Brevet FR2102240A1 — publié le 19720407

29S46 1 2102240 La présente invention est relative à un amplificateur pneumatique réversible dans lequel un organe de commande guidé dans un cylindre ouvre ou ferme des ouvertures de commande, cet organe de commande étant actionné d'une part indirectement par la pression 5 de contrôle et, d'autre part, directement par la pression d'alimentation. Des amplificateurs de ce genre qui sont également connus sous le nom de commutateurs pneumatiques de puissance, sont principalement utilisés en association avec des régulateurs pneumatiques dans lesquels une balance dynamométrique contrôle un système com-10 portant une buse et une plaque d'impact et qui fournit à son tour la pression de .contrôle à l'amplificateur. Les forces s'exerçant sur l'organe de commande ont pour effet que, pour une valeur prédéterminée de la pression d'entrée,les ouvertures de commande sont fermées; si la pression d'entrée dépasse cette valeur, la chambre 15 de pression de sortie est réliée avec une ouverture d'échappement, tandis que lorsque la pression d'entrée diminue la source d'énergie auxiliaire est connectée avec la chambre de pression de sortie. Les amplificateurs connus comportent des organes de commande constitués par plusieurs pistons reliés entre eux et dont les bords 20 glissent sur les ouvertures de commande du cylindre et assurent ainsi la commande de l'énergie auxiliaire. Des organes de commande de ce genre sont coûteux et difficiles à fabriquer, et une usure considérable se produit par suite .de la surface de contact importante entre l'organe de commande et le cylindre. Dans un autre ty-25 pe connu d'amplificateur pneumatique ont utilise comme organe de commande des billes dont la fabrication est simple et qui non pas tendance à se coincer contrairement aux pistons. Ces billes ne coopèrent pas cependant avec des ouvertures de commande mais avec des rebords de commande de sorte qu'il se présente une difficulté dans 30 la fabrication du cylindre de guidage qui doit être pourvu d'échelons ou d'épaulements formant les arêtes ou rebords de commande. Dans les amplificateurs connus plusieurs organes tels que des pistons ou des billes sont combinés entre eux ou avec des clapets et reliés par une tringlerie ou des dispositifs1 analogues. Dans des 35 dispositifs de ce genre il se produit souvent une erreur de commutation importante car les clapets actionnés par les organes de commande peuvent être soulevés de leurs sièges. Il est en outre connu d'utiliser pour actionner indirectement l'organe de commande par la pression de contrôle une mem-40 brane ou un soufflet élastique qui agit sur l'organe de commande 71 29546 2 2102240 directement ou par l'intermédiaire d'une tringlerie. Comme la pression d'alimentation.est généralement supérieure d'un ordre de grandeur à la pression de contrôle, on obtient par un choix approprié du rapport de surface de l'organe de contrôle d'une part et de la 5 membrane ou du soufflet d'autre part, que l'organe de commande soit maintenu dans une position prédéterminée par les pressions agissant en sens opposé directement ou indirectement sur cet organe. La présente invention a pour objet de réaliser un amplificateur pneumatique réversible qui présente un faible encombre-10 ment, une structure simple facilitant sa fabrication, une faible consommation d'énergie pour une puissance élevée et qui ne donne lieu à aucune erreur de commutation. Conformément à l'invention ce problème est résolu dans le cas d'un amplificateur pneumatique réversible du type défini ci-dessous grâce au fait qu'une bille unique formant organe de commande est disposée dans une douille cylindrique munie d'une ou plusieurs fentes disposées dans un plan radial et formant ouverture de commande, la bille étant commandée d'une manière connue en soi par l'intermédiaire d'une membrane ou d'un soufflet et d'un pous-20 s oir de façon que la chambre de pression de sortie soit respectivement reliée à l'atmosphère lorsque la pression de contrôle augmente, et à la source de pression d'alimentation lorsque la pression de contrôle diminue. Dans cet amplificateur la consommation d'énergie auxi-25 liaire est maintenue à une faible valeur du fait qu'on applique le principe économique selon lequel l'énergie auxiliaire est consommée seulement en cas d'augmentation de la pression de