Brevet FR2047900A1 — publié le 19710319

i 20479.00 La présente invention concerne les dispositifs fluidiques tels que les commutateurs fluidiques monostables ou bistable-s et les amplificateurs fluidiques» et a pour but de permettre la réalisation d'un, système de commande fonctionnant électrique-5 ment, destiné à de tels dispositifs et n'impliquant pas l'utilisation de valves mécaniques ou d'autres dispositifs sujets à usure# Selon l'invention, la commande est obtenue par l'application d'une vibration ultrasonore à un ajutage produisant un jet 10 de fluide actif dirigé vers un orifice aligné avec l'ajutage formant le jet. lorsque l'ajutage fournissant le jet est soumis à des vibrations ultrasonores, la pression dynamique régnant à proximité de l'axe du jet, et par conséquent, la pression établie dans l'orifice aligné diminue sensiblement, et cette 15 diminution de la pression dynamique peut être utilisée comme un signal de pression obtenu en réponse à l'application des vibrations ultrasonores, le phénomène s'explique en supposant que l'application des vibrations ultrasonores tend à transformer un jet dense, compact ou concentré en une pulvérisation se dis-20 persant sous la forme d'un cône. On sait que ce phénomène se produit lorsque des vibrations ultrasonores sont appliquées à un ajutage par l'intermédiaire duquel un jet de liquide est injecté dans une atmosphère gaaa.se, et l'existence d'une transformation similaire dans le cas d'un jet gazeux est suggérée par le 25 fait que l'on a également trouvé que lorsque un écran ou un déflecteur comportant un trou débouchant est placé entre un ajutage formant un jet d'air et un ajutage collecteur de façon à être aligné avec ces derniers, l'application de vibrations longitudinales ultrasonores à l'ajutage formant le jet augmente la force 30 exercée sur l'écran ou le déflecteur dansjle sens du jet alors qu'il réduit en même temps la pression mesurée du niveau de l'ajutage collecteur» Selon une variante de l'invention, l'orifice aligné ou ajutage collecteur peut être utilisé comme un évent et la variation 35 de la pression régnant dans une chambre entourant le jet provenant de l'ajutage produisant le jet et atteignant l'orifice d'évacuation être utilisée comme une pression de commande pour le dispositif fluidique. Dans ce cas, l'application des vibrations ultrasonores à l'ajutage formant le jet fournit une augmentation considérable 40 de la pression de commande obtenue. Si la chambre est réalisée 70 23073 2047900 de telle façon qu'un effet de succion y soit obtenu en l'absence de vibrations ultrasonores, 1'application des vibrations ultrasonores peut .être conçu de façon à provoquer une transformation de la succion en un excès de pression, ee qui permet d'utiliser 5 les vibrations ultrasonores pour inverser le signe d'une pression de commande en vue, par exemple, de provoquer le déplacement d'un piston vers l'une des extrémités de sa course, en-l'absence de vibrations ultrasonores, et vers l'autre extrémité de sa course en présence de ces vibrations ultrasonores o 10 Le terme "vibrations ultrasonores" est utilisé ici pour désigner des vibrations présentant line fréquence suffisamment élevée pour produire des modifications considérables dans le type du jet provenant de l'ajutage formant ce jet» Dans de nombreux: cas, on a trouvé que la limite inférieure de cette zone de fonc-15 tionnement coïncidait sensiblement avec la limite d'audiîBilité moyenne pour une oreille humaine normale, et se situait par exemple entre 10 et 15 kHz. