Brevet FR2138590A1 — publié le 19730105

L'invention concerne une servosoupape à deux ou trois étapes pour la commande d'un courant de fluide sous pression, soupape travaillant selon le principe "chicane et iniecteursn, avec rappel électrique de la course du piston à l'aide d'un élément de mesure. On connait des servo-soupapes avec rappel électrique de la course du piston sur le circuit de ré- gulation électrique où sont utilisés comme transformateurs de mesure de la course des transmetteurs à induction, par exemple des selsynB, des transformateurs différentiels ainsi que des cellulee photoélectriques. L'inconvénient des transformateurs de mesure électriques avec transmetteurs à induction est que leur utilisation avec un courant de régulation continu exige une source supplémentaire de courant alternatif pour la formation de la fréquence porteuse nécessaire. En outre, un autre dispositif supplémentaire est nécessaire pour la détection du signal de rappel, et ce signal de rappel détecté doit autre considérablement amplifié. Cette amplification implique obligatoirement un autre inconvénient, celui de l'apparition ou de l'augmentation de la dérive de l'amplificateur et partant du signal de rappel. Un autre inconvénient des rappels électriques connus provient de ce que les transformateurs de mesure sont disposés d'un c8té ou des deux cotés de l'axe du piston ou parallèlement à celui-ci et qu'en raison des différences d'échauffement locales des parties bordant le piston, apparaissent des modifications longitudinales qui se transmettent au transformateur et provoquent des dissymétries et des écarts de la position zéro Il est également désavantageux que, pour la transmission de la course du piston au transformateur, des éléments de transmission mécaniques soient souvent indispensables qui font apparaitre des phénomènes d'hystérésis, et pour l'éviter, il est alors indispensable que les transformateurs de mesure de la course soient étanches à lthuile. Le but de l'invention est de réaliser une servo-soupape pour la commande d'un courant de fluide sous pression où des défauts de réglage, causés par des dissymétries, par une dérive importante du point zéro, et par l'hystérésis soient diminués ou éliminés et ou des éléments de transmission mécaniques intercalés et des dispositifs electro- niques supplémentaires pour le rappel électrique soient évités. L'objectif de l'invention estes conséquence de réaliser une servo-soupape pour la commande d'un courant de fluide sous pression, soupape travaillant suivant le principe "chicane et injecteurs", avec rappel électrique de la course du piston à l'aide d'un élément de mesure disposé sy- métriquement qui fournit un signal de rappel directement utilisable. A cet effet, l'invention est caracté- risée en ce que,dans le plan de symétrie transversal du piston est disposé, comme élément de mesure, un ressort de nexion fixé dans un boîtier et relié avec le piston, ressort qui influence au moins un extensomètre à semi-conducteurs. Il est spécialement avantageux que le ressort soit pourvu de deux extensomètres à semi-conducteurs disposés parallèlement et inversés à la façon d'un miroir par rapport au plan de symétrie transversal du piston, ce ressort étant relié avec le piston par l'intermédiaire d'une tête pivotante dans une gorge circulaire d 'un cylindre de commande du piston. Il est également avantageux que les extensomètres soient connectés avec une branche d'un pont de résistances, dont une dérivation du branchement diagonal fournit le signal de rappel. la solution selon l'invention permet d'obtenir un signal de rappel pouvant être directement utilisé sans recourir à des dispositifs électroniques supplémentaires pour l'obtention d'une fréquence porteuse pour la détection du signal de rappel. Le signal de rappel, conditionné par la nature et la disposition de l'élément de mesure, et par son montage dans la servo-soupape, se distingue en m8me temps par une grande stabilité du point zéro ainsi que par des