Brevet FR2184389A1 — publié le 19731228

La présente invention, due à BARKAN Mark Solomonovich, GOLUBEV Vladimir Alexandrovich, ANTIPENKO Vasily Pavlovich et MAEVSKAYA Tata ana Nikolaevna, concerne les systèmes de commande discontinuedes opérations et des installations technologiques et,plus particulièrement, les dispositifs de commande automatique à distance des actionneurs dans les installations technologiques et peut s'utiliser pour la conduite des systèmes dont la commande implique des lignes de liaison longues et un grand nombre d'actionneurs, comme c'est le cas des champs d'exploitation de pétrole et de gaz, des raffineries et des usines chimiques, de l'industrie minière, ainsi que dans d'autres systèmes télémécaniques industriels ; le domaine où la présente invention peut être le plus efficace est celui qui impose un équipement antidéflagrant, par exemple dans les mines de charbon automatisées. I1 existe des dispositifs de commande automatique à distance au moyen de signaux discontinus de niveau de potentiel différent, transmis par des lignes de liaison. Ces dispositifs ont au moins deux canaux de commande servant à les relier à au moins deux lignes de liaison destinées à transmettre les signaux de commande provenant du pupitre de commande, la sélection de l'unité à commander résultant de la combinaison appropriée de signaux, émis dans les lignes de liaison. Le but de la présente invention est de remédier aux désavantages des dispositifs existants. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de commande automatique à distance des actionneurs dans les installations technologiques qui, pour la même quantité de lignes de liaison que dans les dispositifs existants, serait capable de commander un nombre sensiblement accru d'actionneurs. Le but proposé est atteint par le fait que, dans le dispositif de commande automatique à distance des actionneurs dans les installations technologiques dans lequel l'organe de commande de chacun desdits actionneurs est relié par au moins deux canaux de commande à au moins deux lignes de liaison servant à transmettre les signaux de commande en provenance du pupitre de commande, selon l'invention, le nombre des canaux de commande à relier aux lignes de liaison et la séquence des signaux de commande transmis par les lignes de liaison à partir du pupitre de commande vers les canaux de commande sont adaptés en fonction du nombre des lignes de liaison et de celui des actionneurs à commander de manière à obtenir des combinaisons non répétées de liaisons qui diffèrent entre elles par l'ordre de commutation des canaux sur les lignes de liaison choisies ou, pour un même ordre, par la séquence temporelle des signaux de commande transmis par les lignes de liaison choisies, le nombre de telles combinaisons étant égal à celui des actionneurs à commander, donné par la formule n m = , où : m est le nombre des actionneurs à commander; (n-t) n, le nombre des lignes de liaison ; t, le nombre des canaux de commande. Le dispositif ainsi conçu permet d'avoir un nombre considérablement augmenté d'actionneurs à commander pour un nombre constant de lignes de liaison. Il est avantageux que ledit dispositif utilise des organes de commande à tiroirs comportant chacun des tiroirs à éléments de distribution, reliés entre eux au moyen de canaux, le nombre desdits tiroirs dans un seul dispositif à tiroirs étant inférieur d'une unité à celui des canaux de commande raccordés audit dispositif à tiroirs, que l'enceinte à faible section du premier tiroir communique directement avec le premier canal de commande, que l'enceinte à faible section de chaque tiroir suivant communique par l'enceinte commune du tiroir précédent avec la conduite de vidange, que l'enceinte à forte section du même tiroir communique par son propre élément de distribution avec le canal de commande respectif et que la sortie du dispositif à tiroirs soit le canal relié à l'enceinte commune du dernier tiroir. L'enceinte à faible section de n'importe lequel des tiroirs, sauf le premier et le dernier, peut recevoir un piston supplémentaire, l'enceinte formée par ledit piston et le corps du tiroir étant en communication avec l'enceinte à faible section du tiroir suivant. Dans ce qui suit, la présente invention est explicitée par des exemples de réalisation et les dessins, dont la fig. 1 représente le schéma synoptique du dispositif de commande automatique à distance des actionneurs, selon l'invention la fig. 2, la vue de dessus en coupe de l'organe de commande à tiroirs la fig. 3, la vue par devant en coupe suivant III-III de la fig. 2 du même organe de commande à tiroirs. Le dispositif de commande automatique à distance des actionneurs dans les installations technologiques selon l'invention comprend des