Brevet FR2047957A1 — publié le 19710319

La présente invention concerne un circuit oscillant fait d' éléments fluidiques ainsi que des dispositifs de commande fabriqués en utilisant de tels circuits oscillants. La présente invention propose un circuit oscillant de cons-5 truction simple dont la fréquence possède une constance élevée dans une large gamme de fréquences et d'où peuvent être prises des impulsions de commande utilisables pour la commande. De tels .circuits oscillants peuvent trouver leur utilisation pour la commande de machines motrices à vibration., et pour celle 10 de multivibrateurs bistables (flip-flops). D'une façon générale, un tel circuit oscillant est utilisable dans tous les cas où on a besoin d'impulsions de commande ou de commutation à constance de fréquence élevée. Un tel résultat est obtenu par l'invention au moyen d'un cir-15 cuit fermé comportant un nombre impair (au moins trois) d'éléments fluidiques montés en série et à fonction NON et comportant aussi un élément avec une résistance et une capacité, ainsi qu'au moyen d'une prise d'impulsions qui est connectée au circuit fermé. On utilise comme résistance un étranglement et comme capacité 20 un volume. En utilisant un étranglement réglable, on peut rendre réglable la fréquence d'oscillations du circuit oscillant. Suivant un mode de réalisation particulièrement judicieux de l'invention, les éléments fluidiques à fonction NON sont des éléments à membranes. 25 Pour commander un mécanisme moteur à vibrations à fonctionne ment hydraulique ou pneumatique, avec piston de poussée et valve d'inversion, on utilisé une valve d'inversion comportant un élément de manoeuvre au moyen duquel .la valve d'inversion est manoeu-vrée contre la sollicitation unilatérale d'un ressort, la prise 30 d'impulsions du circuit oscillant étant raccordée directement ou indirectement à l'élément de manoeuvre de la valve d'inversion. Suivant un développement préféré de l'invention, il est prévu un amplificateur entre le circuit oscillant et l'élément de manoeuvre de la valve d'inversion. Cet amplificateur peut être un conver-35 tisseur basse pression-pression normale. Mais il est également possible d'utiliser comme amplificateur un relais amplificateur pression normale. La valve d'inversion est alors munie d'une chambre de pression de manoeuvre sur une face frontale du piston de commande qui est chargé par pression par l'amplificateur monté en ^0 amont. 70 23520 2 2047957 Il est de plus possible d'introduire l'impulsion de commande émise par le circuit oscillant directement dans un convertisseur au moyen duquel un signal pneumatique est converti en signal électrique et d'utiliser ensuite pour le dispositif moteur une 5 valve d'inversion avec un aimant inverseur. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1 montre tin circuit oscillant suivant l'invention 10 avec des symboles logiques ; la figure 2 montre le montage d'un circuit oscillant suivant l'invention avec des symboles fonctionnels de relais à membranes doubles connus ; la figure 3 montre le schéma des connexions d'un moteur à 15 vibrations à fonctionnement hydraulique comportant une commande au moyen d'un circuit oscillant suivant l'invention ; la figure 4 montre un deuxième schéma de montage d'un moteur à vibrations à fonctionnement hydraulique comportant une commande au moyen d'un circuit oscillant suivant l'invention ; 20 la figure 5 montre un schéma de montage d'un moteur à vi brations à fonctionnement pneumatique comportant une commande au moyen d'un circuit oscillant suivant l'invention, et La figure 6 montre un deuxième schéma de montage d'un moteur à vibrations à fonctionnement pneumatique comportant une commande 25 au moyen d'un circuit oscillant suivant l'invention. Le circuit oscillant 1 représenté à la figure 1 comporte trois éléments fluidiques à fonction NOM 2,, 21, 2" montés en série les uns derrière les autres, la sortie du dernier élément fluidique 2" étant reliée à l'entrée du premier élément fluidique 30 2. Dans cette jonction est intercalée une combinaison résistance-capacité ou combinaison RC composée du volume 4 et de l'étranglement 6 de préférence réglable. A la jonction entre les éléments fluidiques 2" et 2 est raccordée en avant de la combinaison RC une sortie de signal 8. 