Brevet FR2080858A1 — publié le 19711126

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs fluidiques-pneumatiques à équilibre de forces, susceptibles d'être adaptés à la réalisation de différentes fonctions dans le domaine de la mesure, du contrôle et de la régulation de di-05 verses grandeurs ou de divers processus industriels. On connaît déjà ion certain nombre de réalisations dans ce domaine. Les dispositifs usuels comportent un levier, formant organe récepteur, sur lequel s'exerce tin système de forces, une palette solidaire du levier, une buse coopérant, de façon connue en soi, avec 10 ladite palette pour détecter l'écart de position du levier par rapport à sa position d'équilibre, et un ou plusieurs soufflets de rééquilibrage, alimentés à partir du signal de sortie de la buse, exerçant sur le levier un effet de contre-réaction correcteur. Dans la plupart des cas, il est en outre prévu un système d'amplification 15 piloté par le signal de sortie de la buse de détection d'écart, ledit système d'amplification commandant l'action des soufflets de rééquilibrage. De tels appareils sont particulièrement précieux dans les domaines susmentionnés où., suivant certaines formes convenablement 20 adaptées, ils permettent de réaliser diverses fonctions et trouvent, de ce fait, de nombreuses applications. C'est ainsi que l'on a déjà réalisé, à l'aide de ces moyens, des régulateurs proportionnels à simple action, des régulâteurs à action multiple (proportionnelle, intégrale et dérivée), des amplificateurs opérationnels et des trans-25 ducteurs. Oes différents types d'appareils présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients. Par suite de la rigidité du levier et de la constante de temps des soufflets, leur temps de réponse est en général assez long. L'utilisation de soufflets présente quelques 30 difficultés, notamment en ce qui concerne la résistance aux surpressions et les phénomènes de corrosion dans certains milieux. On est alors conduit à des réalisations délicates et généralement onéreuses. L'encombrement de ces appareils est, d'autre part, relativement important. 35 L'invention a surtout pour but d'éviter les inconvénients sus mentionnés. Elle consiste essentiellement à remplacer le levier usuel par une lame flexible encastrée à l'une de ses extrémités, et les organes classiques déformables à soufflets étanches par des ajutages 40 dont les jets exercent sur la lame l'effet de contre-réaction correo- 70 07134 2 2080858 teur. L'invention a plus précisément pour objet un dispositif flui-dique-pneumatique à équilibre de forces, du type comportant au moins un organe récepteur sur lequel s'exerce un système de forces, 05 line palette solidaire d'un organe récepteur, une buse coopérant avec ladite palette pour détecter l'écart de position d'un organe récepteur, et des moyens de rééquilibrage commandés à partir du signal de sortie de la buse précédente, lesdits moyens exerçant sur un organe récepteur un effet de contre-réaction, ledit dispositif 10 étant caractérisé en ce que d'une part, chaque organe récepteur est constitué par une lame flexible encastrée à l'une de ses extrémités, et en ce que d'autre part, les moyens de rééquilibrage sont constitués par au moins tin ajutage soufflant sur la lame, chaque ajutage étant alimenté à travers des résistances et/ou des capacités pneu-15 matiques. La fig. 1 est une vue schématique du dispositif réalisé sous la forme d'un régulateur proportionnel à simple action. La fig. 2 est une vue, également schématique, du dispositif réalisé sous la forme d'un régulateur à action proportionnelle, in-20 tégrale et dérivée. La fig. 3 représente un appareil du même type que celui de la figure précédente, suivant une variante de réalisation. La fig. 4 représente le dispositif réalisé sous la forme d'un amplificateur opérationnel. 