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux modes de réalisation, donnés à titre d'exemple, 20 d'un système producteur d,une pression de commande selon l'invention appliqué à un dispositif fluidique et en se référant au dessin annexé, dans lequelî La fig. 1 est une représentation schématique d'un système fluidique comportant une coupe axiale du dispositif» 25 La fig. 2 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante de l'ajutage collecteur» Si l'on se réfère an premier lieu à la fig» 1, un fluide, par exemple de l'air sous pression, est introduit par l'intermédiaire d'un tuyau flexible 1 dans une chambre d'ajutage 2. , qui 30 est réalisée dans un corps métallique 3 de façon à constituer un conduit d'ajutage et qui comporte un ajutage de sortie 4 à. bord d'étranglement tranchant dénommé ci-après "l'ajutage formant le jet" • Cet ajutage foimant le jet débouche dans une enceinte 8 qui, comme le corps 3, constitue line partie d'une structure 35 d'ensemble et qui, lorsqu'elle est alimentée en fluide à partir du tuyau 1, produit un jet de fluide 5 raisonnablement dense ou concentré. Aligné de façon que son axe coïncide avec ceux de l'ajutage 4 et du jet 5, on prévoit un ajutage collecteur constitué par un tube 6 qui est relié à un tuyau flexible 7 de 40 sorte que tant que le flux pouvant s'écouler par le tube 6 est 70 23073" 3 2047900 maintenu à. une faible valeur par-'comparaison avec la masse du flux s'écoulant par l' ajutage 4» le tube 6 peut être ..considéré comme un ajutage de pression dynamique et " il en résulte. qu'il s'établit dans.le tube 6 une pression.qui dépasse- la pression 5 . statique régnant .dans l'enceinte 8, dan s^La quelle sont-réunis l'ajutage 4 destiné à former le jet, le jet 5 et l'orifice de l'ajutage collecteur 6, grâce à la pression dynamique exercée . par le jet 5 au niveau de l'entrée du tube 6. le corps métallique 3 contenant la chambre 2 et un corps d'équilibrage 9 généra-10 lement similaire sont disposés de part et d'autre d'un élément piézo-électrique 10 de façon à former un transducteur ou convertisseur électromécanique qui, lorsqu'une énergie électrique présentant une fréquence ultrasonore est appliquée à l'élément piézoélectrique 10 par l'intermédiaire de conducteurs terminaux 15 11, produit des oscillations longitudinales ultrasonores de l'ajutage 4 formant le jet» Lorsque des vibrations ultrasonores soat ainsi appliquées à l'ajutage 4, la pression établie dans le tube 6 et dans le tuyau ou conduit 7 décroît considérablement par rapport à la pression produite par le jet en l'absence de 20 ces vibrations ultrasonores et, par conséquent, le conduit 7 peut être relié, par exemple, à l'orifice d'admis3ion correspondant au jet de commande d'un commutateur fluidique monostable 16a de façon à obtenir un fonctionnement de commutation fluidiqueo l'enceinte 8 comporte un orifice latéral 12 qui dans le 25 cas de ce type d'utilisation de l'appareil, est laissé ouvert ou en communication avec l'air libre. Selon un autre mode de réalisation, un conduit 13 est raccordé à l'orifice latéral 12 -de l'enceinte 8 et l'orifice de sortie du tube 6 est ouvert ou en communication avec l'air 30 libre. Dans ce cas, en supposant que le tube 6 et l'ajutage 4 soient montés convenablement et aient les dimensions convenables, l'alimentation en air s'effectuant par le tubë 1 -peut être oonçue de façon à produire normalement une certaine succion dans l'enceinte 8, cette succion pouvant être transmise par le conduit 35 13 à un dispositif fluidique devant être commandé et représenté sur le dessin sous la forme d'un commutateur fluidique bistable 16b. l'application d'une énergie électrique convenable aux bornes 11 et,; par conséquent, l'application de vibrations ultrasonores à l'ajutage 4 provoquent alors une augmentation de-la pression 40 régnant dans 1?enceinte 8, de-préférence'jusqu'à une valeur 70 23073" 2047900 supérieure à celle de la pression atmosphérique., ce qui fournit un moyen permettant d'appliquer au dispositif fluidique 16b par l'intermédiaire du conduit 13, une pression qui, comparée à la pression atmosphérique, passe d'une valeur négative à une valeur 5 positive lorsque l'énergie électrique est appliquée à l'élément pjaso-électrique 10 par l'intermédiaire des conducteurs 11» Si l'on se réfère maintenant à la fig. 2, celle-ei représente un tube collecteur modifié 6a qui peut être substitué au tube collecteur 6 visible sur la fig. 1, plus particulièrement 10 lorsque la pression produite dans le tube