Brevet FR2047944A1 — publié le 19710319

i 2047944 La présente invention concerne d'une façon-générale les éléments logiques utilisés dans les circuits de fluides et, plus particulièrement, un amplificateur d'énergie de nature fluidique. En général, les dispositifs amplificateurs à fluide per-5 mettent de diriger sélectivement un courant de fluide sur l'un ou l'autre de deux récepteurs en réponse aux signaux de pression-qui leur sont appliqués. L'un des objets de la présente invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide qui permet de régler la quantité de fluide fournie à un récepteur prédéterminé, conformé-10 ment à un signal de commande de pression de fluide. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide dans lequel tout envoi de fluide dans un récepteur prédéterminé est supprimé en l'absence d'un signal de commande. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide dans lequel 15 le comportement d'un courant de fluide est réglé avec précision par des signaux de commande de pression de fluide, lesquels peuvent être constitués par des impulsions de pression de durée et/ou de fréquence variables. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide dans lequel l'écoulement d'un flui-20 de, d'un liquide par exemple, à énergie relativement forte peut e-tre commandé par des signaux à énergie relativement faible, signaux pneumatiques par exemple. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide permettant de régler un courant de fluide fourni alternativement à deux récepteurs qui sont 25 à des pressions notablement différentes l'une de l'autre. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un amplificateur à fluide permettant de régler la quantité d'un carburant livrée dans une région à pression relative négative, par exemple, dans le circuit d'alimentation d'ion moteur à combustion interne, au moyen de signaux 30 de commande, d'impulsions pneumatiques par exemple, correspondant à la vitesse du moteur et à la puissance qui lui est demandée. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif et avec réfé-35 rence aux dessins joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en plan d'un amplificateur conforme à l'invention et dont certaines parties ont été enlevées pour montrer ses conduits intérieurs. La figure 2 est une coupe partielle faite suivant le plan 40 2-2 de la figure 1. 70 23595 2 2047944 La figure 3 est une coupe partielle faite suivant le plan 3-3' de la figure 1, et La figure 4 est une vue en plan similaire à celle de la figure 1 mais représentant un autre mode de réalisation de 1'ampli-5 ficateur à fluide de l'invention. Les figures 1, 2 et 3 des dessins joints représentent un mode de réalisation d'un dispositif de commutation à fluide, conforme à l'invention et désigné dans son ensemble par la référence 10. Le corps de ce commutateur 10 peut être constitué par trois 10 plaques 11, 12 et 13, superposées, faites en une matière imperméable aux fluides, en matière plastique par exemple, et qui forment en coopération divers conduits de passage de fluides qui seront décrits plus loin. Ces plaques sont maintenues accolées par des vis à tête 15 et forment un ensemble imperméable aux fluides. 15 Une chambre d'interaction 14 est délimitée en partie par des parois intérieures 16 et 17 de la plaque 12 et en partie par les faces intérieures 1.8 et 19 des plaques 11 et 13. Un premier conduit récepteur 21, partant de la chambre 14, est délimité d'un côté par un prolongement de la paroi 16 de cette chambre et de l'au-20 tre côté par une paroi 22. Ce premier conduit récepteur 21 débouche dans un premier orifice de sortie 23. Un deuxième conduit récepteur 24, délimité en partie par des parois intérieures 26, 27 et 28 de la plaque 12, part de la chambre d'interaction 14 et débouche dans un deuxième orifice de sortie 29. 25 Une chambre de commande 31 formée par la plaque 12 commu nique avec la chambre d'interaction 14 par l'intermédiaire d'une buse de commande 32 qui débouche transversalement sur la paroi 16 de la chambre d'interaction. Une chambre d'alimentation 33 est reliée à la chambre d'interaction 14 par une buse de puissance 34 30 dont l'axe est très sensiblement parallèle à la paroi 16 de la chambre d'interaction et qui débouche dans celle-ci à l'alignement du premier conduit récepteur 21 et sur le fond de cette chambre opposé à celui d'où part ce conduit. Une chambre d'ambiance 36 et une buse 37 sont prévues à l'alignement et du côté opposé de la chambre 35 de commande 31 et de la buse 32, la buse 37 débouchant dans la chambre d'interaction 14 sur sa paroi 17. • . Une série de fentes de commande 38, au nombre de quatre dans le mode de réalisation représenté, débouchent sur la paroi 16 de la chambre d'interaction 14 suivant une direction transversale 40 par rapport à l'axe de