Brevet FR2063111A1 — publié le 19710709

La présente invention concerne la fluidique en général et plus particulièrement un moyen oscillateur destiné aux circuits fluidiques.Cette invention concerne plus particulièrement les oscillateurs du type à réaction et un système pour la réduction ou l'élimination de la sensibilité de ce mécanisme aux variations de la pression d'alimentation. Un oscillateur fluidiqueà réaction comprend ordinairement un amplificateur bistable comportant un orifice d'entrée principal recevant un fluide d'une source et dirigeant un courant actif généralement en direction d'une paire de lumière de sortie. Un orifice d'entrée de commande de chaque côté de l'orifice d'entrée principal reçoit une réinjection de pression fluidique en provenance de l'une des lumières de sortie et dirige un courant de commande contre le courant actif afin de dévier celui-ci vers l'une ou l'autre des lumières de sortie. Dans le fonctionnement de l'oscillateur, l'une ou l'autre des lumières de sortie reçoit le courant actif et dirige des signaux réactifs vers les orifices d'entrée de commande pour provoquer une commutation répétée du courant actif et un courant intermittent ou pulsatoîirdans les lignes en provenance des lumières de sortie. La fréquence de pulsation dépend normalement, en partie, de la pression de source d'alimentation. Pour éviter une variation de fréquence il était nécessaire jusqu'alors de maintenir la pression d'alimentation surEisamment élevée pour bloquer la lumière d'admission principale.Il s'agit là du impératif en raison du fait qu'un oscillateur à réaction est fondamentalement de par sa nature sensible à la pression en raison des caractéristiques d:écoulement de l'mplificateur et de la ligne, ou lignes, de réaction utilisées. Entant donné que les caractéristiques de l'amplificateur sont Ti=ées, la seule partie susceptible de variation est la ligne de réaction. Les caractéristiques de ces lignes de réaction sont affectées à la fois par la longueur et la section, et par conséquent par le volume.Une ligne ayant une longueur relativement courte mais une grande section a des caractéristiques d'écoulement en orifice , tandis qu'une ligne ayant une section relativement petite et une longueur d'au moins un nombre prédéterminé de fois son diamètre aura des caractéristiques d'écoulement capillaires. I1 a été admis que lorsqu'une ligne de réaction ayant un rapport longueur/section élevé et un petit volume, est utilisée dans un oscillateur fluidique, la fréquence d'oscillation diminue avec la pression, et que l'inverse se produit lorsque l'on utilise une ligne de réaction ayant un rapport longueur/section faible. L'admission de ce fait a conduit à penser que la combinaison des lignes aurait pour effet final une extension de là plage d'insensibilité à la pression de l'oscillateur au-deld de ce qui pouvait être obtenu par la pratique courante d'utilisation d'une pression dealimentatlon suffisamment élevée pour bloquer le gicleur principal. On a découvert qu'en prévoyant un amplificateur double et en utilisant une disposition particulière de lignes réaction avec des rapports longueur/section élevés et faibles; on obtenait un moyen oscillateur fluidique insensible à la pression. Le moyen oscillateur est rendu insensible à la pression par combinaison des effets d'une ligne de réaction à écoulement capillaire ayant une caractéristique de diminution de fréquence en fonction d une augmentation de pression et d'une ligne de réaction à écoulement en orifice ayant l'effet inverse. La ligne de réaction à écoulement en orifice Fossède également unrapport volume/longueur élevé, ce qui donne un effet capacitif, alors que la ligne capillaire a un rapport volume/longueur faible représentant essentiellement un effet inductif.Toutefois, l'effet de volume ou capacitif important est une fonction plus forte que 12 effet inductif; par conséquent, l'effet inductif peut être transformé en effet capacitif par l'introduction d'un volume en série avec luio On peut alors utiliser desilignes de rapport longueur/section similaires- (élevés ) pour chaque paire de lignes de réaction et un volume peut entre introduit dans une paire de lignes pour obtenir leffet voulu. Ce volume peut être variable et utilisé par conséquent, pour l'établissement de la plage d'insensibilité à la pression.Ce moyen serait particulièrement adaptable comme fréquence de référence pour les commandes de pulsation fluidiques en raison de sa stabilité. I1 est également possible de rendre le moyen. oscillateur de cette invention in sensible aux variations de température sur une gamme donnée par l'incorporation du principe de la petite conduite diminuée de sorte que la vitesse composée du son puisse être maintenue constante malgré les variations de température. On obtient ainsi une série complète de fréquences de référence pour toutes les applications de commande de fréquence ou de pulsation fluidiques. Les objectifs et