Brevet FR2336617A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne un dispositif logique pneumatique à commande mécanique. Les circuits logiques pneumatiques utilisés jusqu'à maintenant ont ete principalement adaptés pour être utilisés avec une source de pression pneumatique à debit continu. Dans ce cas, les valves de commande et l'équipement de distribution sont commandés soit par des sources de pression pneumatique à débit interrompu telles que celles présentées dans le brevet No. 1 578 150 délivre en France par la demanderesse le 7 juillet 1969 et dans lesquelles une carte perforée peut être introduite entre les ouvertures d'entrée et de sortie du dispositif de commande, constituant ainsi effectivement une valve, soit par un dispositif mécanique exigeant un déplacement mécanique pendant le temps nécessaire au codage des données et également l'application d'une force physique positive pour l'exécution de ce déplacement. Certaines réalisations n'exigent qu'une application relativement courte ou instantanée de la force mécanique à exercer sur l'ensemble de distribution pour fournir les données mécaniques d'entrée pour la conversion en données pneumatiques. L'application relativement courte de la force et du déplacement ou instantanée est telle qu'en cas d'utilisation d'un ensemble logique commandé par impulsions, la synchronisation devient tout à fait critique étant donné que la valve de commande doit être dans la position appropriee à la réception de l'impulsion. De plus, l'impulsion doit maintenir sa pression sur la ligne de sortie si la valve est ouverte pendant une période de temps déterminée afin de permettre aux données et aux impulsions de pression appropriées de commander les éléments logiques afin de delivrer des sorties correctes. L'objet principal de la présente invention est donc un dispositif permettant de commander des impulsions pneumatiques d'une durée relativement longue par une entrée mécanique instantanée ou courte. Un autre objet de la présente invention est un dispositif dans lequel I'étanchétte de l'élément de commande d'une valve de commande dans sa position deplacée est assurée par la pression de l'impulsion d'entrée jusqu'au moment ou la pression de l'impulsion diminue après sa période d'utilisation, et maintient l'élément de commande de la valve en position de commande pendant le temps nécessaire à l'utilisation du debit d'impulsions commandées. Une valve comportant un piston est prévue avec des orifices pour des lignes d'entrée et de sortie traversant les parois de la structure de la valve pour pénétrer dans la chambre du piston. La chambre du piston comporte également une ouverture de mise à l'air libre. La configuration intérieure de la paroi ou la surface du piston est telle qu'une bague d'etanchelte ou autre moyen d'etanchelte peut être dispose de façon à isoler une zone contenant l'ouverture.La pression de la ligne d'entree pendant l'application d'une impulsion est alors suffisante, en raison de la différence de pression au piston, par rapport à la pression atmospherique ou pression ambiante s'exerçant à l'ouverture, pour assurer l'etanchelte du piston dans sa position déplacée pendant la periode de temps ou la pression de l'impulsion est suffisamment élevée pour être utile dans le systeme logique pneumatique associe. A mesure que la pression pneumatique décroft à la fin de l'impulsion, la pression différentielle se réduit au point qu'un dispositif de restauration peut assurer à nouveau l'étanchéité du piston en position hermétique.Il existe un moyen pour assurer l'etanchete, similaire à celui décrit cidessus et suffisamment petit pour que la pression exercée par l'impulsion pneumatique contre la zone isolée à l'intérieur du deuxieme moyen d'étan- chélté soit telle qu'elle ne puisse pas surpasser la force du ressort de restauration ou du dispositif de restauration et ainsi puisse éviter l'application d'une impulsion erronée qui serait due à une fuite. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représente un mode de realisation préféré de celle-ci. La figure 1 représente un dispositif logique pneumatique conforme à la présente invention. La figure 2 est une représentation schématique de la force statique de la valve en position normale ou fermee. La figure 3 est une représentation schématique de la force statique de la valve en position ouverte pendant l'application d'une pression élevee et lorsque la force d'actionnement a decru. La figure 1 représente un système logique pneumatique partiel dans lequel une valve est utilisée pour commander les entrées de données d'un élement logique pneumatique classique. Une pompe à diaphragme commande par une came est représentée en 10. La came 12 lorsqu'elle est entratnée en rotation à une vitesse désirée ou par intermittence en réponse à la sollicitation d'un mécanisme d'entrafnement à commande cyclique non représenté et n'entrant pas dans le cadre de la présente invention, entrain le suiveur 14 qui à son tour enfonce le diaphragme 16 dans le compartiment creux 18 de la pompe. Le clapet 20 sollicité par la pression développée par l'enfoncement du diaphragme 18 assure l'etanchelte de la lumiere d'admission 22 comme dans n'importe quel soufflet classique. A mesure que la came 12 provoque la réduction du volume du compartiment creux 18, l'air contenu dans celui-ci est comprimé et force dans les tubes de raccordement 24 et 24'. Le tube de raccordement 24 applique la pression pneumatique à la valve 26 au travers de la lumiere d'admission 28. La lumière d'admission 28 traverse la structure de valve 26 et débouche dans la chambre 30. Celle-ci comporte des nervures d'étanchéité 32 formes dans sa surface plane inférieure. A l'intérieur de la chambre de la valve, se trouve un piston 34 pouvant être entrain par la tige de piston 36. La tige de piston 36 traverse la partie supérieure de l'ensemble de distribution 26. La chambre 30 est raccordee à l'atmosphère ambiante par l'évent 38.Le piston 34 est suffisamment petit pour que la pression dans la chambre et les écoulements de sortie puissent rejoindre l'évent 38 par le bord du piston lorsque celui-ci est en position basse ou que la valve est fermée. La couronne d'étanchéité supérieure 40 est disposée autour de l'évent 38 et de la tige de piston 36. La structure de valve 26 est également traversée par la lumière d'admission 28 et la lumière d'échappement 42. La lumière d'échappement 42 traverse la paroi de la valve et débouche dans la chambre 30. Lorsque le piston 34 ne porte pas contre la couronne d'étanchéité 32, la lumiere 42 communique directement avec l'admission 28. La sortie de pressurisation 44 qui communique avec la lumiere d'échappement 42, permet l'application de gaz sous pression aux éléments logiques pneumatiques 46 et 48. L'élément logique pneumatique 46 utilise l'accroissement de la pression dans la ligne d'échappement ou de pression 44 pour appliquer la membrane 50 contre un élément d'étanchéité 52. Cette action empêche le passage de l'impulsion de pression élevée en provenance de la ligne 24 d'aller au-delà de la membrane d'étanchéité 50.L'élément logique 48 est réalisé d'une manière pratiquement identique à celle de l'élément 46 a l'exception que la ligne d'impulsion de pression 24" communique avec le côte admission de l'élément. Le côté échappement 58 est représenté sur la figure à partir du côté oppose de l'élément logique pour permettre l'application ou non d'une impulsion suivant la commande de l'élément 48. La ligne de commande 44' est représentée en communication avec l'élément pour devier la membrane 62 lorsqu'une impulsion de pression élevée est communiquée par la ligne 44' à la chambre 48. Des éléments logiques supplémentaires ne sont pas représentées mais sont nécessaires pour la formation d'un réseau logique complet. Des exemples de circuits ET et OU pouvant être utilisés dans la présente invention sont présentés dans le brevet des E.U.A No. 3 318 329 ainsi que dans le brevet français cité précédemment. Comme on peut le voir après étude de ce système partiel, la ligne de sortie d'une valve particuliere peut être connectée à plus d'un élément logique. La figure 2 représente les forces agissant sur le piston 34 pendant que celui-ci est en position normale ou fermée contre la bague d'etanchéçté 32. Cet état est représenté dans la figure 1 par la position en traits pleins du piston 34. Les flèches indiquant la direction des forces agissant sur le piston, sont décalées par rapport au centre de gravité du piston ou au centre de la masse de celui-ci pour rendre l'illustration plus claire mais il est évident que les flèches representent des forces schématiques statiques qui, pour une compréhension complète et appropriée de la figure, doivent être appliquées au centre de la masse. Dans la figure 2, PAI represente