la buse de puissance 34. Ces fentes de corn- 70 23595 3 2047944 mande 38 constituent des buses de commande auxiliaires qui aident à la commutation du courant de fluide entre les conduits récepteurs 21 et 24. Un conduit de commande auxiliaire 39* délimité en partie par des parois intérieures 4l et 42, est en communication avec les 5 fentes de commande 38. Ce conduit de commande auxiliaire 39 est aussi en communication avec là chambre de commande 31» avec le premier orifice de sortie 23 et avec la paroi intérieure commune l6„ Ce conduit auxiliaire 39 a été représenté sous la forme d'une rainure continue taillée dans la plaque inférieure 11, mais il pour» 10 rait aussi bien, si désiré, être constitué par une rainure taillée dans la plaque médiane 12, ou encore par deux rainures taillées respectivement dans les plaques 11 et 13. Il n'est pas nécessaire que le conduit auxiliaire 39 se présente sous la forme d'un conduit continu, et il peut être constitué par des conduits distincts faisant 15 communiquer chacune des fentes de commande 38 avec d'autres parties du dispositif. Lorsque l'amplificateur 10 est utilisé pour le mesurage de quantités d'un fluide, ce fluide est dévié en direction du conduit récepteur 24 pendant un intervalle de temps donné, et il importe, 20 par conséquent, que le débit de fluide en direction du conduit récepteur 24 soit interrompu après l'écoulement d'un intervalle de temps déterminé par la durée de chacune des impulsions de commande reçues par la chambre 31. La configuration intérieure de l'amplificateur est telle que, en l'absence de toute impulsion de commande, 25 le fluide circulant s'écoule en direction du premier conduit récepteur 21. Pour obtenir une coupure brusque de l'alimentation en fluide du deuxième conduit récepteur 24 et une déviation immédiate du courant de fluide en direction.du premier conduit récepteur 21, il importe que l'une des fentes auxiliaires 38 soit en communica-30 tion avec l'aval de ce conduit 21. Lorsqu'une impulsion de commande disparaît, le courant de fluide qui circule à nouveau dans le conduit récepteur 21 provoque l'application dans les fentes de commande auxiliaires d'une dépression qui tend à les purger du fluide qu'elles contiennent, ce qui a pour résultat la création d'une dé-35 pression le long de la paroi de contact 16 de la chambre d'interaction. Cette dépression le long de ladite paroi facilite le retour du courant de fluide dans le premier conduit récepteur 21. Bien que ceci ne soit pas essentiel en ce qui concerne la fonction de mesurage du dispositif, il est toutefois désirable que 40 la déviation du courant de fluide en direction du conduit récepteur 70 23595 4 2047944 24 s'effectue rapidement à l'instant de l'apparition d'une impulsion de commande. Il est par conséquent désirable que l'une, au moins, des fentes de commande 38 soit en communication avec la chambre de commande 31. De la sorte, lorsqu'une impulsion de com-5 mande arrive dans cette chambre, des jets de fluide sont simultanément éjectés par la buse de commande 32 et par la fente de commande 38 reliée à la chambre de commande-, cette fente fonctionnant alors en buse de commande auxiliaire. Le jet auxiliaire sortant de cette fente 38 provoque la formation le long de la paroi de contact 16 d'une bulle ou d'une lame d'air qui empêche le jet de liquide sortant de la buse de puissance 34 d'adhérer à cette paroi. Simultanément, le jet émis par la buse de commande 32 agit sur le jet de fluide émis par la buse de puissance 34 et le dévie en direction du conduit récepteur 24. Ainsi qu'on le voit sur la figure 1, les fentes de commande 38 sont reliées à la fois à la partie aval du conduit récepteur 21 et à la chambre de commande 31> de sorte que toutes ces fentes aident à la fois la déviation du courant liquide en direction du conduit récepteur 24 à l'apparition d'une impulsion de commande dans la chambre 31 et l'interruption de l'alimentation de ce conduit récepteur à la fin de ladite impulsion. Si désiré, la configuration représentée du dispositif peut être modifiée en vue de conditions d'emploi particulières. Par exemple, il peut être prévu une ou plusieurs fentes de commande selon l'énergie du jet émis par la buse de puissance 34 et celle des impulsions de commande. Dans certains cas, il peut être désirable de relier l'une, ou plusieurs, des fentes de commande à.la partie aval du conduit récepteur 21 sans que ces fentes soient en communication avec la chambre de commande 31> ou bien encore certaines de ces fentes peuvent être reliées à la partie aval du conduit récepteur 21, les autres étant en communication avec la chambre de commande 31. Un choix judicieux du nombre de ces fentes et de leurs connexions avec d'autres parties du dispositif permet de donner à celui-ci les caractéristiques de commutation