Brevet FR2061552A1 — publié le 19710625

La presente invention concerne les dispositifs fonctionnant au moyen de fluides et utilisés principalement pour la mesure, le calcul ou la commande. La présente invention a pour objet un dispositif amplifi- cateur alimenté en fluide sous pression, liquide ou azeux. Ce dispositif comporte en combinaison une chambre à tourbillons, une tuyère alimenice en fluide sous pression, des canaux de commande disposés transversalement à cette tuyère, un conduit raccordé coaxialement à ladite chambre, deux canaux de décharge qui débouchent dans ledit conduit selon des directions trensversales à l'axe de ce conduit, au moins deux canaux récepteurs raccordés au- dit conduit, avantageusement disposés symétriquement par rapport à la bissectrice de l'angle formé par lesdits canaux de décharge et des moyens pour alimenter lesdits canaux de décharge en fluide sous pression. Selon l'invention, ce dispositif permet d'établir une difiérence de pression dans lesdits canaux récepteurs lorsque, sous l'action d'impulsions fluides communiquées par lesdits canaux de commande, le jet issu de ladite tuyère est introduit dans la chambre à tourbillons avec une composante de vitesse tangentielle qui communique une vitesse anqulaire au fluide parcourant ladite chambre, cette vitesse angulaire entraînant la déviation des jets issus desdits canaux de décharge. Le dispositif selon l'invention utilise la particularité selon laquelle le moment cinétique d'un fluide animé d'un mouvement de rotation est constant. Ive ce fait, le vitesse tangentielle d'un fluide animé d'un mouvement de rotation s'accroît au fur et à mesure que ce fluide se rapproche de son axe de rotation, ce qui permet d'accroître la sensibilité du dispositif. lour un débit d'alimentation donné, afin de réduire le temps de transit du fluide ne la périphérie de la chambre à tourbillons, où lui est transmis son mouvement tangentiel, au centre de cette chambre, à proximité duquel s'effectue la mesure, l'épaisseur de la chambre, au moins au voisinage de sa@périphérie, doit être faible, relativement a son di-,nès-re. leur que la section de passage à l'intérieur de la chambre soit sensiblement constante et pour compenser la formation, sr les prois intérieures de la chambre, d'une couche limite qui s'éraissit progressivement de la périphérie vers le centre, l'épaisseur de la chambre à tourbillons peut être progressivement croissante de la. périphérie vers le centre. Selon l'invention, les canaux récepteurs e e- les ajutages de décharge peuvent être situés dans des sections droites différentes. Les canaux récepteurs peuvent etre déportés vers l'aval par rapport aux canaux dc décharge pour tenir compte de l'entraînement exercé par le fluide qui parcourt la conduite sur les jets issus des canaux de décharge. Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens pour régler le niveau de pression statique dans le conduit de mesure peuvent être prévus. Selon la valeur désirée de la pression régnant dans ce conduit, ces moyens peuvent soit créer une surpression, soit une dépression, par rapport à la pression ambiante. Ces moyens meuvent être avantaeusement constitués pour pouvoir créer une surpression ou une dépression dans le conduit de mesure. De tels moyens peuvent, par exemple, comporter un conduit divergent placé à la sortie du conduit de mesure, ce conduit divergent étant muni d'organes permettant de régler sa section de sortie. Selon l'invention, on peut disposer un orane de guidage en regard des canaux de décharge pour contribuer au changement de direction des jets eui en sont issus. Ce guide est sensiblement coaxial audit conduit et peut présenter de multiples formes en section droite. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale prise selon la ligne I-I de la figure 2 d'un dispositif amplificateur selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe prise selon la ligne II-II de la Pigure 1. La figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle prise selon la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant une séquence différente du fonctionnernento Les figures 1 à 4 représsentent un dispositif amplificateur conforme à l'invention. Ce dispositif comporte une chambre 27 constituée par une paroi périphérique de forme sensiblement cylindrique 28, un fond sensiblement circulaire 29 et une paroi 31. La chambre 27 est ali n'entée en fluide sous pression par un appareil 32 permettant de ré piler la direction de pénétration du débit de fluide dans cette chem- bre. @ titre d'exemple, cet appareil comporte un canal ou tu tère de direction @@@siblement radiale 33 et deux canaux de commande 34a et 34b disposés transversalement par rapport à la tuyère 33 à l'extrémité aval de celle-ci. Les orifices de sortie de ces canaux sont avanta@eusement @idimensionnels, d lor gueur sensiblement égale à l'étendue axiale de la chambre 27. La tuyère 33 délivre un débit de fluide appelé ci-après "jet de puissance". Cet appareil comporte en outre des organes pour faire écouler le débit de fluide ou jet de puissance dans la chambre 27. Ces organes sont constitués, à titre d'exemple, par des parois convexes 35a et 35b raccordées sensiblement tangentiellement à la paroi périphérique 28 de la chambre 27. Selon l'invention, pour compenser la formation d'une couche limite sur les parois intérieures de la chambre 27, lorsque le fluide contenu dans cette chambre est animé d'une vitesse angulaire, l'épaisseur de cette chambre au mente pro@ressivement de sa périphérie vers le centre. La paroi 31 peut être courbe, par exemple à convexité tourrée vers l'intérieur de la chambre et/ou le fond 29 peut présenter sensiblement la forme d'un cône ou d'un tronc de cône. De cette manière, l'épaisseur relative de la couche limite à l'épaisseur de l'écoulement non perturbé n'augmente pas en se rapprochant du centre. La vitesse radiale du fluide peut être ainsi maintenue avanta@e@sement constante. La paroi 31 est prolongée pour constituer un conduit 31a auquel est fixé le conduit sensiblement cylindrique 2. Les conduits 31a et 2 sont sensiblement coaxiaux à la chambre 27. Deux canaux 3a et 3b diamétralement opposés, alimentés en fluide sous pression par @u moins une source non représentée débouchent dans le conduit 2. Ces canaux peuvent comporter des organes non représentés de ré lage de leur section de passa@e. La direction des canaux 3a et 3b est sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit. Ces canaux sont de préférence de forme allon é@ sensiblement parallèlement à l'axe du conduit. Le conduit 2 comporte également des canaux récepteurs 4a et 4b, au nombre de deux dans l'exemple representé. Les canaux récenteurs 4a et 4b sont disposés sensi b@@@ent symétriquement par rapport à la biss@ctrice de l'angle formé par les canaux 3a et 3b et de préférence perpe@diculairement à l'axe du conduit 2. Ces canaux r@cepteurs neuvent être de forme al longée, parallèlement à l'axe du conduit 2 Selon l'invention, les canaux récepteurs 4a et 4b et les canaux de décharge 3a et 3b sont situés dans des sections droites différentes. Dans l'exemple représenté, les canaux récepteurs 4a, 4b sont éloignés des canaux de décharge 3a, 3b en direction de la- val pour tenir compte de ltentrainement des jets issus des canaux 3 par le débit fluide qui parcourt le conduit 2. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsque les pressions dans les canaux 34a et 34b sont égales, le jet de puissance délivré par la tuyère 33 est introduit dans la chambre 27 avec une direction sensiblement radiale. Le fluide est évacué de la chambre 27 et traverse le conduit 2 avec une vitesse tantyrentielle pratiquement nulle Lorsqu'une différence de pression s'établit entre les canaux 34a et 34b, une surpression dans le canal 34a par exemple, le jet issu du conduit 33 est dévié, adhère à la paroi convexe 35b et pénètre dans la chambre 27 avec une direction ayant une composante de vitesse tangentielle dirigée dans le sens indiqué par la flèche 5.Cette vitesse tangentielle s'accroît au fur et à mesure que le fluide se rapproche de son axe de rotation, conformément à la particularité des fluides qui, lorsqu'ils sont animés d'un mouvement de rotation, maintiennent sensiblement constant leur moment cinétique. Le fluide accéléré en rotation est évacué