35 L'élément fluidique à fonction NON agit lorsqu'un signal est appliqué à son entrée de telle~sorte qu'il n'y a pas de signal à la sortie, tandis que lorsqu'aucun signal n'est appliqué à l' entrée, un signal est émis à la sortie» Avec le montage décrit, le signal de sortie d'un élément 40 précédent représente chaque fois le signal d'entrée de l'élément 70 23520 3 2047957 suivant. Pour comprendre le fonctionnement du dispositif décrit, supposons que le signal Y2 est appliqué à l'entrée de l'élément 1. Le signal Y apparaissant à la sortie qui est en même temps signal 5 d'entrée de l'élément 2* est égal à-zéro. A la sortie de l'élément 2' et par conséquent à l'entrée de l'élément 2" on a donc un signal Yl. On n'a ainsi à la sortie de l'élément 2" et en même temps à l'entrée de l'élément 2 aucun signal./Un signal Y apparaît donc à nouveau en Y, tandis que de ce fait le signal en Yl 10 disparaît. Le passage de "signal" à "absence de signal" circule donc dans le circuit de commutation décrit. Le lancement des oscillations dans le circuit oscillant est provoqué par la combinaison RC qui en même temps détermine la fréquence des oscillations. Sous l'action de l'étranglement 6, 15 le signal Y2 de l'élément 2" arrive, avec un certain retard dans le temps à l'entrée de l'élément 2. En modifiant le réglage de l'étranglement, on règle ce retard et par conséquent la fréquence d'oscillation du circuit oscillant. Etant donné que les éléments fluidiques à fonction NON sont 20 des éléments actifs, un signal peut être prélevé en n'importe quel endroit du circuit oscillant. De façon particulièrement judicieuse, la sortie de signal 8 est raccordée entre l'élément 2" et l'étranglement comme le montre la figure, car c'est à cet endroit que la durée d'impulsion est la plus longue. Si on désire 25 des impulsions courtes, la jonction 8 peut être raccordée entre les éléments 2 et 2' ou entre les éléments 2' et 2". La figure 2 montre au moyen de symboles fonctionnels un montage de circuit oscillant exécuté avec des relais à membranes doubles connus de la Société Sunvic Regler GmbH, de Solingen, 30 Allemagne, les relais à membranes doubles étant représentés par des symboles fonctionnels. Comme le montre cette figure, chacun des éléments 2, 2', 2" possède un raccordement pour air comprimé 10, 10', 10" et un raccordement avec l'atmosphère 12, 12', 12". Les raccordements d'air comprimé 10, 10', 10" sont; reliés à une 35 conduite 14 amenant de l'air comprimé. Le fluide de travail est de l'air comprimé sous environ 1,4 atm rel. Le dispositif fonctionne de façon analogue au circuit oscillant de la figure 1. Le signal de sortie est prélevé par la sortie 8. Avec un circuit oscillant réalisé suivant la figure 2, on pouvait modifier la 40 fréquence d'oscillation entre 0,1 et 100 Hz en réglant la self 6, 70 23520 4 2047957 l'erreur de fréquence relevée sur toute cette gamme de fréquence étant inférieur à + 1 fo, c'est-à-dire que la constante de fréquence était relativement élevée. Le circuit oscillant qui vient d'être décrit peut être, éga-5 lement équipé d'un nombre impair d'éléments fluidiques supérieur à trois. Ce qui est essentiel, c'est que le nombre d'éléments fluidiques soit impair et que ce nombre soit au moins égal à trois. De plus, le circuit oscillant; décrit, le fluide de travail peut être l'air comprimé ou bien un liquide sous pression. De 10 plus, les éléments fluidiques peuvent être utilisés avec un rendement qui permet d'utiliser directement le signal de sortie comme signal de commande pour une vanne d'inversion. Mais, en particulier pour des raisons de prix de revient, on utilisera des éléments fluidiques au moyen desquels on peut produire des si-15 gnaux de sortie de l'ordre de grandeur de quelques dixièmes d' atm rel. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un amplificateur pour produire le signal de commande du circuit oscillant. Les dispositifs représentés aux figures 3 à 6 comportent de tels amplificateurs. 20 Dans les exemples de réalisation représentés aux figures 3 à 6, un amplificateur pneumologique 11 est raccordé à la conduite de sortie de signal 8 du circuit oscillant 1 représenté sous forme de bloc ; en fonction de la fréquence d'oscillation du circuit oscillant 1 cet amplificateur émet dans une conduite de com-2 5 mande 13 des signaux de commande au moyen duquel est commandé le flux du fluide de travail dans le circuit de travail» La commande motrice représentée à la figure 3 est munie d'un vérin à piston de poussée 15 fonctionnant comme vérin homocinétique dont la tige de piston 16 traversant de part en part peut fournir de l'é-30 nergie dans les deux directions de- travail. Le fluide de travail pour le piston de poussée est ici un liquide hydraulique qui est refoulé par une pompe 18 dans une conduite d'alimentation 20 dont la sécurité est assurée par une soupape de sûreté 22. Dans la conduite 20 se trouve une valve d'inversion 24 qui peut pren-35 dre deux positions I et II. La valve d'inversion est munie d'un raccordement de pression P, d'un raccordement d'huile de fuite R et de deux raccordements de travail A et 3. Par l'intermédiaire de la valve d'inversion 24 chaque