Brevet FR2090049A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne les dispositifs purement flui-diques et a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif purement fluidique qui puisse fonctionner comme un oscillateur. Selon l'invention, les deux conduits ou branches de sortie 5 d'un commutateur fluidique bistable du type à effet Coanda sont reliées chacune, par l'intermédiaire d'un ajutage à cône de diffusion ou tube de Venturi, à une chambre d'accumulation formant condensateur, et l'étranglement du tube de Venturi de chaque branche est relié à celui des conduits de commande d'entrée du 10 commutateur à effet Coanda qui, lorsqu'il est sous pression, tend à commuter ou à faire passer l'écoulement de sortie dans l'autre branche de sortie. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux compren-15 dre l'invention. La fig. 1 est une représentation schématique d'un dispositif fluidique formant oscillateur selon l'invention. La fig. 2 est une représentation schématique partielle montrant le fonctionnement de l'une des branches du dispositif flui-20 dique. Les fig. 3a, 3b montrent respectivement deux formes d'ondes qui peuvent être obtenues au niveau de l'étranglement de l'ajutage de Venturi visible sur la fig. 2, grâce à un signal d'entrée à échelon positif ou à échelon négatif, ces signaux étant respec-25 tivement représentés sur les fig. 3c et 3d. La fig. 4 montre trois formes d'ondes de sortie différentes A, B et C, qui peuvent être obtenues au niveau de l'étranglement de l'ajutage de Venturi visible sur la fig. 2 en réponse à line forme d'onde rectangulaire d'entrée O, crrâce à la modification de la 3 0 position de la prise intermédiaire ou de raccordement par rapport à 1'étranglement du tube de Venturi. La fia. 5 montre deux formes d'ondes de pression PO^ et PC>2 qui peuvent respectivement être obtenues au niveau des prises intermédiaires des tubes de Ventviri prévus dans chaque branche du 35 circuit, et montre également une forme d'onde en dents de scie qui peut §tre obtenue sous la forme de la différence de pression entre ces deux prises intermédiaires, tandis eu'une forme d'onde rectangulaire et similaire à celle désignée par 0 sur la fig. 4, peut être obtenue sous la forme de la différence de pression BAD ORIGINAL COPY 71 17107 2 2090049 existant au niveau des extrémités d'admission des deux tubes de Venturi. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 1, le dispositif formant oscillateur qui y est représenté est constitué par des com-5 posants purement fluidiques qui sont reliés les vins aux autres comme le montre la figure de manière à constituer un circuit fluidique intégré. Par l'expression "circuit fluidique intégré", il faut entendre un circuit fluidique dont toutes les parties sont réalisées dans un bloc de matière unique et commun. Les deux 10 conduits ou branches de sortie 7 et 8 d'un commutateur fluidique bistable 1 du type à effet Coanda sont reliées chacune, par l'intermédiaire d'un tube de Venturi ou ajutage à cône de diffusion 3, à une chambre 4 constituant un condensateur fluidique, et l'étranglement du tube de Venturi 3 prévu dans 15 chaque branche de sortie est relié, par l'intermédiaire d'un conduit 10 ou 11, à celui des conduits de commande d'entrée du commutateur 1 qui tend à faire passer le flux principal provenant du conduit de puissance d'entrée 9 dans l'autre branche de sortie. 20 Le fonctionnement du circuit sera plus facilement compris si l'on étudie tout d'abord les caractéristiques d'un ensemble série comprenant un élément formant condensateur et un tube de Venturi et soumis à des signaux d'entrée se présentant sous la forme d'impulsions. 25 La configuration fondamentale d'un tel ensemble est repré sentée sur la fig. 2. Un signal d'entrée PIN est appliqué par le cnnduit 5 au tube de Venturi 3, et un signal de sortie PO est capté au niveau d'un emplacement 6 qui est proche de l'étranglement du tube de Venturi 3. Les formes d'ondes 7' et 8', 30 qui sont respectivement visibles sur les fig. 3a et 3b, représentent les signaux de sortie respectifs qui sont obtenus à la sortie du circuit à la suite d'une modification en échelon du signal d'entrée PIN suivant que l'échelon est positif commme le montre la fig. 3c ou négatif comme le montre la fig. 3d. 35 La comparaison des formes d'ondes respectivement visibles sur les fig. 3a et 3b montre qu'il est possible d'obtenir deux constantes de temps différentes et pour des modifications, positive et négative, présentant une amplitude égale, de la pression d'entrée ou pression appliquée PIN, de sorte que diverses 71 17107 3 2090049 formes d'ondes de sortie peuvent être obtenues en soumettant le circuit à un signal se présentant sous forme d'impulsions. Les formes d'ondes désignées par A, B et C sur la fig. 4 sont toutes obtenues en réponse à un signal d'entrée à forme 5 d'onde rectangulaire tel que celui désigné par O, les différences apparaissant entre les formes d'ondes A, B et C étant dues à des modifications de la position du point de raccordement 6 le long du tube de Venturi 3. Dans ce montage, l'action du tube de Venturi ou ajutage à cône de diffusion consiste à fournir 10 un signal de dérivation en réponse à un signal d'entrée à échelon, et les caractéristiques indiquées peuvent être utilisées pour obtenir un oscillateur fluidique dont la forme d'onde de sortie peut être modifiée comme le montrent les formes d'ondes A, B et C visibles sur la fig. 4, le circuit fondamental permettant d'ob-15 tenir ce résultat ayant été décrit précédemment et étant visible sur la fig. 1. Ce circuit constitue un oscillateur à forme d'onde en dents de scie qui fournit, en fonction de la différence des pressions régnant au niveau des prises de raccordement 10 et 11 des tubes de Venturi, une forme d'onde en dents de scie parfaite-20 ment bien définie, mais ce circuit peut également être utilisé pour réaliser un oscillateur à forme d'onde rectangulaire ou carrée dont la forme d'onde est également parfaitement bien définie en déterminant la dérivation du signal de sortie en fonction de la différence des pressions régnant au niveau des deux conduits 25 de sortie du commutateur à effet Coanda 1. La fréquence de sortie des oscillateurs utilisant ces techniques est déterminée par le produit RC, dans lequel la valeur C est définie par le volume du condensateur 4 et la valeur R définie par les dimensions de l'étranglement du tube de Venturi 3. 