Brevet FR2029443A1 — publié le 19701023

la présente invention se rapporte aux amplificateurs à fluide et, plus particulièrement, à ceux du type à interaction de jets. Les amplificateurs proportionnels à interaction de jets sont bien connus et caractérisés par leur facilité de contrôler des écou-5 lements de fluide à haute énergie à l'aide d'écoulements de fluide à basse énergie afin de produire de façon contrôlée avec un gain élevé une pression de sortie ou un rapport de pressions de sortie, lie fonctionnement de ces dispositifs est basé sur la relation directe qui existe entre le signal d'entrée et celui de sortie. Afin 10 d'obtenir cette relation directe, des mesures sont prises lors de la fabrication pour réduire ou éliminer complètement la possibilité d*attachement aux parois qui autrement détruirait cette relation, les mesures en question impliquent généralement le retrait des parois latérales de la chambre d'interaction au voisinage du jet de 15 puissance et l'adjonction de prises situées en cet endroit afin d'empêcher l'attachement aux parois dans les zones pour lesquelles il est impossible de retirer les parois de la chambre d'interaction. Cette dernière mesure a malheureusement l'inconvénient de provoquer la dérivation partielle ou complète du jet de puissance par ces 20 prises lors de pressions de contrôle excessives. Naturellement, il en résulte alors une perte d'amplification et donc de la puissance de sortie ainsi qu'une perte du jet de puissance. Par conséquent, un objet de la présent invention consiste à réaliser un amplificateur proportionnel à fluide possédant un moyen 25 destiné à empêcher les pertes qui résultent normalement de pressions de contrôle excessives. le moyen selon l'invention ne fait pas appel à la rétroaction d'une fraction du flux de sortie pour contre-carrer une surcommande éventuelle exercée par les pressions de contrôle, le fait de ne pas 30 utiliser un moyen de rétroaction simplifie la fabrication et évite les pertes de pression de sortie qui proviennent de la dérivation pour rétroaction d'une partie du jet de puissance. Oet objet et ces caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description 35 détaillée qui suit ainsi que des dessins y annexés, étant bien entendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemple nullement limitatif . Sur les dessins : la Fig. 1 représente un amplificateur proportionnel classique 40 à fluide ; 69 44802 2 2029443 la. Fig. 2 représente la caractéristique de fonctionnement de l'amplificateur de la Fig. 1 ; la Fig. 3 représente un amplificateur proportionnel à fluide pourvu du moyen selon l'invention ; et 5 la Fig. 4 représente la caractéristique de fonctionnement de l'amplificateur de la Fig. 3. En se reportant maintenant à la Fig. 1, on y voit un amplificateur proportionnel classique à fluide 10. Cet amplificateur est formé d'une plaquette en matière plastique 12 dans laquelle sont mé-10 nages divers passages et cette plaquette 12 est prise en sandwich entre deux plaquettes en matière plastique transparente. Naturellement, d'autres procédés de fabrication sont connus qui utilisent les mêmes matériaux ou des matériaux similaires ou encore des matériaux différents ; cependant,la présente invention est indépendante 15 du procédé de fabrication ainsi que des matériaux employés. En fonctionnement, une source de fluide sous pression, non représentée, est reliée par des moyens connus à un orifice d® fluide d'alimentation 18. Comme le fluide est sous pression, un jet s'échappe de l'ajutage 20, traverse une zone d'interaction 22 et vient frapper 20 un coin 24. Ce dernier divise le jet principal en deux flux sensiblement égaux qui s'échappent alors par les canaux de sortie 26 et 28. Des canaux de contrôle 30 et 32 sont représentés comme faisant un. angle droit avec le jet s*échappant de l'ajutage 20, mais cette disposition est simplement représentée à titre d'exemple, d'autres 25 configurations pouvant être également employées, les canaux de contrôle 30 et 32 sont reliés à des moyens, non représentés, destinés à engendrer un signal fluide de contrôle. Ces moyens peuvent être constitués, par exemple, par d'autres dispositifs à fluide additionnels ou par toute source appropriée de signal de fluide de contrôle. 30 lorsque les pressions sont les mêmes dans chacun, des canaux de contrôle 30 et 32, le jet de puissance n'est pas affecté et le coin 24 divise ce jet. le rapport de division dépendra alors seulement du fait que le coin est symétrique ou non. Dans le cas où un léger déséquilibre existe entre les pressions appliquées aux canaux de con-35 trôle 30 et 32, le jet de puissance sera dévié du côté du canal de contrôle où s'exerce la plus faible pression. Il en résulte que le coin 24 divise le jet de puissance en deux flux inégaux qui s'échappent par les canaux de sortie 26 et 28. le flux constitué par la plus forte proportion du jet de puissance est naturellement du wêtdfi 40 côté du dispositif que le canal de contrôle où s'exerce la plus 69 44602 3 2029443 faible pression. Il est évident que la proportion des flux s*échappant par les canaux de sortie 26 et 28 dépend de la valeur relative des pressions dans les canaux de contrôle 30 et 32 de sorte que lorsque la pression différentielle croît, la déviation du jet de 5 puissance croît également de sorte que la proportion de fluide reçu par le canal de sortie situé du côté du canal de contrôle à plus "basse pression peut approcher la totalité du jet de puissance. Des prises 34 et 36 sont prévues pour empêcher que se produise l'attachement aux parois qui, s'il se produisait, obligerait le jet 10 de puissance à rester dans son état dévié en l'absence d'un déséquilibre des pressions de contrôle