25 La fig. 5 représente le dispositif réalisé sous la forme d'un transducteur, convertissant une force de nature quelconque en pression proportionnelle. Sur la fig. 1 , on voit la lame métallique 1 encastrée à l'une de ses extrémités. La lame 1 , exécutée en un matériau élastique, 30 préférablement inoxydable, présente une grande flexibilité. Elle est avantageusement disposée dans un plan vertical (encastrement à son extrémité supérieure) de façon à annuler les effets de la pesanteur sur chacune de ses faces. Elle est soumise à une force de mesure M traduite sous la forme de la pression d'un jet émis par 35 un ajutage 2f et à une force de consigne G traduite sous la forme de la pression d'un jet émis par un ajutage 3 disposé au même niveau que le précédent. A l'extrémité inférieure de la lame 1 est fixée une palette 4 qui coopère, de façon connue en soi, avec une buse 5 afin de détecter l'écart de position de la lame 1 . La buse 40 5 est alimentée par le conduit 6 , à travers la restriction 7 , et 70 07134 3 2080858 la pression de sortie > , assurée en 8 , fournit une indication de la grandeur de l'écart, ûe signal d'écart pilote un amplificateur 9 , de type connu, dont le 3ignal de sortie alimente un ajutage 10, à travers une résistance pneumatique 11 (restriction par exemple). 05 Le jet émis par l'ajutage 10 exerce sur la lame 1 un effet de contre-réaction qui rééquilibre ladite lame. La pression de ce jet varie proportionnellement à ( M - C ) . La faible inertie de la lame 1 garantit une bonne sensibilité de réponse. Par ailleurs, une détermination convenable de sa lar-10 geur permet de réaliser un amortissement à air simple et efficace. Sur la fig. 2 , les repères 1 à 9 inclus désignent les mêmes pièces que celles de la fig. 1 . L'amplificateur 9 alimente ici, en parallèle, deux ajutages 10a et 10b dont les jets exercent leur action de part et d'autre de la lame 1 , et au même niveau de celle-15 ci. L'ajutage 10a est alimentée à travers une résistance■11 a , telle qu'une restriction, et une capacité 12a ; l'ajutage 10b est alimenté à travers les résistances 11a et 11b , et la capacité 12b . La détermination de ces résistances et de ces capacités pneumatiques s'effectue, bien entendu, de manière à régler convenable-20 ment la fonction de transfert du dispositif-, par les actions des ajutages 10a et 10b s*exerçant en opposition sur la lame 1 . Sur la fig. 3 , on a utilisé les mêmes repères que sur les figures précédentes pour désigner les éléments communs. Le dispositif comporte ici deux lames, 1a et 1b , accouplées par une entre-25 toise 13 • La palette 4. est solidaire de la lame 1a^ tandis que les ajutages 10a et 10b exercent leur action sur la lame 1b sur laquelle s'appliquent également les jets de mesure et de consigne émis respectivement par les ajutages 2 et 3 • Sur la fig. 4 , on a également utilisé les mêmes repères que 30 sur les figures précédentes pour désigner les éléments communs. Un premier jet est appliqué sur l'a lame 1 par l'ajutage 14 alimenté à travers une transmittance 15 . A un niveau différent, un deuxième jet est appliqué sur la lame 1 par l'ajutage 16 alimenté par le signal de sortie ou signal d'écart de la buse 5, à travers une trans-35 mittance 17 . Les transmittances 15 et 17 sont constituées, comme cela est connu, par une combinaison de résistances, de capacités et d'inductances pneumatiques formant une impédance réalisant une fonction de transfert. Les moyens d'amplification, intégrés à la transmittance 17 , ne sont pas représentés. 40 La détermination des transmittances susmentionnées s'effectue 70 07134 4 2080858 en fonction des caractéristiques imposées à l'amplificateur opérationnel. Sur la fig. 5 , on a aussi utilisé les mêmes repères que sur les figures précédentes pour désigner les éléments communs. Une for-05 ce F de nature quelconque (mécanique, pneumatique, électrique, magnétique) est ici appliquée sur la lame 1 . Elle joue le même rôle que la différence de forces (M - 0) dans le cas de la fig. 1 . La pression de sortie de la buse 5 , mesurée en 8 , est alors proportionnelle à la force F . 