30 Le fonctionnement des circuits précités peut se décrire comme suit : le circuit visible sur la fig. 1 est instable du fait de la réaction positive appliquée au commutateur bistable 1. Lorsqu'il a été commuté ou basculé vers l'une ou l'autre de ses branches de sortie 7 et 8, le jet de puissance provenant du conduit d'en-35 trée 9 est maintenu dans cette position par le phénomène d'adhérence à la paroi jusqu'à ce que l'écoulement s'effectuant par l'intermédiaire de cette branche ait chargé son réservoir formant condensateur associé 4 ou 5 jusqu'à atteindre une pression pour laquelle la pression de commande régnant au niveau de la 71 17107 4 2090049 prise intermédiaire ou de raccordement 10 ou 11 de l'étranglement du tube de Venturi soit suffisante pour commuter ou faire basculer le jet de puissance dans la branche de sortie opposée. Un phénomène similaire se répète alors pour l'autre branche de 5 sortie et le fonctionnement périodique est entretenu automatiquement. Par conséquent, on obtient un signal de sortie du type oscillant grâce auquel on peut supposer l'oscillateur capable de fonctionner pour des taux de pression plus élevés que ceux communément associés à des dispositifs fluidiques. 10 Le fait d'introduire ton tube de Venturi dans chaque branche peut être considéré comme permettant d'ajouter un terme inductif au réseau RC, permettant ainsi d'obtenir une commutation particulièrement positive ou active du dispositif bistable et de produire, dans le cas d'un oscillateur à forme d'onde rectangulaire, 15 une forme d'onde rectangulaire particulièrement bien définie. Un autre avantage des oscillateurs selon l'invention consiste en ce qu'ils peuvent être réalisés de manière à fonctionner pour un intervalle ou une zone de taux de pression étendue en ne présentant qu'un léger décalage pour la fréquence fondamentale. 20 Si l'on se réfère maintenant à la fig. 5, celle-ci montre trois formes d'ondes différentes D, E et F pouvant être obtenues à l'aide du dispositif visible sur la fig. 1. Les deux premières formes d'ondes D et E représentent les pressions respectivement obtenues au niveau des prises de raccordement 10 et 11 des deux 25 tubes de Venturi 3, tandis que la troisième forme d'onde F correspond à la différence existant entre ces pressions. Un signal de sortie supplémentaire, présentant une forme d'onde rectangulaire, peut être obtenu en fonction de la différence existant entre les pressions régnant au niveau de deux prises de raccordement 30 12 et 13 prévues respectivement au niveau des conduits d'entrée des deux tubes de Venturi 3. En captant les signaux de sortie à partir de prises de raccordement à pression statique prévues au niveau de points choisis convenablement le long du tube de Venturi 3, il est relativement 35 possible d'obtenir, à l'aide du dispositif visible sur la fig. 1, une forme d'onde de sortie présentant un profil d'onde précis, pouvant être rectangulaire, en dents de scie ou triangulaire, ces signaux étant utiles dans le traitement et les circuits de détection de fréquences fluidiques nécessitant un oscillateur fournis-40 sant des signaux présentant une forme d'onde quelconque. 71 17107 5 2090049 Les circuits de modulation par impulsions de largeur variable constituent une application immédiate de ce type de dispositif lorsqu'un profil d'onde en dents de scie ou triangulaire précis est particulièrement nécessaire. 5 Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisa tion décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. En particulier, bien qu'il soit généralement préférable de réaliser le dispositif selon l'invention sous la forme d'un seul bloc de matière, cette particularité n'est pas 10 essentielle. 71 17107 6 2090049 REVENDICATIONS 1. Dispositif purement fluidique formant oscillateur, caractérise en ce que les deux conduits ou branches de sortie d'un commutateur fluidique bistable du type à effet Coanda sont reliées 5 chacune, par l'intermédiaire d'un tube de Venturi ou ajutage à cône de diffusion, à une chambre formant condensateur, l'étranglement du tube de Venturi prévu dans chaque branche étant relié à celui des conduits de commande d'entrée du commutateur à effet Coanda qui, lorsqu'il est sous pression, tend à commuter ou à 10 faire passer l'écoulement de sortie dans l'autre branche de sortie. 2. Dispositif fluidique formant oscillateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments de raccordement de sortie qui sont respectivement soumis à la pression régnant au niveau de la prise de raccordement de chaque tube de 15 Venturi. 3. Dispositif fluidique formant oscillateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments de raccordement de sortie qui sont respectivement soumis à la pression régnant au niveau de l'entrée de chaque tube de Venturi.