faibles phénomènes de dérive et d'hystérésis. Ainsi, des mesures pour assurer l'étanchéité de l'élément de mesure sont superflues. l'invention sera mieux comprise gracie à la description ci-après et aux dessins annexés représentant schématiquement une servo-soupape avec rappel électrique selon l'invention. la servo-soupape à deux étages représentée sur le dessin remferne dans un boîtier 1 un piston tiroir 2 actionné axialement qui est logé dans un alésage 3. Ce dernier est muni d'une gorge centrale 4 et de deux autres gorges 5 et 6 disposées symétriquement à la première. le piston 2 est pourvu de cylindres de commande 7, 8, 9 tO, Il qui dans la position neutre séparent les gorges circulaires 4, 5, 6 des espaces creux 12, 13 formés des deux côtés du piston 2 et les chambres 14, 15 des gorges 4, 5, 6. le cylindre 9 est pourvu d'une gorge circulaire 16 située dans le plan de symétrie transversal du piston, dans laquelle est logée la tête pivotante 17 d'un ressort de flexion 18 disposé dans le méme plan.Le ressort 18 est fixé par son pied, à l'aide de la fixation 19, dans la boIte 1 et forme un élément de mesure avec deux extensomètres à semi-conducteurs 20, 21 disposés parallèlement et inversés à la façon d'un miroir par rapport au plan de symétrie transversal du piston. Une pompe, non représentée sur le dessin fait arriver de l'huile sous pression dans l'espace creux formé par la gorge 5. Celle-ci est reliée avec la gorge 6 par le conduit 22. Les espaces creux 12,13 sont reliés entre eux par le conduit 23 qui est relié avec le conduit 22 par le conduit 24. De deux cotés de l'embouchure du conduit 24 sont disposés dans le conduit 23 deux diaphragmes fixes 34, 35. Deux autres conduits 25, 26 vont chacun du conduit 23 vers un injecteur 27, 28. Perpendiculairement à la direction du jet des injecteurs 27, 28 est disposé entre eux une chicane 29 qui peut être déplacée à l'aide de deux bobines 30,31. Les deux extensomètres à semi-conducteurs 20, 21 sont connectés avec une branche d'un pont de résistances dont l'autre branche est formée par deux résistances 32, 33. Les extensomètres à semi-conducteurs possèdent un facteur de traction K plus grand que les extensomètres à fil. Par la disposition des deux extensomètres actifs la sensibilité est doublée par rapport à celle d'un seul extensomètre. Ce pont de résistances est alimenté par une source de tension continue stabilisée non représentée sur la figure. La tension du branchement diagonal du pont fournit la tension de mesure. Cette dernière est connectée sur l'entrée d'un amplificateur opérationnel 36, et une connection est établie sur la résistance de sommation 37 et une autre à la masse (dissymétriquement). La valeur mesurée est montée de manière qu'on obtient aux bobines un effet inversé (changement du signe). La valeur théorique prescrite est établie entre la résistance de sommation 38 et à la masse. L'amplification de l'amplificateur opérationnel 36 est déterminée uniquement par le rapport de la résistance de rappel 39 à la résis- tance de sommation 37, 38.Le signal amplifié à la sortie de l'amplificateur 36 est transformé en tension dans l'amplificateur de puissance 40 monté à la suite, de sorte qu'à la sortie de l'amplificateur de puissance 40 il y a courant proportionnel à la tension d'entrée. le mode de fonctionnement de la servo-soupape selon l'invention est le suivant. La servo-soupape représentée sur le dessin se trouve dans la position de repos neutre (postion centrale). Lorsque le ressort 18 se trouve dans la direction zéro, ia tension diagonale du pont de résistance est elle-mEme égale à zéro. Lorsqu'un signal est envoyé dans l'amplificateur opérationnel 36, qui est amplifié dans celui-ci dans 1' amplifica- teur de puissance 40 en un courant proportionnel à ce signal, le champ magnétique obtenu par les bobines 30, 31, est changé par ce courant i provoque le déplacement de la chicane 29 vers un côté ou vers l'autre. Si par exemple la chicane 29 est déviée vers la tuyère 27, la