désirées. Un circuit d'utilisation du dispositif de commutation 10 est représenté schématiquement sur la figure 1. Un générateur d'impulsions 43 est relié à la chambre de commande 31 par une tuyauterie 44. Ce générateur d'impulsions 43 peut se présenter sous diverses formes selon la fonction de mesurage que doit assurer le dispositif 10. Sous sa forme la plus simple, le générateur d'impulsions 70 23595 5 2047944 43 peut être constitué par une simple soupape réglant par tout-ou-rien l'envoi d'un fluide sous pression dans la chambre de commande 31. Dans, d'autres cas» le générateur d1impulsions 43 peut être constitué par un appareil plus complexe fournissant des signaux de 5 commande constitués par des impulsions de pression dont la fréquence et/ou la durée sont réglées en fonction de conditions ou d'une combinaison de conditions prédéterminées. La chambre d'alimentation 33 est reliée par une tuyauterie 46 à une pompe 47 qui alimente en fluide sous pression le dis-10 positif 10. Le premier orifice de sortie 23 du dispositif est raccordé à une tuyauterie 48 qui débouche dans un réservoir 49. Le deuxième orifice de sortie 29 est raccordé à une tuyauterie 51 qui débouche dans un deuxième réservoir 53. La chambre d'ambiance 36 est en communication avec l'atmosphère par une tuyauterie 45. Si 15 désiré» cette chambre 36 peut être branchée sur une source de fluide sous pression réglable qui permet d'appliquer dans le dispositif 10 une contre-pression réglable. Le fonctionnement du dispositif commutateur 10 de la figure 1 est le suivant. Un fluide, un liquide par exemple, est envoyé 20 sous pression dans la chambre d'alimentation 33. La buse 34 projette dans la chambre d'interaction 14 un jet de ce fluide qui est reçu par le premier conduit récepteur 21 et qui s'écoule dans le réservoir 49 par le premier orifice de sortie 23 et la tuyauterie 48. En l'absence dans la chambre de commande 31 de toute pression 25 de fluide de commande, le jet émis par la buse de puissance 34 est dirigé vers le premier conduit récepteur 21. La circulation du fluide dans ce conduit 21 tend à mettre en dépression le conduit auxiliaire 39 et, par suite, les fentes de commande 38. La circulation de ce fluide dans le premier orifice de sortie 23 tend aussi 30 à mettre en dépression le conduit auxiliaire 39 et les fentes de commande 38 en l'absence de toute pression de fluide dans la chambre de commande 31* Cette mise en dépression des fentes de commande 38 tend à forcer le fluide sortant de la buse 34 à plaquer à la paroi 16 et évite ainsi qu'aucune fraction de ce fluide ne pénètre 35 dans le deuxième conduit récepteur 24. Il s'ensuit que, en l'absence de tout signal de commande, le fluide est renvoyé dans le réservoir 49. La figure 4 représente un autre mode de réalisation du dispositif de commutation d'un courant de fluide conforme à l'inven-■) tion et utilisable plus particulièrement comme dispositif de mesu- 70 23595 6 2047944 rage du combustible dans un moteur à combustion interne. Le dispositif de mesurage 110 est similaire en de nombreux points au dispositif de la figure 1, mais la forme de son deuxième conduit récepteur est différente. Le dispositif de mesurage 110 5 comprend une chambre d'interaction 114, un premier conduit récepteur 121, un premier orifice de sortie 123, une chambre de commande 131, une buse de commande 132, une chambre d'alimentation 133» une buse de puissance 134, une chambre d'ambiance 136, une buse d'ambiance 137» des fentes de commande 138 et un conduit de commande 10 auxiliaire 139. Les parties du dispositif énumérées ci-dessus peuvent avoir une construction et une fonction similaires aux parties correspondantes du dispositif de la figure 1, figure à laquelle il y a lieu de se reporter pour une description détaillée de ces parties du dispositif. 15 Dans le dispositif de la figure 4, le deuxième conduit ré cepteur 124 a line forme modifiée suivant laquelle ses parois 126 et 128 convergent de façon à former un étranglement 127. Les parties suivantes 156 et 157 des parois latérales du premier conduit récepteur 124 divergent ensuite pour venir respecti 20 vement circonscrire partiellement et respectivement deux évents 158 et 159 distants latéralement l'un de l'autre. Ces parois se continuent ensuite respectivement par des parties convergentes 161 et 162 qui forment un deuxième étranglement 163. Les parties 156, 157 161 et 162 des parois latérales du deuxième conduit récepteur, en 25 coopération avec une plaque supérieure et une plaque inférieure (similaires aux plaques 11 et 13 de la figure l), forment dans le deuxième conduit récepteur 124 une chambre d'évent, ou tampon, 164 situé entre la chambre d'interaction 114 et le deuxième orifice de sortie 129. 