10 Bien que l'invention ait été décrite en référence à certaines formes de réalisation particulières, il va de soi qu'elle n'y est en rien limitée, et que des modifications peuvent y être apportées sans sortir de son domaine. On pourra, par exemple, disposer la lame 1 suivant une direc-15 tion horizontale, sa largeur étant toutefois orientée verticalement. L'extrémité de ladite lame opposée à l'encastrement pourra remplir le rôle de palette sans qu'il soit obligatoire de rapporter sur cette extrémité une pièce distincte, telle que la palette 4 . Les résistances et les capacités pneumatiques pourront être mo-20 difiées à volonté, ou être disposées d'une façon différente de celles représentées, en fonction du problème à résoudre. C'est ainsi que dans le cas d'une réalisation suivant la fig. 2 , les résistances et les capacités pourront être montées indifféremment en série ou en parallèle. 25 Les moyens d'amplification pourront être de nature quelconque, fluidiques ou pneumatiques, à pièces mobiles ou non. On pourra - éventuellement obtenir une amplification convenable en jouant sur le positionnement du jet émis par un ajutage de rééquilibrage ; on évite alors de faire appel à un amplificateur proprement dit, la 30 fonction d'amplification étant assurée par l'ajutage lui-même agissant sur lin bras de levier adéquat. Dans le cas de la réalisation sous forme d'amplificateur opérationnel, le nombre des transmittances (de même que le nombre d'ajutages), pourra être quelconque. 35 D'une façon plus générale, on peut remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre ainsi, outre les exemples représentés, leurs différentes variantes possibles. 70 07134 5 2080858 REVENDICATIONS 1/ Dispositif fluidique-pneumatique à équilibre de forces, du type comportant au moins un organe récepteur sur lequel s'exerce un système de forces, une palette solidaire d'un organe récepteur, une buse coopérant avec ladite palette pour* détecter l'écart de posi-05 tion d*un organe récepteur, et des moyens de rééquilibrage commandés à partir du signal de sortie de la buse précédente, lesdits moyens exerçant sur un organe récepteur un effet de contre réaction, ledit dispositif étant caractérisé en ce que d'une part, chaque organe récepteur est constitué par une lame flexible encastrée à l'une de 10 ses extrémités, et en ce que d'autre part, les moyens de rééquilibrage sont constitués par au moins un ajutage soufflant sur la lame, chaque ajutage étant alimenté à travers des résistances et/ou des capacités pneumatiques. 2/ Dispositif fluidique-pneumatique suivant la revendication 1 , 15 réalisé sous la forme dfun régulateur à action proportionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte une lame unique sur laquelle s'appliquent en opposition les forces de mesure et de consigne, et un ajutage de rééquilibrage unique. 3/ Dispositif fluidique-pneumatique suivant la revendication 1 , 20 réalisé sous la forme d'un régulateur à action proportionnelle, intégrale et dérivée, caractérisé en ce qu'il comporte une lame unique sur laquelle s'appliquent en opposition les forces de mesure et de consigne, et deux ajutages de rééqxiilibrage, l'un et l'autre alimentés à travers une résistance associée à une capacité pneumatique. 25 4/ Dispositif fluidique-pneumatique suivant la revendication 2 , caractérisé en ce qu'il comporte deux lames distinctes accouplées par une entretoise, la première lame coopérant avec l'ensemble buse-palette de détection d'écart, la deuxième avec les ajutages de ré é quilibrage. 30 5/ Dispositif fluidique-pneumatique suivant la revendication 1 , réalisé sous la forme d'un amplificateur opérationnel, caractérisé en ce qu'il comporte une lame unique sur laquelle s'applique un jet émis par un ajutage^ à travers une première transmittance, et un ajutage de rééquilibrage alimenté à travers une deuxième transmittance. 35 6/ Dispositif fluidique-pneumatique suivant la revendication 1 , réalisé sous la forme d'un transducteur convertissant une force en pression proportionnelle, caractérisé en ce qu'il comporté -une lame unique sur laquelle est appliquée ladite force, et un ajutage de rééquilibrage -unique.