Brevet FR2062996A1 — publié le 19710702

La présente invention concerne un commutateur aérodynamique ou hydrodynamique de proximité, notamment destiné à entre mis en oeuvre dans des laminoirs à tales avec les installations contrtlant ces tales. On fait venir à ces installations de contrôle, sur un convoyeur, les tales qu'on veut examiner par contrtle non destructif, et un ou plusieurs commutateurs de proximité déclenchent des impulsions de commande quand une tôle, jouant le ralle d'objet de proximité, s en approche ou s'en éloigne. Des commutateurs "aérodynamiques" ou hydrodynamiques de proximité existent déjà sous différentes formes d'exécution. Ils sont essentiellement constitués par une sonde qui, reliée à une source de fluide sous pression, est dirigée, avec un orifice d'où sort le fluide, vers l'objet de proximité et par un interrupteur à chambre et membrane, dont la chambre communique d'un côté avec 11 espace interne de la sonde et de l'autre ceté par exemple avec l'atmosphère. Dans ces commutateurs connus, la sonde est un tube dont l'embouchure forme avec l'objet de proximité, situé sous elle à distance variable, un ajutage ou un étranglement à perte de charge variable : ainsi, la pression statique de fluide comprimé qui circule dans le tube de sonde varie dans ce tube avec la différence d'intervalle entre l'objet et l'embouchure du tube. L'interrupteur à membrane est alors mis en oeuvre par ces variations. Les commutateurs de ce type sont peu utilisables avec les installations de contre des tales dans les laminoirs. Ils ne se mettent en oeuvre que pour un faible écart de l'objet vis-à-vis de l'embouchure du tube de sonde, ils sont endommagés par la présence d'eau ou de vapeur et ils ont une trop grande inertie. En effet, le contrôle non destructif des tales dans les laminoirs pose certains problèmes quant aux tâches de commande à l'aide de commutateurs de proximité. C'est ainsi que la détection de la ttle à examiner par un ou plusieurs commutateurs ne s'effectue avec un fonctionnement sflr que d'un ceté de cette tôle et qu'on veut en obtenir la pleine capacité de fonctionnement pour des températures de tales atteignant environ 500.C en présence d'eau, de vapeur d'eau et d'une atmosphère très polluée.Le commutateur de proximité doit en outre se mettre encore en oeuvre à la distance la plus grande possible de la surface des tôles et rester insensible aux différences d'épaisseur des tôles, mais doit présenter une petitetolérance de déclenchement quand un bord de la tôle à contrôler s'engage dans le champ de déclenchement quasi-transversalement à l'axe de la sonde, c'est-à-dire avoir une grande précision de déclenchement quant au paramètre choisi pour la commande ee, de plus, une grande vitesse de déclenchement. L'état de commutation doit pouvoir être conservé avec lui à coup sûr. Les commutateurs aérodynamiques ou hydrodynamiques sont à peine utilisés avec les installations de contrôle des trains a ttles à cause de la complexité de ces exigences. On opère donc avec des systèmes optiques, électri- ques ou magnétiques. Avec les systèmes optiques, on a certes la possibilité de détecter d'un côté la tale contrôlée, pour autant qu'elle puisse être décelée comme corps radiant actif. Mais ceci est impossible pour tout l'intervalle des températures comprises entre O et 5000C. Il faut donc utiliser au surplus des barrières photoélectriques, ce qui rend nécessaire d'accéder des deux côtés à la tôle qu'on veut contrôler ou amener à l'installation de contrôle. D'autres systèmes optiques, où l'on se sert de la surface des tôles comme réflecteur, sont très sensibles aux perturbations et dépendent beaucoup du pouvoir réfléchissant de ladite surface çt est aussi le cas pour les systèmes acoustiques offrant une constitution semblable.Des systèmes électriques et magnétiques peuvent certes détecter d'un côté le bord d'une tôle qui entre ou qu'on veut contrôler, mais ont les inconvénients suivants : ou bien ils sont sensibles aux effets de la température et, de plus, doivent être utilisés très près de la surface des tôles, ou bien Ils possèdent un trop grand interval- le de tolérance de déclenchement en ce qui concerne le paramètre à surveiller. L'invention a pour but de créer un commutateur de proximité qui, notamment destiné à des Installations de contrôle dans des trains à tôles, satisfasse pour cela aux exigences précédemment mentionnées et soit dénué des défauts des appareils connus pour lesdites installations de contrôle. Selon l'invention, dans un commutateur du type précité, la sonde présente un orifice de sortie qui fonctionne avec un effet d'injecteur et il y a raccordement à la chambre associée à la membrane d'un conduit qui débouche dans la sonde près de son orifice de sortie. Le fluide