Brevet FR2118093A1 — publié le 19720728

i 2118093 L'invention concerne un régulateur de vitesse pour des moteurs à air comprimé. La vitesse de moteurs à air comprimé dépend des charges appliquées à ces moteurs. Une condition fréquente 5 est de maintenir constante la vitesse de moteurs à air comprimé sur une plage étendue de variation possible de la charge. Des régulateurs de vitesse connus pour des moteurs à air comprimé mesurent les variations de la vitesse de ces moteurs et commandent la source d'air comprimé pour le moteur en fonction de la variait) tion de la vitesse. De tels régulateurs de vitesse chargent souvent le moteur lui-même, sont coûteux, complexes et également particulièrement sensibles aux perturbations. L'invention a pour but de fournir un régulateur de vitesse pour moteur a air comprimé, qui soit 15 simple et d'un fonctionnement sûr et ne charge pas le moteur lui-même . La solution envisagée pour résoudre ce problème par de la constatation que la vitesse d'un moteur à air comprimé peut être maintenue constante sur une plage étendue de 20 charges lorsque le moteur est alimenté par une quantité d'air comprimé constante par unité de temps. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un pont de mesure fluidique raccordé à une source d'air comprimé et comportant une première branche, 25 dans laquelle sont montés en série un premier et un second étranglement, et une seconde branche parallèle à ladite première branche du pont et dans laquelle est monté un troisième étranglement en série avec le moteur, tandis que la pression envoyée au pont de mesure est maintenue à une valeur pour laquellë il règne 30 des conditions de pression hyperoirtiques en permanence dans le second étranglement, ledit régulateur de vitesses comportant un dispositif de commande pour maintenir des pressions identiques dans la liaison entre le premier et le second étranglement d'une part et dans la liaison entre le trosième étranglement et le 35 moteur d'autre part. Le régulateur conforme à l'invention est en outre caractérisé par le fait que le dispositif de commande, qui répond à la différence, s ' écartant à partir de zéro, des pressions entre 3es deux liaisons, commande la pression du pont de mesure en 40 fonction de la valeur de ladite différence de pression. 71 45022 2 2118093 La source d'air comprimé peut être constituée par un régulateur de pression pouvant être commandé. Le dispositif de commande peut être un amplificateur analogique fluidique, dont une tuyère de commande 5 est raccordée à l'une desdites liaisons et dont l'autre tuyère de commande est raccordée à l'autre liaison et dont une sortie est reliée à l'entrée de commande du régulateur de pression. Le dispositif de commande peut être également constitué par un soufflet raccordé à l'une desdites liaisons 10 placé dans un logement étanche à la pression, qui est raccor dé à l'autre liaison, le soufflet commandant un ensemble tuyère/ plaque de choc dans une conduite de commande en direction du régulateur de pression. D'une façon avantageuse l'ouverture, située 15 du côté sortie de l'écoulement de 1'étfan^lettfènt fonctibrmant en régime hypercritique et l'extrémité du moteur, située du . côté de la sortie de l'écoulement, sont-reliées directement à .l'espace extérieur (atmosphère). Il est en outre avantageux de réaliser avec possibilité de réglage" le 'troisième 20 étranglement monté en série avec le moteur et prévu pour le réglage de la vitesse de ce même moteur. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. 25 La figure 1 montre un premier exemple de réalisation du dispositif régulateur de vitesse conforme à 1'invention. La figure 2 montre un second exemple de réalisation d'un régulateur de vitesse conforme à l'invention. 