable, choisie dans un intervalle déterminée s'étendant par exemple entre 0,2 et 1,0. Le même résultat est obtenu dans ce cas des systèmes électriques au moyen d'un électro-aimant capable d'exercer une force de contreréaction en travaillant dans une plage d'intensité déterminée allant par exemple de 4 à 20 mA. Ces transformateurs de signaux à compensation connus ne permettent pas de satisfaire entièrement aux exigences établies. En effet, dans les systèmes de transmission opérant au moyen de bras de leviers, la force de contre-réaction ne peut agir que dans une seule direction, c'est-à-dire n'être qu'unie force de traction ou de poussée. Lorsqu'il s'agit notamment de concevoir un dispositif prévu pour compenser des forces agissant dans deux directions, il faut prévoir, côté entrée, un dispositif auxiliaire relativement compliqué, ou encore il faut réaliser l'entrée du système sous la forme d'un organe constitué par un levier séparé à deux bras. Dans ce dernier cas il faut bien sûr assurer à deux endroits la possibilité de montage du dispositif par rapport au système capteur. Les installations connues présentent un inconvénient majeur dans le fait qu'une modification de la plage de mesure n'est possible qu'en faisant varier le rapport de transmission entre les bras. Ceci est particulièrement défavorable dans le cas d'instal- lations de mesure à "zéro décalé, étant donné que dans ce cas le zéro doit être ajusté chaque fois qu'on change de plage de mesure. Toutefois, comme les deux changements sont liés rétroactivement, il faudra faire appel à un spécialiste qualifié qui par des opérations d'ajustement successives sera seul en mesure de modifier la plage de mesure avec la précision requise. I1 appartient à la présente invention de pallier les inconvénients des installations connues, d'éviter toutes les complications décrites ci-dessus tout en élargissant les possibilités dappli- cation des transformateurs de signaux connus dont l'usage jusqu'8 présent est assez limité, pour déceler des effets ayant une direction ou sens et une valeur quelconques, et de permettre, en outre, une stabilisation précise de la position du zéro au cours de la modification des limites de la plage de mesure dans le cas de systèmes à zéro décalé. La présente invention se propose également de créer un transformateur de signaux à compensation de structure et de fonctionnement simples, présentant une grande fiabilité et une sécurité de fonctionnement à toute épreuve et dont la fabrication et la maintenance sont d'un prix modique. Conformément au but à atteindre, le transformateur ou régulateur à compensation conforme à l'invention pour mesurer ou réguler diverses grandeurs physiques, notamment dans les installations de régulation pneumatique ou électrique, est conçu de façon qu'il possède un disque pivotant dans son plan autour d'un point de rotation, un ou plusieurs organes d'application de la charge, un capteur décelant le décalage provoqué par la charge et enfin un- organe sensible ou de contre-réaction en liaison avec le capteur et déterminant les limites de la plage de mesure de l'installation à l'aide d'une rotation autour de l'axe. Le transformateur ou régulateur de signaux conforme à l'invention se distingue encore par le fait que l'organe de contreréaction est disposé dans la cavité ménagée à l'intérieur du disque et monté pivotant autour d'un axe qui, avantageusement, est pratiquement perpendiculaire au plan du disque, par le fait que la cavité ménagée à l'intérieur du disque comporte au moins partiellement une surface latérale cylindrique et par le fait enfin que organe de contre-réaction est en contact avec le disque le long de cette surface latérale. Le disque est d'une seule pièce ou réalisé à partir de plusieurs éléments de disque présentant pratiquement des plans parallèles, et il comporte des éléments pour fixer et pour en tramer de façon relative l'organe de contre-réaction qui est relié à la surface latérale cylindrique du disque par un élément de liaison et muni d'un élément de réglage servant à déterminer les limites de la plage de mesure. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, il est prévu un ressort de précontrainte servant à déplacer le zéro de l'organe de contre-réaction et pivotant avantageusement ensemble avec cet organe de contre-réaction. Pour fixer l'organe de eontre-réaction sur le disque, il est prévu un élément de liaison fileté, une cale de décollage et un écrou moleté pressant la cale sur le disque. L'organe de contre-réaction fait suite à un pignon portant une console et tournant autour d'un axe monté dans le bâti du dispositif, l'organe de contre-réaction étant fixé sur la console du pignon ; la console et le pignon sont reliés ensemble rigidement. La liaison entre l'organe de contre-réaction et la surface latérale cylindrique du disque peut se faire non seulement par l'élément de liaison précité, mais encore par un coussin d'air. Le transformateur ou régulateur de signaux 8. compensation conforme à l'invention présente beaucoup dtavantagea par rapport aux dispositifs connus utilisés k des fins similaires. Le principal avantage de l'objet de l'invention réside non seulement dans sa grande simplicité - dans la suppression des difficultés de changement de plage de mesure et de la réalisation compliquée des systèmes à bras de levier et des paliers ou articulations tels que c'est le cas sur les dispositifs connus - mais encore dans le fait que l'élément sensible ou de compensation est monté pivotant et qu'il est possible de compenser également une force de traction ou de poussée et de régler les limites de la plage de mesure.En procédant conformément à l'invention, on obtient une très large simplification dé toute l'installation, ce qui se traduit par des avantages économiques très importants lors de son utilisation. Grâce au mode de réalisation particulier de l'installation il est également avantageux que les forces positives ou négatives en d'autres termes les forces de traction et de poussée - agissent sur le levier à bras unique et sur celui-ci toujours au m9me point. Grâce à la capacité de rotation de organe sensible ou de contreréaction dans son propre plan, on obtient une variation facile de la composante de direction quelconque du vecteur de la force de compensation. Le système de force avec vecteur tournant entrain bien sûr la transmission de forces de grandeur et de direction différentes aux paliers. Comme il est bien connu, on utilise avantageusement à cet effet la combinaison d'un palier à coin et à ressort en croix, étant donné qu'un tel palier possède à la fois les avantages des deux solutions. Par ailleurs, ce type de palier se révèle être particulièrement avantageux parce qu'il permet d'obtenir un centre le rotation rigide avec un frottement pratiquement nul, ce qui ne pouvait être obtenu par aucun--des types de paliers utilisés jusqu'à présent. Pour mieux comprendre l'objet de l'invention, on va décrire à titre indicatif et non limitatif un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin La fig. 1 est une vue latérale schématique du transformateur ou régulateur de signaux à compensation conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe suivant la ligne A - A de la fig. 1. Le schéma de principe de la fig. 1 montre uniquement les parties essentielles du dispositif et consiste essentiellement dans un disque 1 réalisé sous forme de mécanisme rigide et fixé au moyen d'un centre de rotation 2 au boitier du dispositif non représenté en détail sur le dessin, le disque pouvant effectuer un pivotement relatif dans son propre plan autour du centre de rotation 2 par rapport au bottier. Le disque 1 est relié de façon également rigide à un bras de charge 3 qui compo-rte un ou plusieurs points de charge 4 pour l'application de ladite charge. Les organes 5 qui ont pour fonction de solliciter le bras 3 sont raccordés à un ou plusieurs points de charge 4. Sollicité par l'organe 5, le bras de charge 3 subit un déplacement conforme au sens et à la valeur de la force effective. Comme le bras 3 et le disque 1 sont solidaires, le disque 1 se déplace exactement de la même façon que le bras de charge 3. I1 en résulte dans l'organe de contre-réaction 7 une variation de pression, cette variation étant provoquée de la façon suivante L'organe 5 sollicite d'une certaine manière le bras de charge 3, ce qui entraîne simultanément un déplacement du bras 3 et du disque 1 dont il est solidaire, et il se produit une variation de l'ouverture de sortie de la buse 10 et aussi une variation de la; distance de la surface réceptrice du bras de charge 3, qui se trouve en face de l'ouverture de sortie de la buse 10. Suivant le déplacement, plus ou moins d'air peut s'échapper de l'ouverture de sortie de la buse 10.Si l'organe 5 exerce sur le bras de charge 3 une sollicitation plus grande celui-ci est déplacé en direction de la buse 10 et la pression augmente dans le système des canalisations pneumatiques. Si, par contre, la sollicitation exercée sur le bras de charge 3 par l'organe 5 devient plus faible, la sortie de la buse 10 est moins fortement obturée par le bras de charge 3 et une plus grande quantité d'air pourra s'échapper de la buse : la pression diminue dans le système des canalisations pneumatiques. Les variations de la pression se produisant dans le système des canalisations pneumatiques sont retransmises à l'organe de contre-réaction 7. Conformément aux variations de la sollicitation exercée par l'organe 5 sur le bras de charge 1, la pression augmente ou diminue jusqu'à ce que l'équilibre statique ne soit plus atteint. Un amplificateur de puissance Il est prévu dans le système des canalisations pneumatiques qui relie l'organe de contre-réaction 7 au capteur pneumatique 9 ; le système comprend non seulement la canalisation d'alimentation 12 en air comprimé mais également la canalisation de contre-réaction 13 associée au système de canalisations pneumatiques ainsi que la canalisation de sortie de signalisation 14. Un étranglement 15 est prévu avantageusement entre l'amplificateur de puissance 11 et le capteur pneumatique 9. La fig. 2 est une vue partielle en coupe du dispositif conforme à l'invention qui illustre notamment la position de l'organe de contre-réaction 7 pénètrant dans la cavité 6 du disque 1 et encore la liaison mécanique par laquelle l'organe de contre-réaction 7 peut agir sur le disque 1. Dans le bâti