Brevet FR2028783A1 — publié le 19701016

i 2028783 le besoin existe, actuellement, de dispositifs de détection à fluides, de type analogique, qui soient peu coûteux à fabriquer, simples à faire fonctionner et à entretenir et qui soient précis et sûrs pendant longtemps. Le développement des 5 circuits à fluides et d'éléments pour la régulation et l'instrumentation automatiques a conduit à la nécessité d'un dispositif capable de transformer des niveaux de pressions hydrauliques variant entre de larges limites en niveaux correspondants de pressions pneumatiques dans le domaine de pression des circuits à 10 fluides classiques» Ces transformations ont été obtenues dans la technique intérieure par l'utilisation de systèmes complexes comprenant des soupapes, des engrenages et des moteurs, qui font intervenir l'utilisation de nombreux organes mobiles agissant les uns sur les autres. 15 Des transformations de niveaux de pressions hydrauli ques en niveaux de pressions pneumatiques ont été obtenues aussi dans la technique antérieure en utilisant une étape intermédiaire de transformation par des moyens électroniques. Ces techniques ont l'inconvénient d'exiger à la fois des circuits électroniques 20 et des circuits à fluides pour jouer le rôle désiré, avec comme résultat une instrumentation hybride au lieu de l'instrumentation uniquement à fluides, plus avantageuse. La présente invention a donc pour but'de fournir un détecteur de force ou de pression à commande par fluide, qui se 25 distingue, en particulier, par son bas prix et sa facilité de fabrication, sa simplicité de fonctionnement, spécialement dans une utilisation "portative", et ses qualités de précision et de sûreté à long terme. Un autre but de la présente invention est de fournir un 30 détecteur de force ou de pression à commande par fluide capable de produire un signal de sortie en pression de fluide dont la valeur est en relation avec un signal d'entrée de force ou de pression, sans utilisation d'une transformation intermédiaire par des moyens électroniques. 35 Brièvement, selon la présente invention, il est prévu un détecteur de force ou de pression à commande par fruide compactant une buse qui émet un courant de fluide de détection. Une cible est disposée sur le parcours du courant pour engendrer une contre-pression dans la buse, contre-pression qui est fonction de 40 la distance entre la buse et la cible. Les moyens de déplacement 70 01788 s 2 2028783 sont prévus pour modifier la distance entre la buse et la cible en réponse à une force ou pression d'épreuve appliquée. Des moyens de rappel sont utilisés pour s'opposer aux moyens de déplacement, afin de maintenir une distance prédéterminée entre la buse et la 5 cible quand la force ou pression d'épreuve est inférieure à une valeur prédéterminée» La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui res-10 sortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention» Les figures 1 à 4 sont des vues en coupe verticale d'un détecteur de force ou de pression à commande par fluide, illustrant quatre modes de réalisation de ia présente invention. 15 Sur la figure 1., on voit un élément 10 formant buse,com portant un orifice 12 par lequel un Courant de fluide de détection, non représenté, débouche à l'intérieur d'un logement 14» Placée en relation bien ajustée avec les surfaces intérieures du logement 14, se trouve une paroi mobile 16 dans laquelle est fixé 20 un élément réglable formant cible 18,' fileté d'une façon appropriée." L'élément 18 présente une surface plane :20 qui fait saillie de la paroi 16 sur le parcours du courant. La paroi 16 et les surfaces intérieures du logement 14 définissent une chambre 22 de volune variable dans laquelle un signal fluide d'épreuve peut êtœ 25 introduit sous f-orme de pression, par ion orifice à fluide 24» Quand un signal fluide d'épreuve d'une pression suffisante est introduit dans la chambre 22, la paroi 16 est déplacée vers l'élément 10, ce qui réduit la distance entre la face de l'orifice 12 et la surface 20 et augmente ainsi la contre-pres-30 sion de fluide dans l'élément 10. Un ressort hélicoïdal 26 ayant une constante de ressort appropriée quelconque constitue un moyen de rappel pour le détecteur en maintenant une distance détermi-nable entre l'orifice 12 et la surface 20 chaque fois que la pression fluide du signal d'épreuve dans la chambre 22 est inférieure 35 à "une valeur suffisante pour déplacer la paroi 16 et comprimer le ressort 26» Ainsi que l'homme de l'art le comprendra facilement, la. pression minimale du fluide dans la chambre 22 nécessaire pour déplacer la paroi 16 dépendra de la constante de ressort du ressort 26 choisi» Le détecteur peut être facilement étalonné de fa-40 çon à fournir la valeur désirée de contre-pression dans l'élément 70 01788 3 2028783 10 par réglage de la distance entre l'orifice 12 et la surface 20 quand la pression de fluide dans la chambre 22 est au-dessous du niveau