sortie et non pas lors de sa diminution. La consommation en énergie en marche à vide, c'est-à-dire au point neutre lorsque la pression de 30 contrôle présente la valeur prédéterminée, peut être maintenue très faible par un choix approprié des dimensions de la largeur des fentes et du diamètre de la bille. Afin d'abaisser cette consommation à environ 10>B du débit maximum ou même davantage, il s'est avéré avantageux de choisir xe diamètre de la bille de façon qu'il soit 35 20 à 30 fois supérieur à la largeur de la fente formant ouverture de commande. Cependant la faible largeur de la fente s'oppose d'autre part à la condition suivant laquelle l'amplificateur doit avoir un encombrement aussi réduit que possible, car elles sont diffici-.40 les à réaliser dans le cas de douilles de commande de faiblesdimen- bad orjginal 71 29546 3 2102240 sions• PÔur obtenir des largeurs de fentes de quelques dixièmes de milimètre on réalise,suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, latdouille de commande en deux parties de préférence identiques et disposées suivant le même axe symétriquement l'une 5 par rapport à l'autre, la fente s'étendant sur toute la périphérie de la douille de commande étant formée et limitée par les bords tournés l'un vers l'autre des deux parties de la douille. Une erreur de commutation ne peut se produire dans 1'am plificateur suivant l'invention car la bille qui recouvre la fente 10 de commande en position neutre est supportée par le courant d'air de fuite et n'est sujette à aucun frottement. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'amplificateur suivant l'invention. 15 Les parties essentielles de l'amplificateur schémati- auement représenté au dessin sont constituées par une bille 1 formant organe de commande et qui est guidée dans une douille de commande 2 . La douille de commande 2 comporte une fente 3 disposée dans un plan radial et servant d'ouverture de commande. La douille 20 de commande 2 est insérée dans une plaque de base 4 . Cette douille est en communication d'une part avec la source d'énergie auxiliaire fournissant la pression d'alimentation Pj_{ et, d'autre part, avec l'atmosphère par l'échappement 5 . Sur la plaque de base 4 est emmanchée d'une façon étanche à la pression une cloche 6 et 25 dans l'espace 7 ainsi formé est disposé un soufflet 8 qui isole la chambre 7 par rapport à la chambre 9 communiquant avec une extrémité de la douille de commande 2 et avec l'échappement 5. Le soufflet 8 comporte une plaque de fond 10 dans laquelle est disposé de façon à pouvoir se déplacer axialement un poussoir cen-30 tral 11. Le poussoir 11 prend appui sur la bille 11 et transmet à celle-ci la pression Pg régnant dans la chambre 7 et qui pénètre dans cette chambre par le perçage d'entrée 12 ménagé dans la plaque de base 4. Le rapport entre la section transversale de la douille i et la surface utile du soufflet 8 est choisi de fa-35 çon que pour une valeur prédéterminée de la pression de contrôle Pg oui correspond au point neutre de la caractéristique de l'amplificateur, et pour une valeur prédéterminée de la pression d'alimentation % , la bille 1 se trouve dans une position dans laquelle son équateur est en face du milieu de la fente 3 qui se 40 trouve ainsi fermé. Un réglage précis peut être réalisé au moyen fBAD ORIGINAL k 71 29546 4 2102240 du poussoir axialement"mobile 11. Cet amplificateur est de préférence destiné à être utilisé dans les systèmes régulateur-compensateur et il entre en action seulement lorsque la pression de contrôle s'écarte de la 5 valeur neutre prédéterminée. Dans la position représentée au dessin l'amplificateur se trouve à l'état statique, c'est-à-dire au point neutre de sa caractéristique. En dehors de la très faible consommation à vide provenant des pertes aues aux fuites,il ne se produit aucune conversion d'énergie. Si la pression de contrôle Pg 10 augmente au-delà de la valeur prédéterminée, la bille 1 est repoussée vers le bas par le poussoir 11 et libère totalement ou partiellement la fente 3. La fente 3 de la douille de commande 2 communique par la chambre annulaire 13 avec l'échappement 14 de l'amplificateur et donc aussi avec une chambre où règne la pression de 15 sortie P^ . La pression de sortie P^ s'abaisse car la chambre annulaire 13 est reliée par la fente 3 avec l'échappement 5 dans le cas