d'une valeur suffisante pour surmonter l'effet d'attachement aux parois. La Pig. 2 représente, à titre d'exemple, une caractéristique de fonctionnement ayant en ordonnée la pression différentielle de sortie 15 et ers. e&ssûsbb la pression différentielle de ccntrôle. La pression différentialle de contrôle est déterminée en soustrayant la pression qui s'exerce dans le canal de contrôle de droite 32 de celle qui s'exerce dans le canal de contrôle de gauche 30. La pression différentielle de sortie est-elle déterminée de manière inverse, c'est-à-dire en soustrayant la pression dans le canal de 20 sortie de gauche 26 de celle dans le canal de sortie de droite 28. Cette inversion résulte de celle qui se produit dans le dispositif, puisqu'une plus haute pression dans le canal de contrôle de gauche 30 produit une pression de sortie plus élevée dans le canal de sortie de droite 28. Comme on peut l'observer, la pression différentielle de 25 sortie augmente rapidement pour des variations relativement faibles de la pression différentielle de cpntrôle; c'est ce qui caractérise ce type de dispositif. Les maximums 50 et 52 représentent les points pour lesquels tout le fluide qui s'échappe de l'ajutage 20 est dirigé soit vers le canal de sortie de gauche ou celui de droite. 30 Cependant, en raison de la nécessité de maintenir un écoulement laminaire et un accès non perturbé du fluide aux canaux de sortie 26 et 28, la technique connue enseigne que les canaux de sortie doivent être pourvus d'une paroi sensiblement rectiligne à leur partie faisant face au coin de division et située au voisinage du point d'im-35 pact du fluide. Cet enseignement a pour résultat d'empêcher l'amplificateur à fluide de fonctionner efficacement dans le cas d'un état poussé de saturation. La paroi rectiligne se termine par un bord aigu à la partie du canal de sortie voisine de la r égion de la prise. Ce bord aigu joue'involontairement le rôle de coin de division chaque 40 fois qu'il existe un état poussé de saturation et il oblige le jet 69 44802 4 2029443 de puissance à pénétrer dans la prise plutôt que dans le canal dt sortie correspondant. Cette situation est représentée sur la caractéristique par le coude qui apparaît dès que la pression différentielle de sortie atteint ses valeurs maximales 50 et 52. 5 En se reportant maintenant à la Pig. 3, on y voit un amplifi cateur proportionnel à fluide similaire à celui représenté à la Fig. 1. Dans un but de clarification, les numéros de référence restent les mêmes où cela est possible. Il est à remarquer que la présente invention ne diffère des dispositifs connus que dans la région d'en-10 trée des canaux de sortie. Au lieu de se terminer par tin bord aigu, la partie de paroi de chacun des canaux de sortie 26 et 28 faisant , face au coin 24 s'épanouit en s'écartant de ce coin afin de former des parois d'interception 60 et 62 qui chacune font un angle aigu avec la ligne médiane du canal de sortie correspondant. On a consta-15 té (voir la caractéristique de la Pig. 4) que la caractéristique de fonctionnement de l'amplificateur selon l'invention renferme des zones notables de haute pression différentielle de sortie 150 et Î52 qui se maintiennent pour une grande gamme de pression différentielle élevée de commande, alors que dans les dispositifs connus la pression. 20 différentielle de sortie chutait immédiatement lorsque la pression différentielle de commande atteignait une valeur optimale. On peut expliquer ce phénomène par le fait que lorsque le jet de puissance tente de s'écarter de la ligne médiane du canal de sortie, ce jet commence à venir frapper la paroi d'interception qui tend 25 alors à le rediriger vers la ligne médiane du canal de sortie. Cet agencement procure à l'amplificateur selon l'Invention une caractéristique à saturation étendue qui autorise un fonctionnement satisfaisant pour une large gamme de pression différentielle de contrôle et qui aussi permet de maintenir un fonctionnement satisfaisant au 30 maximum ou dans la région du maximum de la pression différentielle de sortie sans avoir recours à des moyens externes de contrôle. Bien que dans un but d'explication de l'invention une forme de réalisation particulière de celle-ci ait été représentée et décrite, il doit être entendu que divers changements ou modifications évidents 35 à tout homme de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine. 69 44802 5 2029443 REVEHDICATIOK 1.-Amplificateur proportionnel à fluide comprenant ; une région d'interaction ; un canal d'alimentation duquel un jet fluide de puissance s'échappe en direction de la région d'interaction; des canaux de sortie en communication avec la région d'interaction et des- 5 tinés à recevoir le jet de puissance; des canaux de contrôle débouchant dans la région d1 interaction de manière à établir et appliquer de façon contrôlée une pression différentielle qui s'exerce sur le jet de puissance; un coin de division destiné à dériver le jet de puissance vers les canaux de sortie; et un moyen de contrôle associé 10 aux canaux de contrôle" et destiné à procurer la pression différentielle permettant d'orienter le jet de puissance vers les canaux de sortie; caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen d'interception associé aux canaux de sortie et agissant pour permettre le fonctionnement satisfaisant à pleine puissance de l'amplificateur en cas de 15 surcommande de celui-ci. 2. Amplificateur proportionnel à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'interception comprend une partie de paroi de chacun des canaux de s ortie qui s'épanouit en s'écartant du coin de division de manière à former un angle aigu avec la ligne 20 médiane du canal de sortie correspondant.