canaux de commande 1, 2, 3 et 4; 5, 6, 7 et 8 9, 10,- Il et 12 ; 13, 14, 15 et 16 ; 17, 18, 19 et 20 servant à relier des organes de commande 21, 22, 23, 24 et 25 respectivement des actionneurs 26, 27, 28, 29 et 30 à des lignes de liaison 31, 32, 33, 34, 35 et 36. Ces dernières se trouvent en communication avec un pupitre de commande 37. Le nombre des canaux de commande à associer à un seul actionneur,tout comme celui des lignes de liaison à relier au pupitre de commande 37,est déterminé par la quantité des actionneurs d'une installation technologique donnée à raccorder audit pupitre de commande 37. Dans ce cas, le nombre des canaux de commande et celui des lignes de liaison sont interdépendants. La quantité maximale des canaux de commande est égale au nombre des lignes de liaison. Pourtant, cela conduit à construire des dispositifs de commande plus compliqués dont le nombre d'entrées se trouve ainsi porté au maximum. Pour pouvoir utiliser des dispositifs de commande plus simples, il est possible de réduire le nombre des canaux de commande réunissant l'organe de commande de chaque actionneur aux lignes de liaison, mais cela implique un nombre augmenté des lignes de liaison. Le nombre des lignes de liaison à adopter est fonction de celui des actionneurs à commander à partir du pupitre de commande 37 et de celui des canaux de commande pouvant être reliés à chaque organe de commande associé à un actionneur donné. Dans chaque cas particulier, le nombre optimal des canaux de commande est choisi de manière à remplir les conditions de fiabilité, de simplification de tous les éléments du circuit de commande (surtout des organes de commande) et d'abaissement de coût de ces derniers. La liaison entre les canaux 1 à 20 et les lignes de liaison 31 à 36 s'opère de façon à former des combinaisons non répétées qui diffèrent entre elles par l'ordre de commutation d'au moins deux canaux ou, pour un même ordre de commutation, par la séquence dans le temps des signaux de commande, transmis par des lignes de liaison choisies. Dans ce qui suit, on trouvera l'exemple d'une liaison réalisée entre cinq organes de commande 21 à 25 et six lignes de liaison 31 à 36 au moyen de quatre canaux de commande dont dispose chacun desdits organes. L'organe de commande 21 est relié par les canaux 1 à 4 respectivement aux lignes 33, 34, 31 et 32. L'organe de commande 22 est relié par les canaux 5 à 8 respectivement aux lignes 34, 31, 33 et 32 ; l'organe de commande 23 est relié par les canaux 9 à 12 respectivement aux lignes 35, 31, 34 et 32 ; ltorgane de commande 24 est relié par les canaux 13 à 16 respectivement aux lignes 34, 31, 35 et 36 ; l'organe de commande 25 est relié par les canaux 17 à 20 respectivement aux lignes 35, 34, 31 et 36. Pour enclencher l'organe de commande 21, on émet à partir du pupitre de commande 37 quatre signaux consécutifs par les lignes de liaison 33, 34, 31 et 32, la séquence des signaux appliqués auxdites lignes de liaison étant conforme au numérotage ci-dessus de ces lignes, c'est-à-dire que le premier signal arrive sur la ligne 33, le deuxième, sur la ligne 34, le troisième, sur la ligne 31 et le quatrième, sur la ligne 32. D'une manière analogue, pour enclencher l'organe de commande 22, on émet quatre signaux sur les lignes de liaison 34, 31, 33 et 32 ; pour enclencher l'organe de commande 23, sur les lignes de liaison 35, 31, 34 et 32 ; pour enclencher l'organe de commande 24, sur les lignes de liaison 34, 31, 35 et 36 ; pour enclencher l'organe de commande 25, sur les lignes de liaison 35, 34, 31 et 36, lesdites lignes de liaison de chaque organe étant attaquées dans l'ordre correspondant au numérotage cidessus desdites lignes. Certains des organes de commande peuvent être reliés aux mêmes lignes de liaison ; c'est ainsi que les organes 21 et 22 sont reliés aux lignes de liaison 31 à 34 et que les organes 24 et 25 sont reliés aux lignes de liaison 31, 34 à 36 ; mais ces liaisons se distinguent par l'ordre de commutation et, partant, par la séquence temporelle des signaux. Comme indiqué dans l'exemple considéré, le premier signal vient sur l'organe 21 par la ligne 33 et sur l'organe 22, par la ligne 34. D'une façon analogue, le troisième signal attaque l'organe 24 par la ligne 35 et l'organe 25, par la ligne 31. Ainsi, en combinant différemment les lignes de liaison et en adoptant un ordre différent de leur branchement sur les or ganes de commande et par le fait même, diverses séquences temporelles de signaux, on peut actionner à volonté n'importe lequel des actionneurs 26 à 30 ainsi que raccorder au pupitre de commande 37 un nombre d'actionneurs augmenté par rapport aux dispositifs de commande automatique à distance existants. Pour arrêter tout actionneur, il suffit d'appliquer