30 La figure 3 montre un troisième exemple de réalisation semblable à celui représenté en figure 2. En figure 1, le dispositif de réglage de la vitesse d'un moteur 10 à air comprimé est constitué conformément à l'invention par un régulateur de pression 11 raccordé à une 35 source d'air comprimé (P+) ou par un dispositif correspondant et par un pont de mesure 13 ( montage en pont ). Le régulateur de pression 11 règle la pression dans la conduite de sortie 17 en fonction de la pression régnant dansla conduite de commande 15. Une branche du pont de mesure 13 comporte deux étranglements 19 40 et 21 montés en série ou des dispositifs semblables comportant 71 45022 3 2118093 des sections d 'étrangle; .ent déterminées. L'étrangleront 21, nont la sortie débouche dans l'atmuspnère amui^nte, travaille dans des conaitloos de pression hy^ercriti uvs. Une seconde branr.ne du wont parallèle à la 5 première oranche de ce pont comporte- un étranglement réglaole 23 ou un appareil semolable qui est monté en série avec le moteur 1C à air cor.:pri.né. En ce qui concerne le moteur à air comprimé, il peut s'agir par exemple d'un moteur du type " 4 ,.i\ de la Fiune GAST i. .ANUF ACTURING CGi.PANY, Ben ton Harbor, 10 Michigan ". En,ce qui concerne le régulateur de pression 11,il peut s'agir par exemple d'une variante d'un régulateur de pression du type fabriqué par la firme WATTS REGULATOR CO., Lawrence, Massachusetts. Un amplificateur analogique fluidique, tel 15 que celui décrit dans le brevet américain n° 3275 013 comporte une tuyère principale 27, des- tuyères de commande opposées 29, 31 et des canaux de sortie 33, 35. Com. ,e cela est. connu, la tuyère principale raccordée à une source d'alimentation en air comprimé fournit un jet de fluide d'écoulement qui est dirigé 20 essentiellement en direction des canaux ae sortie 33, 35 et qui peut dévié par des.signaux de pression de commande provenant des tuyères de commande. La tuyère de com...anae 29 est raccordée a un point de dérivation 20 située entre les étranglements 19 et 25 21. L'autre tuyère de commande 3L est montée dans une conduite reliée au point de dérivation 24 placé entre l'étranglement réglable 23 et le moteur 10 à air comprimé. Le canal de sortie 33 de 1'amplificateur 25 est relié à une conduite de commande 15 qui est raccordéeau régulateur de pression 11. 30 L'amplificateur fluluique 25 sert à équili brer en permanence le pont de mesure (c'est à dire que la différence des pressions entre les points de dérivation 20 et 24 est réglée en permanence à la valeur zéro) au moyen de la commande du régulateur de pression 11 pour délivrer des pressions 35 modifiées au pont de mesure. Le fait de maintenir l'équilibre du pont entraine le maintien d'un débit volumique constant traversant le moteur de sorte que la vitesse de ce dernier reste sensiblement constante indépendamment de la charge dudit moteur. Pour réaliser la mise en marche du régulateur de vitesse conforme 40 à l'invention, on règle d'abord l'étranglement 23 de façon que BAD ORIGINAL 71 45022 4 2118093 le moteur 10 reçoive un certain débit volumiaue par unité de temps en fonction d'une vitesse donnée et d'une charge déterminée. Le pont de mesure 13 est équilibré automatiquement par l'amplificateur 25 et le régulateur de pression li lorsque le moteur 5 commence à être chargé. Si l'on suppose que la charge appliquée au moteur augmente de sorte qu'il tourne plus lentement, la pression s'accroît alors a l'entrée du fluide d'écoulement du moteur. Cela signifie qu'il se forme à l'entrée du moteur une pression dynamique accrue en fonction de 1'augmentation de la 10 charge et qui provoque une augmentation de pression au point de dérivation 24. L'équilibre du pont se trouve de ce fait perturbé et il en résulte également une augmentation de la pression à 1 ' entrée de ld conduite de commande 31. Le jet principal de l'amplificateur 25 est fortement dévié en direction 15 du canal de sortie 33 en fonction de l'accroissement de pression produit à l'entrée de la tuyère de commande. 