sous pression qui sort librement de la sonde agit devant elle, avec le jet libre qui s'y constitue, comme un injecteur, l'orifice de sortie étant donc par la suite qualifié d'injecteur de sortie, et plus précisément sur le conduit, sur lequel le jet fluide sortant librement exerce ainsi une aspiration qui immobilise dans une position de commutation l'interrupteur à membrane. Si le jet libre de fluide sortant de la sonde est perturbé par l'objet de proximité, on perd l'action d'injecteur pour une certaine grandeur de la perturbation. La membrane est soumise à la pression atmosphérique ou même de surcrott à une pression dynamique de retour provenant du jet de fluide infléchi ou perturbé qui sort de la sonde. Ceci définit la deuxième position de commutation de ltlnterrupteur i à membrane. Conformément à l'invention, on ne se sert plus d'une variation de pression statique dans un tube de sonde pour commuter l'interrupteur, mais on utilise en revanche le point d'inversion du fonctionnement injection/non injection d'un jet de fluide comprimé sortant de la sonde. On peut alors choisir sans difficulté les conditions pour que le commutateur envisagé soit très sensible au bord d'un objet de proximité, par exemple au bord d'une tale, pénétrant transversalement dans le jet fluide qui s'échappe de la sonde, mais soit en comparaison insensible à la distance entre sonde et bord de I'objet, dans le sens d'écoulement du jet fluide sortant de la- > sonde. Le commutateur conforme à l'invention est par exemple assez insensible aux différences d'épaisseur des tôles, mais se met en oeuvre avec précision même avec des épaisseurs différentes quand une tale se glisse, transversalement à la direction de sortie du jet fluide hors de la sonde, dans ce jet lui-mEme. On peut plus en détail mettre l'invention en pratique de dSRérentes manières. Dans un mode de réalisation qui se signale par sa sbreté de fonctionnement et sa sensibilité, l'injecteur comporte une fente annulaire à renfoncement conique qui s'y rattache et s'enfonce vers l'intérieur et le conduit débouche au centre de ce renfoncement. I1 convient pour cela-, au point de vue constitution, que la sonde se compose d'un corps à orifice central sensiblement cylindrique et d'une pièce de passage logée dans ce corps et dotée d'un orifice central; la pièce de passage forme avec l'orifice du corps de sonde, dans sa partie inférieure, la fente annulaire et, dans sa partie supérieure, une chambre de distribution du fluide, et comporte en outre le renfoncement conique. Le commutateur envisagé fonctionne comme il a été décrit avec une grande sensibilité de déclenchement pour détecter le bord de l'objet qui vient dans le jet de fluide sous pression transversalement à son écoulement hors de la sonde. Le commuta- - teur considéré se signale dès lors aussi par son peu d'inertie, Pour tirer parti de ce peu d'inertie ou même de l'absence d'inertie pour le déclenchement dans son ensemble, en combinaison avec les particularités qui précèdent, la membrane a de préférence la forme d'un organe interrupteur appartenant à un dispositif commutateur à courants de Foucault et, à cet effet, elle est en métal ou bien est munie d'un revttement métallique. Par '1dispositif à courants de Foucault", on désigne ici un dispositif commutateur lectromagndtique, dont le comportement électromagnétique est modifié considérablement par les deux positions de commutation de la membrane, ce qui permet d'actionner sans peine des circuits associé de commutation. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut titre mise en pratique. La figure 1 représente en coupe axiale un commutateur de proximité conforme à 1 t invention. La figure 2 en montre à plus grande échelle le détail A. La figure 3 est la caractéristique du commutateur considéré, avec une tôle qui se déplace vers sa sonde. La figure 4 est la caractéristique de ce commutateur, avec une tsle qui se déplace orthogonalement à la sonde. Le commutateur de proximité représenté sur les figures est un appareil aérodynamique, notamment destiné aux installations qui servent à contrôler des tales, I1 comprend essentiellement d'abord une sonde 1 reliée à une source de fluide sous pression et dirigée, avec un orifice d'où sort le fluide, sur ltobjet de proximité, ainsi qutun interrupteur 2 à chambre 3 et membrane 4, dont la chambre 3 communique dtun ctté avec ltespace interne 5 de la sonde et de l'autre c8té avec l'atmosphère grâce à l'orifice 6. La sonde 1 présente comme orifice de sortie un injecteur 7 et, dans cet exemple, un conduit 8 est relié à la chambre 3, conduit qui est en partie réalisé flexible et débouche dans la région de l'injecteur 7. L'injecteur, dans cet exemple et d'après un mode de réalisation préféré, comporte une fente