chambre de cylindre du vérin 15 est alternativement alimentée en liquide hydraulique sous pres-40 sion, tandis que l'autre chambre de cylindre est mise en circuit 70 23520 5 2047957 pour l'évacuation sans pression en direction du réservoir. La valve d'inservion est sollicitée d'un coté par un ressort 26 tandis qu'à l'extrémité opposée est disposée une chambre de pression de manoeuvre 28 à laquelle est raccordée la conduite 5 de signal de commande 13. Dans l'exemple de réalisation décrit et représenté, les signaux de commande sont des signaux pneumatiques, et, par l'intermédiaire de l'amplificateur 11, la conduite 13 est mise en liaison en fonction de la fréquence d'oscillation du circuit oscillant alternativement avec une source d'air com-10 primé 30 et avec l'atmosphère 32. Lorsque les signaux de sortie du circuit oscillant sont faibles, l'amplificateur 11 peut être par exemple un convertisseur basse pression-pression normale au moyen duquel par exemple un signal de sortie de 0,16 atm rel est amplifié jusqu'à une pres-15 sion de système de 1,4 atm rel. Lorsque les signaux de sortie du circuit oscillant sont puissants, il peut être également prévu un relais amplificateur à pression normale au moyen duquel le signal de sortie est par exemple converti en un signal de commande de l'ordre de grandeur 20 de plusieurs atm rel. Il est également possible de monter à la suite d'un convertisseur basse pression-pression normale un relais amplificateur pression normale. A la suite de l'amplificateur 11 peut également être prévu 25 un convertisseur au moyen duquel les signaux d'entrée pneumatiques sont convertis en signaux de sortie (convertisseur PE). Pour actionner la valve d'inversion 24 on dispose alors d'un signal de commande électrique. Dans ce cas l'élément de manoeuvre pour la vanne d'inversion est une bobine aimantée ordinaire» Un tel 30 mode de réalisation peut en particulier être intéressant lorsque plusieurs systèmes moteurs doivent être commandés synchroniquement par un seul élément de commande comme celà peut être le cas par exemple dans les moteurs à vibration pour tamis à secousses et dispositifs analogues. 35 Le mode de réalisation de la figure 4 se distingue de celui de la figure 3 par le fait que le vérin est du type à piston différentiel 34 qui ne fournit la puissance que d'un seul coté. Le montage du dispositif correspond pour l'essentiel à celui de la figure 3. En plus est prévu derrière la pompe un hydro-accu-40 mulateur 36. La chambre de cylindre 35 du vérin 34 est en perma 70 23520 6 2047957 nence mise sous pression par la conduite 38. Par rapport à la pression de travail, cette pression est diminuée au moyen d'une soupape réductrice de pression 40 car, dans cette chambre de pression, il doit seulement y avoir une pression qui soit capable 5 de ramener le piston dans sa position inférieure dans le laps de temps a pré-donné. Cette pression est maintenue au moyen d'un accumulateur de pression 41» La valve d'inversion 25 a deux positions I et II et est munie d'un raccordement de pression P, d'un raccordement d'huile de fuite R et d'un raccordement de travail 10 A. Elle comporte une chambre de pression de manoeuvre 29 et un ressort de charge 27. Au moyen de la valve 15, la chambre de cylindre 37 est mise alternativement en liaison avec le reccorde-ment de pression P et avec le raccordement d'huile de fuite R. La figure 5 montre un circuit de travail pneumatique avec ion 15 vérin de poussée 42 se présentant sous forme d'un vérin homociné-tique et avec une valve d'inversion 44 qui est une valve sollicitée par ressort d'un seul coté, comportant du coté opposé au ressort de charge 45 une chambre de pression de manoeuvre 46. A la chambre de pression de manoeuvre 46 est raccordée la conduite 20 de commande 13. Le raccordement d'entrée 48 de la valve d'inversion 44 est relié à une source d'air comprimé tandis que le raccordement 50 sort à l'air libre. Les deux raccordements de travail A et B sont reliés chacun à l'une des chambres de cylindre 41, 43 du vérin 42 qui, au moyen de la valve d'inversion 44 sont 25 alternativement alimentées en air comprimé ou reliées à l'air libre. Dans le mode de réalisation suivant la figure 6, le vérin de poussée est un vérin différentiel 52 dont la chambre de piston est, au moyen de la valve d'inversion 54, alternativement reliée 30 à un raccordement d'air comprimé 56 ou à l'atmosphère 58. La valve d'inversion 54 est sollicitée d'un coté par un ressort 55 et est munie du coté opposé d'une chambre de pression de manoeuvre 57 reliée à la conduite de commande 13. La chambre de cylindre 51 du vérin 52 dans laquelle la surface de charge est plus petite 35 que celle dans la chambre de cylindre 53 d'une quantité égale à la section transversale de la tige de piston est en liaison par l'intermédiaire de la conduite 60 avec le raccordement d'air comprimé de qui engendre la force de rappel nécessaire pour le piston. Dans la conduite 60 peut être montée une soupape réductrice. 