de la chambre à tourbillons et traverse le conduit 2. D'autre part, en alimentant en fluide les canaux 3a et 3b à des pressions sensiblement égales, la zone d'impact des deux écoulements issus de ces canaux engendre une surpression sur les parois du conduit 2. La courbe des pressions relevées sur la paroi de ce conduit entre les canaux 3a et 3b présente sensiblement la forme d'une parabole. Si le conduit est parcouru par un écoulement axial sans composante de vitesse tangentielle, le maximum de pression s'établit sensiblement à l'intersection de la paroi du conduit 2 et du plan défini par l'axe longitudinal du conduit 2 et la bissectrice des antes formés par la direction des canaux 3a et 3b.La pression minimum, qui peus etre infêrieiire à la pression statique moyenne régnant dans le conduit, se situe à proximité des débouchés des canaux 3a et 3b. Les pressions recueillies dans les-canaux 4a et 4b sont sensiblement égales (ca-s de la figure 3). Dans le cas où le fluide qui narcourt le conduit 2 est animé d'une vitesse t ngentielle dans le sens de la flèche 5 par exemple, chacun des écoulements issus des canaux 3a et 3b est dévié (figure 4). Ceci a pour effet de déplacer ltensemble de la courbe sensiblement parabolique des pressions relevées sur la paroi intérieure du conduit 2 d'un anle proportionnel à la vitesse angulaire du fluide. Une surnression s'établit dans le canal 4b par rapport au canal 4a.Inversement, la pression régnant dans le canal 4a est supérieure à la pression régnant dans le canal 4b lorsque le débit fluide est animé d'une vitesse tangentielle de sens contraire a celui de la flèche 5. @insi, le sens de rotation du débit fluide parcourant le conduit 2 détermine le siUnc de la différence de pression. Le mode de réalisation de l'invention nui vient d'être décrit a pour objet un amplificateur dont les conditions de stabilité sont comparables selon que la commande provient du canal 34a ou du canal 34b. Il est bien évident que ce dispositif peut etre rendu "monostable" en introduisant, par exemple, une dissymétrie dans la disposition des parois convexes 35a et 35b, ou encore en décalant le nlan médian du canal 33 oui délivre le jet de puissance, et l'orifice de sortie de lo chambre à tourbillons0 De Ineme, ce dispositif amplificateur peut délivrer des signaux proportionnels aux impulsions de commande qu'il reçoit. Pour cela, le jet dc puissance issu du canal 33 peut traverser une chambre dans laquelle débouchent les canaux de commande et qui se termine vers l'aval par des parois convergentes comme cela a été décrit, -îar exemple, dans le brevet français n 1.444.051, demandé le 12 mai 19@5 par la Société BERTIX & Cie. Notons que la sensibilité du dispositif, définie par le taux de croissance de l'écart de pression relevé dans les canaux 4a, 4b, rapporté à la vitesse angulaire de l'écoulement, augmente avec l'angle formé par les deux canaux récepteurs 4a et 4b. Selon l'invention, des moyens sont prévus pour faire varier la pression statique dans le conduit 2. Cette caractéristique est particulièrement intéressante lorsque, par exemple, le dispositif est associé à un ou plusieurs amplificateurs à fluide. Ainsi, lorsque la vitesse angulaire de l'écoulement dans le conduit 2 est nulle, on peut adapter la pression qui règne dans les canaux récepteurs 4a et 4b à la pression sis-ii ue j debit nul des commandes de l'amplificateur au@uel est associé le dispositif. De tels moyens sont représentés à titre d'exemple sur la fi ure 1.L'extrémité aval du conduit 2 est prolongée par un conduit divergent 16 relié à une en ceinte 17 comportant à sa périphérie une pluralité d'orifices 18. La section totale de ces orifices est au moins égale à la plus grande section du conduit divergent 16. La périphérie de l'enc@inte 17 est filetée et reçoit un obtllrateur 19, également fileté qui, selon la position qu'il occupe, masque plus ou moins les orifices 18. Ce dispositif permet de créer soit une surpression, soit une dépression, soit encore une nression égale à l'ambiance dans le conduit 2. La dépression produite par la mise en vitesse du bit fluide dans le conduit divergent 16, est établie