nécessaire pour comprimer le ressort 26. la distance entre l'orifice 12 et la surface 20 peut être réglée d'une ma-5 nière quelconque en elle-même connue, par exemple par vissage de l'élément 18 dans la paroi 16, comme représenté. Grâce à la possibilité de réglage de l'élément 18, la contre-pression dans l'élément 10 peut être étalonnée avec précision pour des conditions différentes, par exemple selon la température ambiante,la 10 Température du fluide d'épreuve, la température du fluide de détection dans la Duse, etc... Egalement, la plage de réponse en contre-pression dans l'elément 10 peuu facilement» être modifiée, comme on le désire, quand le détecteur est utilisé avec des pressions de signal d'épreuve très différentes. Quand le logement 14 15 et la paroi 16 sont tels qu'ils définissent une chambre fermée 28, le fluide de détection doit être évacué d'une manière appropriée quelconque, comme, par exemple, par un orifice ou une ouverture d'évent 30 de dimensions appropriées. Evidemment, le logement 14 peut consister en un simple cadre pour contenir la pa-20 roi 16, l'intérieur étant en libre communication avec l'atmosphère. l'évacuation de la chambre 28 se produit alors de façon naturelle.. Sur les figures 2 et 3, on voit deux autres moyens pour créer une force de rappel dans le convertisseur représenté à la 25 figure 1. Sur la figure 2, une masse de matière compressible élastique 32 est utilisée au lieu du ressort tel que représenté sur la figure 1, De nombreuses matières bien connues sont utilisables à cet effet, comme le caoutchouc, le caoutchouc de silicones, l'uréthane, etc„.„ 30 Sur la figure 3, on voit un autre moyen approprié de création d'une force de rappel, selon lequel un ressort 34 est fixé à ses extrémités au logement 14 et à la, paroi 16. Une pression fluide d'épreuve dans la chambre 22 d'une valeur suffisante, suivant la valeur de la constante du ressort 34, déplace la pa-35 roi 16 vers l'élément 10, ce qui provoque l'expansion du ressort 34. Par conséquent, la contre-pression dans l'élément 10 est accrue en raison de la réduction correspondante de la, distance entre l'orifice 12 et la surface 20. Lors d'une réduction suffisante de la pression du fluide d'épreuve dans la chambre 22, le res-40 sort 34 se contracte pour se rapprocher de ses dimensions norma 70 01788, 4 2028783 les en l'absence de contrainte, écartant ainsi la paroi 16 de l'élément 10, ce qui réduit la contre-pression d'une manière correspondante » Sur la figure 4, on voit un mode de réalisation selon 5 lequel le détecteur conforme à la présente invention est rendu directement sensible à une force, sans utilisation d'un signal d'épreuve à fluide. Le présent exemple est une balance de pesée 36 ayant une base 38 reposant sur un support rigide 40, comme le plancher d'un bâtiment ou le sol. Un élément 42 formant buse a 10 une forme appropriée pour supporter une masse 44 sur lui. L'élément 42 comporte un orifice 46 par lequel sort un courant de fluide de détection, non représenté, vers l'extrémité d'un élément 48 formant cible fixé à la base 38. Le fluide de détection arrive à l'élément 42 à travers un limiteur de pression 47 en 15 provenance d'une source de fluide 49 ayant une pression d'alimentation à peu près constante„ Plusieurs ressorts 50 sont placés entre la base 38 et l'élément 42 pour fournir un moyen de rappel afin de maintenir la distance entre l'orifice 46 et l'élément 48 à une valeur prédéterminée quand la masse 44 est enle-20 vée de l'élément 42«, Quand la masse 44 est placée sur 1'élément '42, l'action de la pesanteur produit un vecteur force 52 dirigé vers le bas, comme représenté. Comme la balance 36 est supportée rigidement, il apparaît une force de réaction 54 dirigée vers le haut, comme 25 représenté, et il se produit un déplacement de l'élément 42 vers le bas dans la direction de la base 38. Par conséquent, la distance entre l'orifice 46 et l'élément 48 est réduite, ce qui augmente la contre-pression dans l'élément 42. Un amplificateur à fluide classiaue 56, tel qu'un amplificateur proportionnel à flui. 30 de ou un dispositif du même genre est relié de façon à recevoir le signal de contre-pression produit dan^Ô. ' élément 42, Il y a lieu de noter aue le circuit extérieur de fluide du présent exemple ne fait pas partie de l'invention. Le signal de sortie à fiat-de de l'amplificateur 56 peut être injecté dans un dispositif 35 d'utilisation bien connu quelconque, non représenté, tel qu'un -manomètre qui peut être étalonné pour lecture en kilogrammes,un dispositif d'affichage, un mécanisme de régulation, eto,,. Il y a lieu de noter aussi que l'on peut envisager tout moyen approprié pour modifier la distance entre la buse et la ci-40 ble en fonction d'une force- ou d'une pression appliquée, afin de 70 01788 5 2028783 modifier la contre-pression dans la buse» Par exemple, les modifications de contre-pression dans la buse peuvent être effectuées soit en déplaçant