11 .s'ensuit que la pression régnant dans la conduite de commande 15 est augmentée et que l'ouverture du régulateur de pression 11 est accrue en fonction de l'augmentation de la pression dans la conduite de 20 commande 15, ce qui provoque une augmentation de la pression dans la conduite 17 ainsi que dans le pont de mesure d'une valeur déterminée. Cela signifie qu'il s'établit une pression plus élevée au point de dérivation 20 et, dans une plus faible mesure, au point de dérivation 24 jusqu'à ce que la différence des pres-25 sions en ces pointe soit à nouveau ramenée à zéro. La quantité de fluide d'écoulement par unité de temps, c'est à dire le débit qui s'écoule dans l'étranglement 21 travaillant dans des conditions de pression hypercritiques est proportionnelle à la pression en amont de 1'étranglement. Du côté aval, l'étranglement 21 30 de même que le moteur 10 sont reliés directement à l'atmosphère. Lorsque la pression augmente dans la conduite 17 et corrélativement au point de dérivation 20, le débit de fluide traversant l'étranglement varie proportionnellement à la variation de la pression au point de dérivation 20. Etant donné que 35 le rapport du débit traversant l'étranglement z.1 à la pression qui y règne reste constante, le débit traversant l'étranglement * reste également constant. Tant que l'équilibre du pont est maintenu;, le moteur à air comprimé est traversé par un débit de fluide constant. 40 Pour le régulateur de vitesse conforme à 71 45022 5 2118093 l'invention il est essentiel que l'étranglement 21 fonctionne dans des conditions de pression hypercritiques. Tant que ces conditions régnent, on est sûr qu'un débit volumique constant traverse l'étranglement 21, et tant que l'équilibre du oont est maintenu, 5 un débit volumique constant passe également dans le moteur à air comprimé. En figure 2 on a représenté schématiquement un dispositif de réglage de lô vitesse d'un moteur à air comprimé, qui se différencie du dispositif de réglage représenté en figure 10 1 par le fait.qu'on utilise maintenant un amplificateur pneumatique à la place d'un amplificateur fluidique. Un régulateur de pression 41, pouvant être commandé, charge un pont de mesure 43 avec de l'air comprimé. L'une des branches du pont comporte deux étranglements 49 et 51 montés en série tandis que l'autre branche 15 du pont comporte un étranglement réglable 53 ou une soupape comparable à cet étranglement, en série avec le moteur 40 à air comprimé. L'étranglement 51 fonctionne dans des conditions de pression hypercritiques. L'amplificateur paeumatique est constitué par 20 un soufflet 57, qui est raccordé à un point de dérivation 50 situé entre les étranglements 49 et 51. Le soufflet 57 est situé dans un logement étanche à la pression, qui est raccordé à une conduite d'air comprimé qui est en communication avec un point de dérivation 54 situé entre l'étranglement 53 et le moteur 40. 25 Sur le soufflet 57 est montée une tige 59 qui traverse le logement épanche à la pression et porte un plateau 61 situé à l'extérieur dudit logement et qui est maintenu en face de l'extrémité d'éjection d'une tuyère 63. La tuyère 63 est raccordée par l'intermédiaire d'une conduite comportant un étranglement 30 65 à une source d'air comprimé (P+), qui alimente en air comprimé également la conduite de commande en direction du régulateur de pression 41. Lorsque l'équilibre du pont est perturbé, le soufflet 57 est comprimé de façon correspondante ou est 35 dilaté d'autant. Les conditions d'éjection de la tuyère 63 en sont modifiées. Il s'ensuit une variation correspondante de la pression dans la conduite de commande du régulateur de pression 41. Lorsque par exemple la charge appliquée au moteur 40 diminue, le moteur 40 tente à s'accélérer, ce qui entraine une réduction 40 de la pression au point de dérivation 54. Le soufflet 57 se 71 45022 6 2118093 dilate et le plateau 61 réduit par un étranglement plus fort l'écoulement de sortie de la tuyère 63. Il se produit par conséquent une augmentation de la pression dans la conduite de comn;an-de du régulateur de pression 41, qui est d'autant plus fermée 5 en fonction de l'accroissement de pression dans la conduite de commande, de sorte que la pression dans la conduite aboutissant au moteur 40 est réduite dans un rapport déterminé jusqu'à ce que l'équilibre du pont soit à nouveau retrouvé. Comme dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 1, un débit volumi-10 que constant passe dans l'étranglement 51, qui fonctionne dans des conditions de pression hypercritiques, et le maintien de l'équilibre du pont provoque le passage d'un débit volumique constant