40 La chambre de cylindre est alternativement reliée au raccordement 70 23520 7 2047957 d'air comprimé et à l'atmosphère au moyen de-la soupape 54. Dans les exemples de réalisation suivant les figures 5 à 5j la valve d'inversion pourrait être également commandée par électroaimant ; dans ce cas, le signal de commande est produit par . un convertisseur PE monté à la suite de l'amplificateur 11. r 0r}t. . Des moteurs a vibration suivant 1 invention/1 avantage au ils peuvent être faits avec des pièces que l'on trouve normalement dans le commerce, ce qui simplifie notablement la fabrication. De plus le remplacement des pièces est notablement simpli-13 fié, le circuit oscillant ne présente qu'un encombrement très faible. Enfin, il est dans une large mesure insensible aux oscil lations mécaniques. Les commandes" à vibration suivant l'invention peuvent être utilisées partout où il est nécessaire d'avoir une fréquence de 15 travail constante, par exemple avec les vibreurs, compacteurs, tamis à secousses et autres engins du même genre. Un autre domaine d'utilisation est représenté par les machines de contrôle des matériaux. La commande à vibration suivant l'invention a pour autre 20 avantage de pouvoir être facilement programmée. Ceci peut être particulièrement avantageux avec les machines de contrôle de matériaux dans lesquelles la fréquence peut varier suivant un rythme pré-déterminé. Pour la programmation, il suffit de prévoir un système de connexions et un élément de manoeuvre au moyen duquel 25 on fait varier la section de passage de l'étranglement 6 car ce dernier est le seul élément déterminant pour la fréquence de travail. 70 23520 8 2047957 REVENDICATIONS 1» Circuit oscillant constitué d'éléments fluidiques, caractérisé par un circuit fermé comportant un nombre impair, au moins égal à trois, d'éléments fluidiques à fonction NON montés en sé- 5 rie et comportant également un élément RC (étranglement et volume), ainsi que par une prise d'impulsions qui est raccordée au circuit fermé. 2. Circuit oscillant suivant revendication 1, caractérisé en ce que 1'étranglement est réglable. 10 3„ Circuit oscillant suivant revendication 1, caractérisé en ce que les éléments fluidiques à fonction NON sont des soupapes à diaphragme. 4. Circuit oscillant suivant revendication 1, caractérisé en ce que la prise d'impulsions est raccordée au circuit fermé 15 entre l'étranglement et l'élément qui le précède. 5. Commande pour un système à vibrations fonctionnant hy-drauliquement ou pneumatiquement avec un vérin à piston de poussée et avec une valve d'inversion comportant un élément de manoeuvre au moyen duquel la valve d'inversion change de sens de 20 fonctionnement contre la charge unilatérale d'un ressort, caractérisée par un circuit oscillant constitué d'éléments fluidiques avec un circuit fermé comportant un nombre impair, au moins égal à trois, d'éléments fluidiques à fonction NON montés en série ainsi qu'un élément RC (étranglement et volume), et caractérisé 2 5 également par une conduite de sortie de signal raccordée au circuit fermé, à laquelle est raccordé directement ou indirectement l'élément de manoeuvre de la valve d'inversion. 6. Commande suivant revendication 5> caractérisée en ce que l'étranglement du circuit oscillant est réglable. 30 7» Commande suivant revendication 5.» caractérisée en ce que les éléments fluidiques à fonction NON sont des soupapes à diaphragme o 8. Commande suivant revendication 5j caractérisée en ce que la conduite de sortie de signal est raccordée au circuit fermé 35 entre l'étranglement et l'élément fluidique qui le précède. 9. Commande suivant revendication 5, caractérisée en ce qu' il est prévu un amplificateur entre le circuit oscillant et l' élément de manoeuvre de la valve d'inversion. 10. Commande suivant revendication 3, caractérisée en ce 40 que l'amplificateur est un convertisseur basse pression-pression 70 23520 9 2047957 normale. 11. Commande suivant revendication S, caractérisée en ce que l'amplificateur est un relais amplificateur pression normale connu» 5 12. Commande suivant revendication 9, caractérisée en ce que la valve d'inversion est munie d'une chambre de pression de manoeuvre qui est alimentée directement par l'amplificateur. 1J>. Commande suivant revendication 5.» caractérisée en ce qu'il est prévu en avant de la chambre de pression de manoeuvre 10 un convertisseur PE et en ce que la valve d'inversion est munie d'un électro-aimant inverseur.