la cible par rapport à la buse, comme représenté sur les figures 1 à 3, soit en déplaçant la buse par rapport 5 à la cible comme représenté sur la figure 4. On peut faire en sorte qUe le détecteur conforme à la présente invention réponde à n'importe quelle force ou pression, qu'elle soit fluide ou mécanique, appliquée de façon à modifier la distance entre la buse et la cible. Il y a lieu de noter que la présente invention 10 n'est nullement limitée à un fluide particulier quelconque. Les fluides d'épreuve, comme expliqué à propos des figures 1 à 3, peuvent être non seulement de nature hydraulique, comme l'eau, l'huile, etc..., mais également de nature gazeuse très compressible comme l'air, l'azote, etc... De plus, comme il* n'y a. pas 15 de communication directe ou de mélange entre le fluide d'épreuve et le fluide de détection dans le détecteur suivant la présente invention, comme représenté sur lés figures 1 à 3> aucune pollution des circuits de fluide de détection ne se produit par suite de la présence de matières étrangères et d'impuretés dans 20 le fluide d'épreuve. De même, le fluide de détection utilisable dans le présent détecteur, ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, n'est pas limité à un fluide particulier quelconque . - Il va de soi que des modifications peuvent être appor-25 tées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. 70 01788, 6 2028783 REVENDICATIONS 1» Détecteur de force ou de pression, caractérisé en ce qu'il comprend : une buse pour émettre un courant de fluide de détection; une cible disposée en aval de la buse sur le parcours 5 du courant pour engendrer une contre-pression dans la buse correspondant à la distance entre la buse et la cible,; des moyens de déplacement pour modifier cette distance en réponse à un signal d'épreuve; et des moyens de rappel s'opposant à ces moyens de déplacement pour maintenir cette distance à une valeur pré-10 déterminée quand le signal d'épreuve est inférieur à une valeur prédéterminée» 2. Détecteur selon la revendicationl, caractérisé en ce que la cible comprend une paroi mobile prévue pour se déplacer dans une direction perpendiculaire à ses grandes surfaces, et un 15 élément formant cible fixé à cette paroi et s'étendant vers la buse, cet élément étant disposé sur le parcours du courant. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d'épreuve est une pression de fluide» 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le signal d'épreuve est une force mécanique. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent un logement contenant la cible, ce logement et cette cible délimitant une chambre de volume variable, ce logement comportant un orifice d'entrée par 25 lequel un fluide d'épreuve peut être introduit, sous pression dans la chambre pour effectuer ury&éplacement de la cible. 6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent au moins un ressort compressible disposé entre la buse et la cible. 30 7» Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent une masse de.matière d'espa-. cernent compressible élastique disposée entre la buse et la cible» 8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce au'il comprend, en outre, un logement contenant la cible, et en 35 ce nue les moyens de ra-opel comprennent au moins ressort expansible disposé entre la cible et l'extrémité du logement opposée à la buse» 9« Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un logement contenant la cible, et en 40 ce aue les moyens de raDpel consistent en une masse de matière 70 01788 7 2028783 d'espacement expansible élastique disposée entre la cible et l'extrémité du logement opposée à la buse. 10. Détecteur de pression à commande par fluide, caracté risé en ce qu'il comprend : un élément formant buse comportant 5 un orifice pour émettre un courant de fluide de détection; un logement fixé à cet élément et prévu pour recevoir le courant à l'intérieur de ce logement; une paroi mobile disposée dans le logement, les côtés de cette paroi étant en contact coulissant et en relation bien ajustée avec le logement; un élément formant 10 cible fixé à cette paroi et s'étendant d'une façon réglable à partir d'une grande surface de la paroi vers l'élément formant buse, l'élément formant cible étant disposé sur le parcours du courant pour engendrer une contre-pression dans la buse correspondant à la distance entre l'élément formant cible et l'orifi-15 ce; un orifice de sortie dans le logement, par lequel un signal fluide d'épreuve peut être introduit sous pression dans une chambre définie par le logement et l'autre grande surface de la paroi pour effectuer Un d éplacement de la t>aroi vers 1-J; élément formant buse; des moyens de rappel pour s'opposer à ce déplace-20 ment et maintenir ladite distance à une valeur prédéterminée quand la pression du signal d'épreuve est inférieure à une pression prédéterminée; et des moyens pour évacuer le fluide de détection du logement.