annulaire 9 à renfoncement conique 10 qui sty rattache et va vers l'intérieur, le conduit 8 débouchant au centre de ce renfoncement. On constate sur la figure 1 que la sonde comprend à cet effet un corps à orifice central 13 sensiblement cylindrique et une pièce de passage 12 qui, logée dans cet orifiee,offre un trou conducteur central 11; la pièce 12 forme avec l'orifice 13 dans le corps de sonde, dans sa partie basse, la fente annulaire 9 et, dans sa partie haute, une chambre de distribution 14 de fluide sous pression. En outre, cette pièce de passage 12 porte le renfoncement conique 10. I1 est très intéressant que la membrane 4 ait la forme d'un organe interrupteur appartenant à un dispositif commutateur associé 15 à courants de Foucault et quelle soit pour cela faite de métal ou bien munie d'un revAetement métallique. Le dispositif 15 coopère avec la sonde 20 à courants de Foucault. Les dispositifs commutateurs convenables à courants de Foucault font partie de l'état de la technique et n1 ont donc pas besoin entre décrits ici plus en détail. Sur la figure 1, on a représenté comme objet de proximité une tale 16. Si l'on suppose d'abord que cette talle a été mise en position, comme l'indiquent les tirets, et que l'intervalle 19 varie, on établit que, pour un certain écart 19, aucune aspiration ne s'exerce plus sur le conduit 8 et au contraire ce conduit est soumis à une pression dynamique. Ceci est représenté sur le graphique de la figure 3. Les abscisses de ce graphique indiquent l'intervalle 19 entre l'objet et la sonde et ses ordonnées donnent la pression sur la membrane. Comme le montre ce graphique, on peut choisir librement, dans un domaine de pressions opératoires relatives de 2 à 6 atmosphères, la distance de travail 19 jusqu'd 9 mm. Sur ce graphique, on peut désigner par une zone hachurée l'état de commutation de la membrane résistant aux vibrations. Si l'on approche dès lors dans ce domaine de distance opératoire, transversalement au sens dXéchappement du fluide comprimé hors de la sonde, le bord d'un objet, dans cet exemple donc le bord de la tôle 16, c'est-à-dire si l'on fait varier l'intervalle 17, il y a inversion aspiration-compression dès que le bord se trouve au niveau de l'axe moyen 18 de la sonde. Le graphique de la figure 4 montre la variation de la pression sur la membrane avec la distance 17 de l'objet, dans un champ de pressons opératoires relatives de 2 à 6 atmosphères, avec un écart 19 de 4,5 mm. Comme on peut s en rendre compte avec ce graphique, le bord de l'objet est détecté avec une précision d'environ 0,3 mm quand varie l'écart 17. La durée de commutation du système est alors inférieure à 1 ms. On constate clairement que le commutateur de proximité envisagé présente pour ce paramètre une grande précision de déclenchement, tandis qu'unie différence d'écartement de la surface de l'objet 16 par rapport à l'embouchure de la sonde 1 ne s'exerce pas dans une zone qu'on peut voir sur la figure 3. il convient en général de prendre comme fluide sous pression un fluide aérodynamique, par exemple de l'air comprimé ou un gaz sous pression correspondant. On peut néanmoins employer en principe aussi un fluide hydrodynamique sous pression, par exemple de lteau ou de l'huile. - REVENDICATIONS 1. Commutateur de proximité aérodynamique ou hydrodynamique comprenant une sonde reliée à une source de fluide sous pression et dirigée, avec un orifice d'où sort le fluide, vers objet proche, ainsi qu'un interrupteur à chambre et membrane, dont la chambre communique d'un côté avec l'espace interne de la sonde, commutateur caractérisé par le fait que la sonde 1 présente comme orifice de sortie un injecteur 7 et par le fait qu'un conduit 8, relié à la chambre 3, débouche dans la région dudit injecteur. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'injecteur 7 de sortie comprend une fente annulaire 9 avec un renfoncement conique 10 qui s'y rattache et va vers l'intérieur, le conduit 8 débouchant au centre de ce renfoncement. 3. Commutateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la sonde comprend un corps à orifice central 13 sensiblement cylindrique et une pièce de passage 12 qui, s'y trouvant logée, forme avec l'orifice 13, dans la partie inférieure du corps, la fente annulaire 9 et, dans sa partie supérieure, une chambre de distribution 14, et porte en outre le renfoncement conique 10. 4. Commutateur selon ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la membrane 4 constitue un organe interrupteur appartenant à un dispositif commutateur associé 15 à courants de Foucault, en étant pour cela faite en métal ou munie d'un revttement métallique. 5. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qutil est destiné aux installations de contrarie des tales.