à travers le moteur 40. La figure 3 montre un autre exemple de 15 réalisation d'un dispositif de réglage de vitesse conforme à l'invention, semblable à celui représenté en figure 2. Les mêmes chiffres de référence désignent les parties semblables des figures 2 et 3. La différence entre les exemples de réalisation de ces figures réside dans le fait qu'un amplificateur fluidi-20 que 67 est placé dans la conduite de commande du régulateur de pression 41. L'amplificateur fluidique, qui peut avoir une constitution semblable à celle de l'amplificateur fluidique de 1ô figure 1, amplifie les signaux de sortie de l'amplificateur pneumatique 55 afin d'augmenter la sensibilité du circuit de 25 réglage. Dans le cas de l'utilisation d'un ou de plusieurs amplificateurs fluidiques de ce type, montés en cascade, la réaction dynamique (caractéristiques intégrales, différentielles) d'un circuit de réglage conforme à l'invention peut être éventuellement stabilisée. 30 Par conséquent si la vitesse du moteur a été réglée initialement à une valeur déterminée (avec l'étranglement 23 en figure 1 et avec l'étranglement 53 en figure 2 et 3), cette vitesse est maintenue constante automatiquement à l'aide du circuit de réglage conforme à l'invention, tandis qu'un débit 35 volumique constant est maintenu dans le moteur. 71 45022 7 2118093 REVENDICATIONS 1. Régulateur de vitesse pour des i. o tours à air comprimé caractérisé par ie tait qu'il comporte un pont de mesure (43) fluidique raccordé à une source d'air comprimé 5 (41) et comportant une premiers brancne, dans laquelle sont montés en série un premier et un secord étranglement (49, 51), et une seconde branche naral èle à ladite première branche du pont et dans laquelle est monté un troisième étranglement (53) en série avec le moteur (40), tandis que la-pression envoyée au pont de 10 mesure est maintenue à une valeur pour laquelle il règne des conditions de pression hypercritiques en permanence dans le second étranglement (5I\ ledit régulateur de vitesse, comportant un dispositif de commande (55) pour maintenir des pressions identiques dans la liaison (50) entre le premier et le second 15 étranglement d'une part et dans la liaison (54) entre le troisième étranglement et le moteur -d'autre pcrt. 2. Régulateur suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de commande (55), qui répond à la différence, s'écartant à partir de zéro, entre les 20 deux liaisons (50, 54), commande la pression du pont de mesure (43) en fonction de la valeur de ladite différence de pression. 3. Régulateur suivant les revendications 1 et 2 caractérisé pcr le fait que la source d'air"comprimé (41) peut être constituée par un régulateur de pression pouvant être 25 commandé. 4. Régulateur suivant la revendication 3 caractérisé par le fait que le dispositif de commande est un amplificateur analogique fluidique, dont une tuyère de commande est raccordée à l'une desdites liaisons et dont l'autre tuyère 30 de commande est raccordée à l'autre liaison et dont une sortie est reliée a l'entrée de commande du régulateur de pression. 5. Régulateur suivant la revendication 3 caractérisé par le fait que le dispositif de commande est également constitué par un souiflet (57) raccordé à l'une (50) desdites 35 liaisons et placé dans un logement (55) étanche à la pression, qui est raccordé à l'autre liaison (54), le soufflet commandant un ensemble tuyère/plaque de choc (6i, 63) dans une conduite de commande en direction du régulateur de pression (41). 6. Régulateur suivant l'une dës revendications 40 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé par le fait que l'ouverture, située 71 45022 2118093 du côté sortie de l'écoulement, de l'étranglement (51) fonctionnant en régime hypercritique et l'extrémité du moteur (4L)), située du côté de la sortie de l'écoulement, sont reliées directement a l'espace extérieur. 7. Régulateur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 caractérisé par le fait que le troisième étranglement (53) monté en série avec le moteur C40), et prévu pour le réglage de lo vitesse de ce même moteur est constitué de façon à pouvoir être réglé.