Brevet FR2151019A1 — publié le 19730413

L'invention concerne un commutateur fluidique d'approche comportant une buse annulaire et une embouchure de conduit située à l'intérieur de celle-ci, en combinaison avec un dispositif d'entrée de signal réagissant à des pressions différentes de fluide,commutateur dans lequel les filets intérieurs du ået qui sort de la buse annulaire se réunissent à peu près en cloche à une distance déterminée de la buse en l'absence d'un objet et délimitent un espace situé devant l'embouchure du conduit et où règne une basse pression d'écoulement détermi nde, tandis que lorsque le jet atteint un objet situé à une distance déterminée de la buse, les filets s'écartent radialement l'un de l'autre vers l'extérieur, les filets intérieurs libérant une communication qui va de l'espace à basse pression d'écoulement à un espace à plus forte pression d'écoulement qui est limité par la paroi de l'objet et par les filets intérieurs du jet qui s'écartent radialement l'un de l'autre le long de la paroi. Des commutateurs d'approche du genre cidessus sont connus. le fonctionnement d'un tel commutateur est expliqué à propos des figures 1 et 2 qui montrent le commutateur en coupe longitudinale. Sur la figure 1, un jet d'air 2 sortant d'une buse annulaire arrive dans l'atmosphère et constitue un jet creux au voisinage de la sortie de la buse, des filets intérieurs 3 délimitant un espace 4 vers lequel l'afflux d'air atmosphCEique est plus empêché que sur les côtés extérieurs du jet. Par suite, il se constitue dans l'espace 4 une plus basse pression qu'à la périphérie extérieure du jet. Etant donné la moindre pression qui règne dans l'espace 4, les filets intérieurs 3 du iet sont attirés vers l'intérieur de sorte qu'ils s'approchent l'un de l'autre en forme de calice.Si aucun objet ne se trouve à une distance déterminée de la buse annulaire et ne reçoit le jet, le jet prend une forme conique délimitant une bulle" n OÙ règne une dépression et qui s'étend en aval de la buse jusqu'au point 5 où les filets intérieurs du jet se rencontrent. Si l'on approche du jet 2 un objet présentant une surface solide 6, les jets arrivant sur la surface 6 s'écartent radialement vers l'extérieur (figure 2). A mesure que la surfa- ce 6 s'approche de la buse annulaire 1, le point 5 se déplace en direction de la surface 6 jusqu'à ce que l'espace 4 soit relié à un espace qui est limité par la surface 6 et les filets intérieurs qui s'écartent radialement le long de la surface 6. Par suite, la pression augmente dans l'espace 4. Cette augmentation de pression est transmise en tant que signal de oommande, par l'intermédiaire d'une embouchure de conduit 1' située à l'intérieur de la buse annulaire 1, à un dispositif de signalisation réagissant à des pressions différentes (par exemple un amplificateur à membrane), non représenté sur la figure 1 et qui amorce un processus de commutation quand la pression dans la "bulle" subit une variation notable. La distance entre la surface 6 et la buse annulaire 1 pour laquelle la variation de pression qui se produit dans la "bulle* est suffisante pour déclencher un processus de commutation dépend, dans les conuta- teurs d'approche connues, du diamètre et de la forme de la buse et de la nature du jet d'air.Ainsi, il peut s'agir d'un Jet d'air comportant des filets laminaires ou des filets qui exécutent un mouvement tourbillonnant autour de l'axe du jet. Les parois de sortie de la buse peuvent être cylindriques ou être dirigées coniquement vers l'extérieur ou vers l'intérieur. Un point commun à tous les commutateurs d'approche connus est que le jet d'air sortant enferme une "bulle" où règne une dépression qui augmente lorsque le jet atteint un objet. Sur la figure 3, on a représenté la variation de pression du signal de commande en fonction de la distance x entre la surface 6 d'un objet et la buse annulaire.dans les commutateurs d'approche connus du genre ci-dessus, sous la forme d'un graphique de pression. En fonction de la distance x à la surface 6, le commutateur de pression se trouve dans trois états appelés I à III. Dans la zone d'approche I, aux grandes distances de la surface 6, il règne dans la "bulle" du jet une dépression déterminée pratiquement