d'un système compensateur aussi longtemps que la pression de contrôle Pg n'a pas repris la valeur neutre prédéterminée. Si au contraire la pression de contrôle P^ s'abaisse, la pression d'alimen-20 tation ï^j repousse la bille 1 vers le haut. Une communication se trouve établie entre la source d'énergie auxiliaire de pression Pa et la sortie 14 de l'amplificateur de sorte que la pression de sortie en P^ augmente. Ainsi qu'il est visible sur le dessin, la douille de 25 commande 2 se compose de deux parties cylindriques identiques 21 et 22 qui sont alignées coaxialement et disposées symétriquement l'une par rapoort à l'autre, la partie 21 étant introduite et fixée d'une manière étanche à la pression dans la plaque de base 4 par le haut, et la partie 22 par le bas. La largeur de la fente 3 30 s'étendant sur toute la périphérie de la douille et qui est formée par les bords des deux parties 21 et 22 peut être choisie à volonté. Il est possible de ce fait de réaliser une fente 3 très étroite ce qui satisfait à la condition souhaitée de compacité du dispositif et ô'«nefaible consommation en marche à vide de l'amplifi-35 cateur. D'autre part la réalisation du'une fente s'étendant sans interruption sur toute la périphérie de la douille permet un débit d'air relativement important et donc une puissance d'amplification élevée. Dans un exemple d'amplificateur réalisé, la largeur de la fente est de 0,25 mm et le diamètre de la bille de 5,5 mm. Pour un 40 débit de sortie maximal de l'amplificateur d'environ 50 litres/ BAD ORIGINAL 71 29546 5 2102240 minute on obtient une consommation en marche à vide de 5 litres/ minute. Les dimensions extérieures de cet amplificateur qui est constitué comme on le voit d'une façon simple avec des pièces peu nombreuses, sont de 24mm pour la longueur des côtés et 20 mm pour 5 la hauteur, ces dimensions pouvant être considérées comme relativement très petites. Afin d'empêcher l'amplificateur d'être détérioré en cas de surcharge, on prévoit d'une part comme protection contre les surcharges une bague 15 insérée dans la douille de commande 2, le diamètre intérieur de cette bague étant inférieur à celui de la douille 1 de sorte que, lors de la disparition de la pression d'alimentation PH la bille vient s'appliquer sur cette bague. D'autre part la cloche 6 est disposée à une distance telle par rapport à la plaque de fond 10 du soufflet 8 que lors d'une surcharge cette j_5 plaque de fond 10 vient s'appliquer contre le surface intérieure de la cloche. L'amplificateur correspondant à la forme de réalisation décrite et représentée au dessin est un composant utilisable universellement et pouvant être réglé en lui-même suivant les besoins. 71 29546 6 2102240 ' REVENDICATIONS 1 - Amplificateur pneumatique réversible dans lequel un organe de commande guidé dans un cylindre ouvre ou ferme des ouvertures de commande, cet organe de commande étant actionné d'une part indirectement par la pression de contrôle et d'autre part direc- » 5 tement par la pression d'alimentation caractérisé par le fait qu' une bille unique 1 servant d'organe^de commande est disposée dans une douille de commande cylindrique/présentant une ou plusieurs fen tes 3 disposées dans un plan radial et servant d'ouverture de commande , la bille 1 étant commandée d'une manière connue en elle-10 même par une membrane ou un soufflet 8 et un poussoir 11 de façon que la chambre de pression de sortie se trouve respectivement reliée lorsque la pression de contrôle augmente, par un échappement 5 avec l'atmosphère, et avec la source de pression d'alimentation lorsque la pression de contrôle diminue. 15 2 - Amplificateur suivant la revendication 1,caractéri sé par le fait que la douille de commande 2 insérée dans la plaque de base 4 est de préférence constituée par deux parties identiques 21, 22 alignées coaxialeme.it et disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre, et que la fente 3 est formée et limi-20 tée par les bords tournés l'un vers l'autre des deux parties de la douille. 3 - Amplificateur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le diamètre de la bille 1 est environ égal à 20 à 30 fois la largeur de la fente 3. 25 4- Amplificateur suivant la revendication 3,caractérisé par le fait que la consommation d'air en marche à vide est inférieure ou éjale à 10/o du débit d'air maximal.