réactance de l'huile sortant de la tuyère 27 augmente, et simultanément, conditionnée par 1 'aug- mentation de la distance de la chicane 29 à la tuyère 28, la réactance de l'huile sortant de la tuyère 28 diminue. Ainsi apparat une différence de pression dans les conduits 25, 26 qui est transmise dans les espaces creux 12, 13 par l'intermé- diaire du conduit 23. La pression élevée régnant dans l'espace creux 12 provoque le déplacement du piston 2 vers la droite ce qui ouvre la communication entre la chambre 15 et la gorge 6 et entre la chambre 14 et la gorge 5. Ainsi, le courant d'huile enfermée dans la gorge 6 peut se déplacer vers le récepteur par la chambre 15 et la déviation Zi.L'huile de reflux par rient en R par a dérivatiorA 32, la chambre 14 et la gorge 4. LaDrs du déplacement du piston 2 vers la droite ?a t?t 17 du ressert 18 est entrainée par la gorge 16 ce qui provoque la déviation du ressort 18. A la suite de quoi, les extensometres à seini-conducteurs 20, 21 sont égale ment déviés, l'extensomètre 20 est dans ce cas étiré et ltex- tensomètre 21 refoulé. Ceci provoque dans les extensomètres 20, 21 differentes modifications de la résistance électrique. Un signal de retour directement utilisable est envoyé de la dérivation du branchement diagonal du pont de résistance dans l'amplificateur opérationnel 36. Par suite du déplacement du piston 2 de la position centrale neutre le signal de rappel est modifié de manière qu'après que le piston 2 ait accompli la course voulue, le signal envoyé dans le circuit de régulation est compensé par le signal de rappel ce qui ramène la chicane 29 dans la postion centrale où elle offre ainsi la meme réactance aux injecteurs 27, 28. le retour de la chicane 29 à la position centrale provoque une diminution de la différence de pression jusqu'à ce que oelle-ci s'égalise dans les conduits 25, 26. Dans les espaces creux règne alors la même pression qui bloque hydrauliquement le piston 2 dans la position donnée. Si un siganl de tension continue positive est appliqué à la résistance de sommation 38 et que la chicane dévie vers l'injecteur 28, il se produit un étranglement de l'injecteur, ce qui fait monter la pression dans l'espace creux 13, de sorte que le piston 2 se déplace vers la gauche. La tension diagonale du pont augmente et s'applique avec une valeur négative à la résistance de sommation 37. Les deux tensions sont ainsi soustraites dans le point de sommation, de sorte que seule la valeur U = (U théorique moins U) est amplifiée dans l'amplificateur opérationnel 36. Cela se produit jusqu' à ce que 4 U deviennent nulle. La chicane 29 occupe alors sa position zéro (position centrale) ce qui provoque l'égalisation de la pression dans les deux creux 12 et 13, autrement dit : la différence des pressions des deux espaces creux est nulle. le piston 2 est ainsi maintenu dans eette position. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Servo-soupapepour la commande d'un courant de fluide sous pression, soupape travaillant selon le principe "chicane et injecteurs", avec rappel électrique de la course du piston à l'aide d'un élément de mesure, caractérisée en ce que, dans le plan de symétrie transversal du piston, est disposé, comme élément de mesure, un ressort de flexion fixé dans un bottier et relié avec le piston et qui influence au moins un extensomètre à semi-conducteurs. 2 - Servo-soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort est pourvu de deux extensomètres à semi-conducteurs disposés parallèlement et inversés à la façon d'un miroir par rapport au plan de symétrie transversal du piston, le ressort étant relié avec le piston par l'intermédiaire d'une tête pouvant pivoter dans une gorge circulaire d'un cylindre de commande du piston. 3 - Servo-soupape selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les extensomètres à semi-conducteurs sont connectés avec un branchement d'un pont de résistances dont la dérivation de branchement diagonal fournit le signal de rappel.