constante. Dans la zone d'approche III, aux petites distances entre la surface 6 et la buse, il règne dans la "bulle" du jet une surpression déterminée pratiquement constante. Si l'on approche la surface 6 de la buse 1 dans une mesure telle qu'entre la surface 6 et le jet 2 il se constitue une pression dynamique, la pression du signal de commande augmente à mesure que la surface 6 approche de la buse annulaire. Dans la zone d'approche II qui est importante pour la fonction du commutateur connu, il se produit une augmen station relativement lente de pression, depuis la dépression qui existe dans la zone d'approche I jusqu'à la surpression qui existe dans la zone d'approche III, de sorte qu'on ne peut pas obtenir un point de commutation exact pour une distance déterminée x entre la surface 6 et la buse 1. Les commutateurs d'approche connus n'ont donc pas un comportement numérique. L'invention a pour but de perfectionner les commutateurs d'approche connus, par des dispositions constructives simples de façon telle qu'il présentent un comportement numérique, donc que lorsque la surface 6 d'ur: objet approche de la buse annulaire jusqu'à une distance déterminée on puisse mesurer dans la "bulle" une augmentation rapide de pression et qu'à une distance déterminée de l'objet qui s'est à nouveau éloigné de la buse, on puisse mesurer une diminution rapide de pression et que le commutateur présente une hystérésis de commutation déterminée. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'avant la sortie du conduit sont placées des parois présentant des portions de surface le long desquelles des filets intérieurs du jet collent en vertu de l'effet de paroi bien connu en l'absence d'objet, l'espace à basse pression étant subdivisé en deux espaces délimités par les filets intérieurs et dont seul l'espace tourné vers la buse annulaire communique avec l'embouchure du conduit. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 3 décrites ci-dessus concernent des dispositifs connus. Les figures 4 à 6 montrent schématiquement en coupe longitudinale des exemples de réalisation de l'invention. La figure 7 représente la variation de pression du signal de commande d'un commutateur d'approche selon l'invention en fonction de la distance x entre un objet et la buse annulaire. Sur la figure 4, devant la buse annulaire du commutateur d'approche selon l'invention se trouve une saillie cylindrique 9 disposée coaxialement à la buse et qui a un diamètre un peu inférieur au diamètre intérieur de la buse de sorte que les surfaces extérieures cylindriques 10 sont en retrait d'une distance h relativement aus surfaces intérieures 11 de la buse 8. Près de l'ouverture de sortie de la buse annulaire 8, la saillie 9 présente des conduits 12 qui relient l'embouchure 13 à l'espace situé immédiatement avaX la sortie de la buse et aux portions des surfaces cylindriques 10 qui sont tournées vers la sortie de la buse. Si un jet d'air sort de la buse annulaire 8 et s > il ne se trouve dans la zone de mesure du commutateur aucun objet sur lequel le jet arrive et s'écarte radialement, les filets intérieurs du jet arrivent au point 10 sur les surfaces cylindriques extérieures de la saillie 9 en vertu d'un effet de paroi. Par la suite, les filets intérieurs du jet se rencontrent au point 14 et délimitent un espace qui est subdi- visé par la saillie 9 en deux espaces partiels 15, 16.Si une surface 17 d'un objet approche du jet qui sort de la buse 8, à une distance déterminée xm entre l'objet et la buse, les filets intérieurs du jet s'écartent brusquement de la surface cylindrique de la saillie 9, c'est-à-dire que l'effet de paroi est soudain supprimé et l'espace partiel 16 est relié, conjointement avec l'embouchure 12 et l'espace partiel 15 placé en amont à un espace 18 où règne une plus haute pression et qui est limité par la surface 17 et par les filets intérieurs du jet qui s'écartent radialement vers l'extérieur le long de la surface 17.Si l'on éloigne à nouveau la surface 17 de la buse annulaire 8, les filets intérieurs du jet se rapprochent à nouveau et la pression dans la région de la saillie diminue dans une mesure telle qu'à une distance déterminée xn, un peu plus grande que la distance xm, les