non représenté sur le dessin est monté un axe de rotation 16 sur lequel est calé le pignon B console 17, l'axe 16 passant notamment par le centre du pignon. La console 18 fait saillie sur le plan du pignon à console 17 et elle soutient l'organe de contre-réaction 7 ; la console 18 et le pignon 17 ssont assemblés de façon connue, par exemple par soudage. L'organe de contre-réaction 7 comprend un réglage du zéro 19 qui permet de le solliciter avec une force de précontrainte de valeur déterminée. L'organe de contre-réaction 7 se présente sous la forme dtun bottier élastique dont l'ouverture fait suite au perçage 20 ménagé dans la console 18, le perçage 20 servant notamment au raccordement de la canalisation de contre-réaction 13 du système pneumatique à l'organe 7. Les variations de pression à l'intérieur de l'organe de contre-réaction 7 dont les parois sont déformables élastiquement provoquent par conséquent une variation de la forme géométrique dudit organe de contre-réaction 7 qui transmet par le fil de liaison élastique 21, à la surface cylindrique 22 de la cavité 6 du disque 1, une force dont la grandeur et le sens correspondent à la déformation de l'organe de contre-réaction 7. Le fil de liaison élestique 21 transmet cette force directement à un organe de liaison 23. Les épaulements 24 de cet élément de liaison 23 sont en contact avec la surface latérale cylindrique 22 et transmettent cette force au disque 1. L'élément de liaison 23 est muni d'un filetage 25 sur l'extrémité duquel est engagé un écrou moleté 26.Cet écrou 26 presse l'élément de liaison 23 sur le disque 1 par l'intermédiaire de la cale de décollage 27. Pour régler les limites de la plage de mesure du dispositif il convient de desserrer l'écrou moleté 26, ce qui permet de déplacer le disque 1 et l'organe de contre-réaction 7 l'un par rapport à l'autre 5 une fois ces pièces décalées convenablement, l'écrou moleté est bloqué de nouveau. Afin de ne pas solliciter le fil de liaison élastique 21 lors du décalage précité, il est prévu des tiges de poussée 8 qui relient l'élément de liaison 23 et le pignon à console 17.8Pour procéder au réglage de position du pignon 17 et de ce fait de l'organe de contre réaction 7, on associe au pignon à console 17 un pignon de réglage 28 utilisé pour déterminer les limites de la plage de mesure du dispositif. Après une manoeuvre du pignon de réglage 28, il est recommandé d'afficher un faible jeu entre l'épaulement 24 et les tiges de poussée 8 afin d'éviter tout frottement ; pour obtenir le jeu préconisé, on procède avantageusement à une rotation de très faible ampleur dans le sens inverse du réglage. REVES AT1ON3 L - Transformateur ou régulateur è compensation pour mesurer ou régler différentes grandeurs physiques, notamment pour des installations de régulation pneumatique ou électrique, caractérisé par le fait qu'il est prévu un disque pivotant autour d'un centre de rotation situé dans son plan, un ou plusieurs organes provoquant la charge, un capteur déterminant le déplacement provoqué par la charge précitéeAinsi qu'un organe sensible ou de contre-réaction en liaison avec le capteur et permettant d'afficher les limites de la plage de mesure du dispositif à l'aide d'un pivotement autour d'un axe. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de contre-réaction est logé dans la cavité ménagée à l'intérieur du disque de manière à pouvoir tourner autour dtun axe pratiquement perpendiculaire au plan du disque et par le fait que la cavité ménagée à l'intérieur du disque possède au moins partiellement une surface latérale cylindrique, l'organe de contre-réaction et le disque étant en contact e long de cette surface latérale. 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le disque est d'une seule pièce ou réalisé à partir d'éléments de disque se présentant dans des plans pratiquement parallèles et par le fait qu'il est prévu, pour la fixation et l'entratnement de l'organe de contre-réaction par rapport au disque, des organes de liaison et de manoeuvre, organe de contre-réaction relié à la surface latérale cylindrique du disque par un élément de liaison étant muni d'un élément de réglage pour déterminer les limites de la plage de mesure. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la présence d'un ressort de précontrainte qui sert à décaler le zéro de l'organe de contre-réaction et tourne de préférence ensemble avec celui-ci. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par la présence d'un élément de liaison fileté servant à fixer l'organe de contre-réaction par rapport au disque et par la présence d'une cale de décollage et d'un écrou moleté pressant la cale sur le disque. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 'a 5 caractérisé par le fait que l'organe de contre-réaction f.it suite à un pignon à console monté tournant sur un axe logé dans le bâti du dispositif et par le fait que l'organe de contreréaction est monté sur la console du pignon à console et que le pignon et la console sont solidaires. 7 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'organe de contre-réaction est relié à la surface latérale cylindrique du disque par un coussin d'air et non pas par un élément de liaison.