caractéristiques de la présente invention apparaîtront de par la description suivante de portmonsde système fluidique incorporant les dispositifs décrits dans la description suivante et représentés schématiquement par les dessins annexés-1 dans lesquels La Figure 1 est une vue schématique d'un oscillateur fluidique bistable essentiellement classique avec des lignes de réaction ayant un rapport longueur/section élevé; La Figure 2 est une vue similaire dans laquelle les lignes de réaction ont un rapport longueur/section faible; La Figure 3 représente un graphique avec des courbes montrant une comparaison de variations de fréquence des sorties des oscillateurs représentés par les Figures 1 et 2 en fonction des variations de la pression d'alimentation;; La Figure 4 est une vue schématique d'un moyen oscillateur fluidique constitué selon la présente invention; La Figure 5 représente un graphique avec une courbe indiquant l'uniformité substantielle de la fréquence de sortie du moyen oscillateur de la Figure 4,quelles sursoient les variations des pressions d'alimentation, et La Figure 6 est un graphique avec plusieurs courbes obtenues à partir d'oscillateus ayant des lignes de réaction avec divers rapports de longueur pour montrer le pourcentage de déviation de fréquence par rapport à une valeur prédéterminée. Une référence particulière aux Figures 1 à 3, incluses, montre que ces Figures représentent des structures d'oscillateur fluidique essentiellement classiques. Chacune des Figures 1 et 2 représente un oscillateur fluidique bistable 10 comportant l'orifice d'alimentation courant 11, des lumières de sortie sEpa- rées 12 et 13, et des lumières d'admission de commande 14 et 15. La pression de fluide fournie aux lumières de commande est prelevee aux lumières de sortie par l'intermédiaire de ligne réaction 16 et 17, Figure 1, et 21 et 22, Figure 2, respectivementt conduisant aux lumières de commande. Sur la Figure 1, les lignes 16 et 17 sont constituées avec des rapports longueur/section élevés. Cette caractéristique est accentuée par la présence de chambres capacitives 18 dans les lignes de réaction. Les lumières de sortie sont reliées à des transducteurs ou à un équipement d'utilisation autre au moyen de conduitesappropriées20. Les mêmes éléments qu'à la Figure 1 sont présents sur la Figure 2, cependant, les lignes de réaction 21 et 22 ont des rapports longueur/'section faibles. Pour obtenir cette caractéristique ; on peut utiliser le même alésage constant, mais en faisant varier la longueur.Les lignes de réaction vont des lumières de sortie aux lumières de commande, comme à la Figure 1 De même, les conduites de sortie 20 conduisent à un équipement d'utilisation ou charge tels que les transducteurs 23. Le mode de fonctionnement des circuits représentés par les Figures 1 et 2 est essentiellement classique. La Figure 3 est un graphique comportant des courbes A et B, qui montrent sur les échelles gauche et droite respectivement, de la Figure, les fréquences des signaux de sortie des oscillateurs des Figures 1 et 2 en fonction des pressions d'alimentation. La Figure 3 permet de constater qu'il se produit des variations sensibles de la fréquence des signaux de sortie lorsque la pression d'alimentation varie dans les deux oscillateurs. Les signaux de sortie de l'oscillateur dont les lignes de réaction ont un rapport longueur/section élevé (voir Figure 1) ont une basse fréquence pour une pression d'alimentation faible, et la fréquence augmente à mesure que la pression d'alimentation augmente jusqu'à un maximum prédéterminé, après quoi la fréquence diminue.Les résultats obtenus de 1a autre oscillateur sont quelque peu inverses, c'est-à-dire que la fréquence du signal de sortie est élevéepour une pression d'alimentation faible et diminue à mesure que la pression d'alimentation augmente. Les fréquences se stabilisent sensiblement lorsqu'une pression de fluide suffisante est fournie pour bloquer les lumières d' admission. Comme on l'a fait remarquer plus haut, l'objectif est ici de combiner les lignes de réaction à rapport longueur/section faible et élevé pour obtenir des signaux de sortie ayant des fréquences sensiblement uniformes quelleque soit la pression d'alimentation. Le mode de combinaison de cellesci est représenté par la Figure 4. Sur cette Figure, deux amplificateurs bistables 24 et 25 sont prévus. Chacun est alimenté en fluide sous pression à partir d'une source, telle qu'indiqueepar le repère numérique 26. Chacun des amplificateurs comprend une paire de lumières de sortie 27 à 30, incluses. Chacun des amplificateurs possède une paire de lumières de commande 31 à 34 incluse.Les lumières de commande de l'amplificateur 24 sont reliées aux lumières de sortie 29 et 30 respectivement de l'amplificateur 25 par les lignes de réaction 35 et 36. Les lumières de commande 33 et 34 de ce dernier amplificateur sont reliées aux lumières de sortie 27 et 28 de l'amplificateur 24 par les lignes 37 