lorsque les orifices 18 sont librement ouverts. L'obturation des orifices 18 a pour effet d'accroître progressivement la pression à partir de cette valeur inférieure à la pression de l'ambiance. Notons qu'il est également possible de régler la pression qui rèrne dans les canaux récepteurs 4a et 4b en faisant varier l'angle formé par ces canaux. D'autres moyens pour créer une dépression dans le conduit 2 peuvent être utilisés. On peut par exemple relier le conduit 2 à une enceinte où règne une pression inférieure à la pression ambiante, oui est créée et entretenue par des appareils déprimogènes tels que des tromnes. Le dispositif selon l'invention peut comporter un organe de guidage 42 constitué par une barre sensiblement coaxiale au conduit 2. Ce guide traverse le fond 8 de la chambre 6 et le fond 17a de l'enceinte 17. Les extrémités de cet organe 42 sont filetées et reçoivent un écrou de serrage 43. L'obturateur 19 comporte un orifice 19a permettant d'accéder à l'écrou 43. Un tel guide contribue au changement de direction des jets issus des canaux de décharge 3a et 3b. Le guide 42 peut présenter de multiples formes en section droite comme, par exemple circulaire, ou bien elliptique à petit axe parallèle à l'axe des conduits de décharge 3a, 3b. Ce guide peut étalement présenter en section droite la forme d'un losange à petite diagonale parallèle à l'axe~des conduits de décharge 3a, 3b. Il va de soi que des modifications peuvent etre apportées aux modes de réalisation explicitement décrits, notamment par la mise en oeuvre de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ Dispositif amplificateur comportant une chambre à tourbillons, une tuyère de direction sensiblement radiale, alimentée en fluide sous pression, des canaux de commande disposés transversale ment à cette tuyère à l'extrémité aval de celle-ci, un conduit de révolution raccordé coaxialement à ladite chambre, deux canaux de décharge qui débouchent dans ledit conduit selon des directions transversales à l'axe de ce conduit, ces canaux de décharge étant diamétralement opposes et perpendiculaires à l'axe dudit conduit, des moyens pour alimenter en fluide sous pression lesdits canaux de décharge, au moins deux canaux récepteurs raccordés audit conduit, disposés symétriquement par rapport à la bissectrice de l'angle formé par lesdits canaux de décharge et s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe dudit conduit, lesdits canaux récepteurs étant disposés au niveau desdits canaux de décharge ou en direction de l'aval relativement au sens de déplacement du fluide parcourant ledit conduit. 2/ Dispositif amplificateur selon la revendication 1, dans lequel ladite tuyère est reliée à ladite chambre par un passa Ce limité par des parois convexes raccordées tangentiellement à la- dite chambre. 3/ Dispositif amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'étendue de ladite chambre à tourbillons suivant son axe est progressivement croissante de sa pérrhérie vers le centre, une au moins des parois constituant les cotés de la chambre à tourbillons étant courbe et tournant sa convexité vers l'intérieur de ladite chambre. 4/ dispositif amplificateur selon llune des revendications 7 à 3, dans lequel ledit conduit comporte des moyens pour faire va- rier la pression statique qui rèCMne dans ce conduit. 5/ Dispositif amplificateur selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens pour faire varier la pression statique qui règne dans ledit conduit sont constitués par un conduit divergent qui prolonge ledit conduit, ledit conduit divergent étant relié à une enceinte comportant au moins un orifice dont la section de passage peut entre réglée par un obturateur. 6/ Dispositif amplificateur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel, au moins proximité dudit conduit, lesdits canaux de décharge et/ou lesdits canaux récepteurs comportent une section droite de forme allouée dans une direction parallèle à l'axe dudit conduit. 7/ Dispositif amplificateur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel un guide est disposé de préférence coaxialement audit conduit, en regard desdits canaux de décharge.