30 Le circuit associé au dispositif de mesurage 110 et repré senté schématiquement sur la figure 4 comprend un réservoir à combustible 149 et une pompe à combustible 147 qui alimentent par une tuyauterie 146 la chambre d'alimentatien 133 en combustible liquide. En l'absence de tout signal de commande, ce combustible est 35 renvoyé dans le réservoir 149 par le premier conduit récepteur 121, le premier orifice de sortie 123 et une tuyauterie de retour 148. La chambre d'interaction 114 est soit mise en communication avec l'atmosphère, soit soumise à une contre-pression, au moyen de la chambre d'ambiance 136, de la buse 137 et d'une tuyauterie 145. De 40 préférence, tin générateur d'impulsions 143 fournit une succession 70 23595 7 2047944 d'impulsions pneumatiques dont la fréquence est fonction de la vitesse de rotation du moteur et dont la durée est fonction de la puissance demandée au moteur. Ces signaux sont envoyés dans la chambre de commande 131 par une tuyauterie 144 et ont pour effet de 5 dévier en direction du deuxième conduit récepteur 124 le jet de combustion sortant de la buse de puissance 134. Le deuxième orifice de sortie 129 débouche dans le système d'admission d'un moteur à combustion interne, système dans lequel il existe une dépression qui peut être comprise entre quelques een-10 timètres d'eau et plusieurs centimètres de mercure. La chambre d'évent 164 constitue -une barrière entre cette dépression, d'une part, et la pression de commande et la contre-pression qui agissent dans la chambre d'interaction, d'autre part. En l'absence de toute pression de commande, aucun débit de 15 combustible ne circule dans le deuxième conduit récepteur 124. Dans ce cas, la dépression qui s'applique sur le deuxième orifice de sortie 129 est provoquée par le pompage d'air qui se produit par le deuxième étranglement 163, la chambre 164, les évents 158 et 159 et deux tuyauteries 166 et 167, le premier étranglement 127 isolant la 20 chambre d'interaction 114 de la chambre d'évent 164. Ainsi, en l'absence de tout signal de commande, le combustible s'écoule dans le premier conduit récepteur 121 bien que le deuxième orifice de sortie 129 soit soumis à une forte dépression. En présence d'un signal de pression de commande, le courant 25 de combustible est dévié en direction du deuxième conduit récepteur 124 et pénètre dans la chambre d'évent 164 sous la forme d'un filet sortant du premier étranglement 127. La convergence des parties l6l et 162 des parois latérales d.e la chambre d'évent 164, la dépression qui s'exerce sur le deuxième orifice de sortie 129 et l'ac-30 tion des évents 158 et 159 ont pour effet la formation d'un jet de fluide qui est projeté sous forme d'un filet par le deuxième étranglement 163. Ce jet de fluide ainsi projeté dans le deuxième orifice de sortie 129 se disperse dans le système d'admission d'air du moteur à combustion interne associé. 35 La description qui précède concerne un mode tie réalisation particulier du dispositif de l'invention qui permet, sous la commande de signaux pneumatiques, d'effectuer les commutations nécessaires d'un courant de liquide du type du courant d'alimentation en combustible liquide des moteurs à combustion interne. Cette des-40 cription est donc un exemple d'un mode de réalisation préféré de 70 23595 8 2047944 l'invention qui peut être utilisé sur des fluides de densités différentes et dans des intervalles de pression prédéterminés. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire sus-5 ceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 23595 9 2047944 REVENDICATIONS 1 - Dispositif amplificateur à fluide capable de commander un jet de liquide par l'action d'impulsions pneumatiques de commande, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps formant intérieurement une chambre d'interaction de fluide, un premier et un deuxième conduit récepteur mis en communication avec la chambre d'interaction, une buse de puissance débouchant dans la chambre d'interaction, alignée sur le premier conduit récepteur et qui projette un jet de liquide dans la chambre d'interaction, une première buse de commande dirigée transversalement par rapport à la buse de puissance, débouchant dans la chambre d'interaction et projetant un jet de gaz dans celle-ci, et un dispositif de commande auxiliaire constitué par au moins une buse de commande auxiliaire débouchant dans la chambre d'interaction sur l'aval de la première buse de commande, cette buse de commande auxiliaire étant en communication avec la partie aval du premier conduit récepteur. 2 - Dispositif amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse de commande auxiliaire est en communication avec la première buse de commande. 3 - Dispositif amplificateur selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit auxiliaire qui met en communication la buse de commande auxiliaire avec ladite partie aval du premier conduit récepteur. 