et 38. Les lignes 37 et 38 ont un rapport longueur/section inverse de celui des lignes servant à l'alimentation des lumières de commande de l'amplificateur 24. On obtient ainsi l'effet de combinaison des lignes de réaction à rapport longueur/section faible et élevé. Les passages de sorties 39 et 40 reçoivent et transmettent à une destination appropriée les signaux de sortie dont la fréquence est sensiblement uniforme quelles que soient les v variations de la pression fournie aux lumières d'admission des amplIficateurs I1 est evident qu'un certain minimum de pression doit être fourni pour assurer le fonctionnement d'un amplificateur. La Figure 5 est un graphique avec une courbe C montrant la sensible uniformite de fréquence des signaux de sortie de ?;oscil lateur constitué par le double amplificateur bistable et par les lignes de réaction de rapportslongueurfsection oppose de la Figure 4. Un examen attentif de la Figure 5, montre une variation d'environ plus ou moins 0,5%. Cette stabilité est entièrement due à la combinaison des lignes de réaction 'une ou l'autre des deux lignes partant des lumières de sortie de 11oscillateur peut être pourvue d'une résistance 41 en amont du mecani-sme d'utilisation pour limiter l'amplitude des pulsations. La Figure 6 est un graphique représentant plusieurs courbes obtenues de lignes de réaction avec divers rapports longueur/ section. Cette Figure indique le pourcentage de déviation de la fréquence d'un signal de sortie de 1400 g/cm2 Les courbes de la Figure 6 sont représentées pour divers rapports de longueur A de lignes de réaction en considérant la ligne de réaction 38 B de la Figure 4 comme étant A et la ligne de réaction 36 de la même Figure comme étant B, comme suit 2.5 5 7,5 10 15 10 30 30 30 20 20 3C toutes les lignes de réaction considérées ayant la même section transversale. Ces courbes montrent que la variation ou excursion à partir d'un point de référence désigné par "O" change peu une fois qu une pression d'alimentation prédéterminée est atteinte, malgré des variations considérables de cotte pression d'alimenta- tion. REVENDICATIONS 1. Un moyen oscillateur fluidique insensible à la pression, comprenant : un premier et un second amplificateurs bistables, ayant chacun un gicleur d'injection principal pour recevoir un fluide sous une pression d'alimentation variable et créer un courant actif une paire de lumières de sortie, et un gicleur d'injection de commande de chaque côté dudit gicleur d'injection principal pour l'application de courants de commande audit courant actif pour dévier celui-ci et faire varier la proportion de fluide déchargée par lesdites lumières de sortie; et un moyen conducteur de fluide pour diriger le fluide des lumières de sortie de chacun desdits amplificateurs aux gicleurs d'inection de commande de l'autre amplificateur, des moyens conducteurs de fluide prédéterminés ayant des rapports longueur/section et volume différents de ceux des autres moyens conducteurs de fluide. 2. Un moyen oscillateur selon la revendication 1, dans lequel les lumières de sortie du premier amplificateur communiquent avec les gicleurs d'injection de commande du second ampliìcateur par des conducteurs de fluide ayant un rapport longueur/section et volume supérieur à celui des autres conducteurs de fluide. 3. Un moyen oscillatcur selon la revendication 1, dans lequel les lumières de sortie du second amplificateur communiquent avec les gicleurs d'injection de commande du premier amplificateur par des conducteurs de fluide ayant des rapports longueurs section et volume relativement faibles. 4. Un moyen oscillateur selon la revendication, 1, 2, ou 3, dans lequel les lumières de sortie du premier amplificateur sont disposées sur des côtés prédéterminés du parcours normal du courant actif et communiquent avec les gicleurs d'injection de commande sur les côtés correspondants du gicleur principal du second amplificateur. 5. Un moyen oscillateur selon la revendication 1, dans lequel les lumières de sortie des premier et second amplificateurs sont disposées sur des côtés prédéterminés des parcours normaux des courants actifs, les lumières de sortie du premier amplificateur communiquant par un premier groupe de conducteurs de fluide avec les gicleurs d'injection de commande du second amplificateur sur les côtés correspondants du gicleur principal, les lumières de sortie du second amplificateur communiquant par un second groupe de conducteurs de fluide avec les gicleurs d'injection de commanilepramler amplificateur sur les côtés opposés du gicleur principal, les conducteurs de fluide du ler groupe ayant un rapport longueur/section et volume supérieur à celui des conducteurs de fluide du second groupe. 6. Un moyen oscillateur selon la revendication 5, dans lequel les lumières de sortie du second amplificateur communiquent avec des orifices de charge en aval des points de communication des conducteurs de fluide dudit second groupe avec ceux-ci.