une séquence quelconque de signaux de commande par des lignes de liaison auxquelles est raccordé l'actionneur à débrancher considéré. Ainsi, le nombre des organes de commande qui peuvent être reliés simultanément au pupitre de commande se détermine par l'expression n m = (n-t) où : m est le nombre des organes de commande à relier, n est le nombre des lignes de liaison utilisées, t, le nombre des canaux de commande utilisés. En posant n = 6 et t = 4, on a m = 360. En variante, le dispositif selon l'invention peut être hydraulique, et il est avantageux alors que les organes de commande soient du type à tiroirs comportant chacun des tiroirs 38, 39 et 40 (fig. 2) avec éléments de distribution 41, 42 et 43, reliés entre eux, et que le nombre des tiroirs dans un dispositif à tiroirs unique soit inférieur d'une unité à celui des canaux de commande. Dans l'exemple en question, pour t = 4, les tiroirs sont au nombre de 3. Les éléments de distribution comprennent chacun un siège 44 (fig. 3) et une douille 45 sollicitée par un ressort 46. Les pistons 47, 48 et 49 (fig. 2) de chacun des tiroirs 38 à 40 et le boitier 50 de l'organe de commande forment des enceintes à faible section 51, 52 et 53 et des enceintes à forte section 54, 55 et 56 où sont logés des ressorts 57, 58 et 59. Les surfaces conjuguées des éléments de distribution et des pistons sont rendues étanches (les joints d'étanchéité ne sont pas figurés sur le dessin). Les entrées de l'organe de commande à tiroirs sont constituées par des canaux 60, 61, 62 et 63 reliés à des canaux 1, 2,3 et 4 (fig. 1),spi l'on suppose que ledit organe de commande est en coopération avec un actionneur 10. Le reste des organes de commande (6 à 9) ont une conception identique. I1 est à remarquer ici que les canaux 60, 61, 62 et 63 de chacun deux communiquent dans l'ordre ci-dessus avec les premier, deuxième, troisième et quatrième canaux de commande de chacun desdits organes de commande 6 à 9, c'est-à-dire que dans le cas de l'organe 8, par exemple, le canal 60 serait en liaison avec le canal de commande 30, le canal 61, avec le canal 31, le canal 62, avec le canal 32 et le canal 63, avec le canal 33. Le canal 60 communique avec l'enceinte 51 du tiroir 38 le canal 61 communique avec l'enceinte 64 sous la douille 45 de l'élément de distribution 41 ; le canal 62 communique avec l'enceinte 65 de l'élément de distribution 42 ; le canal 63 communique avec l'enceinte 66 de l'élément de distribution 43. De plus, l'enceinte à faible section 52 du tiroir 39 communique par le canal 67 avec l'enceinte 68 du tiroir 38 l'enceinte à faible section 53 du tiroir 40 communique par le canal 69 avec l'enceinte 70 du tiroir 39 et l'enceinte 71 du tiroir 40 communique avec le canal 72 servant de canal de sortie à l'ensemble du dispositif de commande. L'enceinte à forte section 54 du tiroir 38 est reliée par le canal 73 à l'enceinte 64 de son propre élément de distribution 41 ; l'enceinte à forte section 55 du tiroir 39 communique par le canal 74 avec l'enceinte 65 de l'élément de distribution 42, l'enceinte à forte section 56 du tiroir 40 étant en communication par le canal 75 avec l'enceinte 66 de l'élément de distribution 43. Dans l'enceinte à faible section 52 du tiroir 39, il y a un piston supplémentaire-76, et une enceinte 77, formée par ledit piston 76 et le boîtier 50, communique par le canal 78 avec l'enceinte à faible section 53 du tiroir 40. Les enceintes communes 79, 80 et 81 des tiroirs 38 à 40 communiquent avec une conduite de vidange 82. L'organe de commande à tiroirs considéré fonctionne de la façon suivante. Au départ, lorsque dans les canaux 60 à 63 il n'y a pas de fluide actif sous pression, les pistons 47 à 49, poussés par les ressorts 57 à 59, sont décalés de manière que les enceintes existant dans l'organe de commande soient reliées comme décrit ci-dessus. La séquence des signaux à l'entrée de l'organe de commande à tiroirs est celle que l'on vient d'indiquer. Le signal arrive d'abord sur le canal 60, et le piston 47 se déplace alors en surmontant la résistance du ressort 57. En même temps que le piston, la douille de l'élément de distribution 41 subit un certain déplacement de manière à établir la communication entre l'enceinte 64 et l'enceinte 68. Par le canal 73, le fluide actif arrive de l'enceinte 54 à l'enceinte 64 sous la douille de l'élément de distribution 41 qui, dans cette position du piston 47, communique avec l'enceinte 68 et, par le canal 61, avec la conduite de vidange. Ensuite, un signal vient par le canal 61 dans l'enceinte 64 qui, par le canal 67, communique avec l'enceinte 52 du fait de la position extrême droite prise par l'élément de distribution 41, et le piston 48 subit un mouvement en surmontant la résistance du ressort 