filets intérieurs collent à nouveau brusquement à la surface cylindrique 10, ce qui cause une chute rapide de pression dans l'espace partiel 16. Selon la figure 6, la saillie peut aussi etre formée d'une saillie conique dont les surfaces circonférentielles peuvent se raccorder directement aux parois intérieures de la buse annulaire et se resserrent de façon déterminée dans le sens d'écoulement. Sur la figure 7, on a représenté la variation de pression des signaux de commande d'un commutateur d'approche selon l'invention. Quand la surface 17 s'est approchée de la buse 8 jusqu'à la distance xm, la pression dans la "bulle" augmente instantanément d'une valeur négative à une valeur positi ve. Si l'on éloigne à nouveau la surface 6 de la buse annulaire, pour une distance déterminée xn, la pression dans la "bulle" augmente instantanément d'une valeur positive à une valeur néga tire. Ainsi, le commutateur d'approche selon l'invention est régi par une hystérésis de commutation exactement déterminée qui résulte essentiellement de l'effet d'adhérence des filets intérieurs du jet aux parois de la saillie 9. il est évident que l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution de la partie en saillie 9, 9' qui sont représentés sur les dessins et à la disposition des perforations en forme de conduit 12 prévues dans la saillie et qui mènent aur embouchures. Les objets destinés à être détectés par le commutateur selon l'invention sont des objets qui présentent, en face du jet qui s'échappe de la buse annulaire de l'interrupteur d'approche, une surface d'impact suffisamment ferme pour que les filets du jet s'écartent radialement les uns des autres. S'il s'agit d'un jet d'air, la surface d'impact peut aussi être un liquide, Le commutateur d'approche peut alors servir à surveiller la hauteur d'un liquide dans un récipient, REVENDICATIONS 1. Commutateur fluidique d'approche comportant une buse annulaire et une embouchure de conduit située à l'intérieur de celle-ci, en combinaison avec un dispositif d'entrée de signal réagissant à des pressions différentes de fluide, commutateur dans lequel les filets intérieurs du jet qui sort de la buse annulaire se réunissent à peu près en cloche à une distance déterminée de la buse en l'absence d'un objet et délimitent un espace situé devant l'embouchure du conduit et où règne une basse pression d'écoulement déterminée, tandis que lorsque le jet atteint un objet situé à une distance déterminée de la buse, les filets s'écartent radialement l'un de l'autre vers l'extérieur, les filets intérieurs libérant une communication qui va de l'espace à basse pression d'écoulement à un espace à plus forte pression d'écoulement qui est limité par la paroi de l'objet et par les filets intérieurs du jet qui s'écartent radialement l'un de l'autre le long de la paroi, caractérisé par le fait qu'avant la sortie du conduit sont placées des parois présentant des portions de surface le long desquelles des filets intérieurs du jet collent en vertu de l'effet de paroi bien connu en l'absence d'objet, l'espace à basse pression étant subdivisé en deux espaces délimité par les filets intérieurs et dont seul l'espace tourné vers la buse annulaire com unique avec l'embouchure du conduit. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parois sont formées par une saillie s'étendant dans la direction axiale de la buse annulaire et dont la surface périphérique située dans la direction d'écoulement du jet qui sort de la buse annulaire est décalée vers l'intérieur près de la sortie de la buse annulaire, relativement à celle-ci, la saillie présentant au moins une perforation reliée à l'embouchure du conduit et qui débouche à la surface périphérique en amont, dans le sens d'écoulement, du point d'impact des filets intérieurs sur celle-ci. 3 Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces périphériques sont des surfaces cylindriques. 4. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces périphériques sont des surfaces coniques qui convergent dans le sens d'écoulement du jet qui sort de la buse annulaire 5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les surfaces coniques se raccordent aux surfaces intérieures de la sortie de la buse annulaire