4 - Dispositif amplificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit auxiliaire qui met en communication la buse de commande auxiliaire avec la première buse de commande et avec ladite partie.aval du premier conduit récepteur. 5 - Dispositif amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'interaction et le premier conduit récepteur ont une paroi latérale commune, la première buse de commande et la buse de commande auxiliaire débouchant dans la chambre d'interaction en traversant cette paroi latérale commune, et la buse de commande auxiliaire étant aussi en communication avec une partie de cette paroi commune située dans le premier conduit récepteur. 6 - Dispositif amplificateur selon la revendication 5> caractérisé en ce qu'il comporte un conduit auxiliaire s'étendant sur une partie de la longueur de ladite paroi commune à la chambre d'interaction et au premier conduit récepteur et mettant en communication la buse de commande auxiliaire et ladite partie aval du pre 70 23595 xo 2047944 mier conduit récepteur. 7 - Dispositif amplificateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de buses de commande auxiliaires débouchant toutes dans la chambre d'interaction en tra- 5 versant ladite paroi latérale commune. 8 - Dispositif amplificateur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de commande en communication avec la première buse de commande et un conduit auxiliaire partant de cette chambre de commande, s'étendant sur une partie de 0 la longueur de ladite paroi latérale commune et mettant en communication ladite pluralité de buses de commande auxiliaires avec la chambre de commande et avec la partie aval du premier conduit récepteur. 9 - Dispositif amplificateur à fluide comportant une cham- 5 bre d'interaction, une buse de puissance débouchant dans la chambre d'interaction et un premier et un deuxième conduit récepteur partant tous deux de la chambre d'interaction, et cette chambre d'interaction étant associée à des dispositifs qui dirigent normalement vers le premier conduit récepteur un jet de fluide sortant 0 de la buse de puissance et à des dispositifs de commande par pression d'un fluide permettant de dévier sélectivement ledit jet.de fluide en direction du deuxième conduit récepteur, ce dispositif étant caractérisé en ce que le deuxième conduit récepteur est en communication avec un orifice de sortie débouchant dans une zone à 5 pression relative négative, ce deuxième conduit récepteur formant une chambre tampon située entre la chambre d'interaction et le deuxième orifice de sortie et qui constitue une barrière entre ladite zone à pression relative négative et les dispositifs précités associés à la chambre d'interaction. 0 10 - Dispositif amplificateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le deuxième conduit récepteur forme un étranglement entre la chambre d'interaction et la chambre tampon, cette chambre tampon étant munie d'évents. 11 - Dispositif amplificateur selon la revendication 9, ca- >5 ractérisé en ce que le deuxième conduit récepteur forme un premier étranglement situé entre la chambre d'interaction et la chambre tampon, et un deuxième étranglement situé entre la chambre tampon et l'orifice de sortie associé, cette chambre tampon comportant un dispositif de mise en coamunication avec l'atmosphère. 0 12 - Dispositif amplificatèur selon la revendication 11, 70 23S95 ii 2047944 caractérisé en ce qu'il comporte deux parois convergentes formant une partie des parois latérales du deuxième conduit récepteur et les parois latérales du premier étranglement, ces parties de paroi divergëant ensuite pour former les parois latérales de la chambre 5 tampon et convergeant à nouveau pour former le deuxième étranglement, ce deuxième étranglement étant aligné sur le premier,et la chambre tampon comportant deux évents distants latéralement l'un de l'autre sur une ligne transversale située entre le premier et le deuxième étranglement. 10 13 - Dispositif amplificateur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est agencé pour envoyer sélectivement dans le deuxième conduit récepteur des quantités mesurées d'un combustible liquide, l'orifice de sortie associé constituant une partie du conduit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne, 15 deux parties convergentes des parois latérales de la chambre tampon formant une buse de sortie débouchant dans ledit orifice de sortie, et la chambre tampon étant munie de deux évents distants latéralement l'un de l'autre et situés respectivement de part et d'autre par rapport à ladite buse de sortie, ces évents et cette buse de 20 sortie assurant en coopération la projection desdites quantités mesurées de combustible dans ledit conduit d'alimentation en air dans lequel ce combustible se disperse dans le courant d'air passant.