collecteur doit être utilisée pour commander un dispositif fluidique» Ce tube 6a est chanfreiné au niveau de son extrémité d'admission et est rendu conique au niveau de sa surface extérieure de façon à pésenter un bord aigu vis-à-vis du flux. On a trouvé que cette 15 particularité augmentait la variation de la pression régnant dans le tube collecteur que l'on pouvait obtenir en appliquant des vibrations ultrasonores à l'ajutage 4o Si l'on se réfère à nouveau à la fig. Xs celle-ci représente également une autre particularité du dispositif que l'on 20 peut choisir et qui comprend une plaque formant écran au déflecteur --14 et comportant un orifice 15 aligné avec le jet 5. On a trouvé que ce montage était capable, si la plaque de déviation 14 était disposée et conformée convenablement, d11 augmenter le pourcentage de variation possible pour la pression dynamique mesurée au 25 niveau du tube, bien que l'augmentation de ce pourcentage puisse être accompagnée d'une réduction de la pression dynamique totale observée dansjle tube® Il est à noter également qu'au cours clÈexpériences préliminaires utilisant un ajutage destiné à former le jet et un 30 tube collecteur présentant chacun un dàmètre interne d'environ 0,5 mm, l'application dsune énergie éleétriqué de 20 watts ayant une fréquence de 50 kHz à un oscillateur piézoélectrique destiné à commander l'ajutage formant le jet pouvait être effectuée de telle façon qu'elle aboutisse à une réduction sensiblement de 35 l'ordre de 45f° de la hauteur de la colonne d'eau correspondant à la pression pouvant se rétablir pour une gamme de vitesses d'air comprises entre 0 et 20 cm d'eau dans le tube collecteur 6, alors que le remplacement du tube 6 par le tube 6a à bord aigu produit une réduction de la colonne de pression pouvant être 40 œtablie pendant l'application des oscillations atteignant 70 23073 5 50 à 55$ dans certains cas» Des modifications peuvent être apportées s'ax 'modes de réalisation décrits;'dans le domaine des équivalences' techniques» sans s'écarter de l'inventiono 70 23073 6 2047900 REVENDICATIONS 1. Système de commande électrique destiné à un dispositif à pression fluidique, caractérisé es ce cri8 il, comprend un ensemble fonçant corps, un ajutage destiné à former un jet et 5 ménagé dans cet ensemble formant corps, cet ajutage étant destiné à Stre raccordé à un circuit d! alimentation en fluide sous passion et comportant un orifice d évacuation destiné à produire un jet de ce fluide, l'ensemble formant corps comportant un orifice collecteur aligné avec ce jet et placé à une certaine 10 distance de l'orifice d'évacuation de l'ajutage et comportant un orifice supplémentaire communiquant à la fois avec l'orifice d* évacuation de l'ajutage et avec l'orifioe; collecteur mais placé à une certaine distance du trajet du jet, l'un de ces orifices étant destiné à être raccordé à un orifice d'admission de 15 commande d'un dispositif fluidique et l'autre orifice étant mis en communication avec l'atmosphère ambiante, tin transducteur ou convertisseur électromécanique étarrtjdestiné à être raccordé à l'entrée d'un circuit de commande électrique at à être associé à l'ajutage de façon à appliquer, lorsqu'il est excité, des vi-20 brations ultrasonores à l'ajutage et au fluide passant par'ce dernier. 2. Système de commande suivant la revendication.!, caractérisé en ce que l'orifice collecteur est destiné à être raccordé à l'orifice d'admission de commande. 25 3. Système de commande suivantla revendication 1, caractéri sé en ce que l'orifice supplémentaire est destiné à être raccordé à lôrifice d'admission de commande» 4. Système de commande suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque formant écran ou défiec- 30 teur s'étendant transversalement par rapport au jet et comportant un orifice aligné avec le jet» 5. Système de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé conjointement avec un dispositif fluidique comportant un orifice 35 d'admission d'une pression de commande raccordé audit premier orifice.