58. Le fluide actif est refoulé par le canal 74 de l'enceinte 55 à l'enceinte 65 et, de là, au canal 62 communiquant à ce moment avec la conduite de vidange. Lorsque le piston 48 se trouve à l'extrême droite, les enceintes 65 et 70 communiquent ensemble et le canal 74 réunit l'enceinte 55 à l'enceinte 80 qui communique avec la conduite de vidange 82. Le troisième signal de commande arrive sur le canal 62 communiquant avec l'enceinte 65 ; dans ce cas, étant donné que le piston 48 et l'élément de distribution 42 sont à l'extrême droite, le fluide actif, après avoir pénétré par le canal 69 dans l'enceinte 53, fait déplacer le piston 49 qui surmonte la résistance du ressort 59 et chasse le fluide actif de l'enceinte 56 par le canal 75 et l'enceinte 66 vers le canal 63 en communication avec la conduite de vidange. Lorsque le piston 49 prend la position extrême droite, les canaux 63 et 72 sous la douille entrent en communication. Le quatrième signal vient sur le canal 63 qui communique avec le canal 72 et,de cette façon, l'organe de commande à tiroirs délivre un signal qui vient s'appliquer à l'entrée de l'actionneur 26. De plus, par le canal 69, le fluide actif arrive dans l'en- ceinte 77, ce qui a pour effet de maintenir à l'extrême droite le piston 48 même si les canaux 60 et 61. tout comme l'enceinte 52, sont reliés à la conduite de vidange. Pour rappeler l'organe de commande à la position de départ où le canal 72 communique avec la conduite de vidange,il faut relier à cette conduite soit les canaux 63 et 62, soit tous les canaux 60 à 63 dans un ordre quelconque. Si la séquence des signaux arrivant sur les canaux 60 à 63 est autre, l'organe ne fonctionne pas. Supposons que le premier signal vienne soit sur la canal 61, soit sur le canal 62, soit sur le canal 63. Au départ, ces canaux communiquent avec les enceintes à forte section 54 à 56 par les enceintes 64 à 66 sous les douilles des éléments de distribution 41 à 43 et le fluide actif vient bloquer lesdits éléments. Si ensuite, on applique un signa-l au canal 60, le déplacement du piston 47 n'aura pas lieu, étant donné la différence de sections des enceintes 51 et 54 et, par conséquent, on n'aura pas de signal à la sortie de l'organe. L'organe de commande à tiroirs ainsi conçu permet d'augmenter de n! fois le nombre d'actionneurs commandés par un nombre donné de lignes de liaison. Ces organes sont simples et économiques. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande automatique à distance des actionneurs dans les installations technologiques, dans lequel l'organe de commande de chaque actionneur est relié par au moins deux canaux de commande à au moins deux lignes de liaison servant à transmettre les signaux de commande à partir du pupitre de commande, caractérisé par le fait que le nombre des canaux de commande à relier aux lignes de liaison ainsi que la séquence des signaux de commande à transmettre par lesdites lignes de liaison depuis le pupitre de commande vers les canal de commande sont adaptés en fonction du nombre des lignes de liaison et de celui des actionneurs à commander de manière à obtenir les combinaisons non répétées de liaison qui diffèrent entre elles par l'ordre de commutation des canaux sur les lignes de liaison choisies, et pour un même ordre de commutation, par la séquence temporelle des signaux de commande émis sur les lignes de liaison appropriées, le nombre de telles combinaisons étant égal à celui des actionneurs à commander donné par la formule n m = ~~~~~~ (n - t) ! où : m est le nombre des actionneurs à commander, n est le nombre des lignes de liaison, t est le nombre des canaux de commande. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise des organes de commande à tiroirs comportant chacun des tiroirs avec éléments de distribution, reliés entre eux, le nombre de tiroirs dans un seul organe à tiroirs étant inférieur d'une unité à celui des canaux de commande reliés audit organe à tiroirs, que l'enceinte à faible section du premier tiroir communique directement avec le premier canal de commande, que l'enceinte à faible section de chaque tiroir consécutif est reliée par l'enceinte commune du tiroir précédent à une conduite de vidange, que l'enceinte à forte section du même tiroir communique par son propre élément de distribution avec le canal de commande respectif et que la sortie de l'organe à tiroirs est constituée par un canal relié à l'enceinte commune intérieure du dernier tiroir. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'enceinte à faible section de n'importe quel tiroir, sauf le premier et le dernier, reçoit un piston supplémentaire et que l'enceinte formée par ledit piston et le boîtier du tiroir communique avec l'enceinte à faible section du tiroir suivant.