le produit de la pression pneumatique exercée sur la zone intérieure de la bague d'étanchérte 32 par la surface de la zone référencée AI.W représente le poids du piston et de la tige du piston. Cette force peut être réorientée si la valve est orientée. La pression indiquée par P est la pression manométrique de l'impulsion ou la pression nette au-dessus de la pression atmosphérique ambiante de l'impulsion qui agit sur la petite zone du piston à l'intérieur de la bague d'étanchéTté inférieure 32 de la figure 1. On ne tient pas -compte de la pression ambiante dans la chambre étant donné que celle-ci entratne un équilibrage des forces et il n'est pas nécessaire de la considerer aussi longtemps que les pressions sont considérées comme des pressions manométri ques. Le rapport significatif des forces et du piston 34 et la tige de piston 36 est tel qu'en position normale ou fermée, FSp + W > PAI. Cette condition exprime la situation lorsque l'élasticité du ressort de rappel ou du mécanisme de rappel ajoutée au poids du piston et de la tige est suffisante pour empêcher la pression de l'impulsion d'entrée de décoller le piston de sa bague d' & anchélté 32 et ainsi le passage d'un signal de données logique erroné aux éléments logiques 46 et 48, par exemple. Ainsi, lorsque les forces s'établissent selon ce rapport et qu'aucune force mécanique n'est introduite dans le systeme pour provoquer un déplacement du piston, l'indication transmise au système logique est qu'aucune impulsion n'a traversé l'ensemble de distribution. La figure 3 est une représentation schématique du piston, utilisant les mêmes références que la figure 2. Le seul changement réside dans la référence de zone As. Cette référence concerne la zone délimitée par la bague d'étanchété supérieure. Lorsque le piston se déplace vers le haut et qu'une impulsion de pression est introduite dans la chambre 30 comme dans la figure 1, représentation en tirets, la pression à l'intérieur de la chambre augmente jusqu'à une pression d'impulsion d'état permanent F. Etant donné que P est représenté comme une pression manométrique et que la pression est la cause d'une force opposee égale sur la portion de la face superieure du piston 34 non comprise à l'intérieur de la nervure d'étanchéité supérieure 40, la pression nette est la pression de l'impulsion exercée sur une zone qui correspond à la zone projetée comprise à l'intérieur de la nervure d'étanchéité superieure 40. La zone de la partie étanche supérieure qui est raccordée à la pression atmosphérique est réferencée As. Dans les conditions désirées, c'est-à-dire avec le piston bloque en position haute, l'équation Fsp + W d'étanchéité supérieure, excede la force de restauration plus le poids du piston 34, le piston reste bloqué hermétiquement dans sa position haute.Etant donné que le renvoi coudé qui sollicite le ressort de restauration 64 ne peut agir sur le ressort de restauration 64 que pendant une très courte période de temps par rapport à la durée de l'impulsion de pression, celui-ci ne peut participer d'une maniere substantielle au maintien du piston dans sa position hermétique haute. La figure 4 est une représentation graphique de la pression en fonction du temps. On a également représenté sur le graphique une ligne de pression 60 correspondant à la pression nécessaire à l'équilibre exact des forces Fsp et W. Ainsi, lorsque la pression de l'impulsion excède cette valeur, le piston demeure en position haute. Lorsque la pression tombe en dessous de cette valeur qui assure l'équilibre ou l'étanchéité, la valve est restaure en condition d'étanchéité et permet de mettre la ligne de sortie à la pression ambiante pour purger la pression résiduelle. Cette opération de dépressurisation permet aux éléments logiques de revenir dans leur état non pressurisé. Lorsqu'une entre mécanique est appliquée, une séquence d'événements peut être déclenchée à la suite de l'application de cette entrée mécanique, afin de provoquer la dérivation des données utilisables par un système logique pneumatique. Par exemple, lorsque l'élément 70 se déplace, et par l'intermédiaire de l'élément 66, sollicite le renvoi coudé 68, l'élément flexible 64 constitué d'une lame flexible est tiré vers le haut et grace à une interconnexion avec la tige de piston 36, tire celle-ci ainsi que le piston 34 vers le haut. Simultanément au déplacement de l'élément 70 et du renvoi coudé 68, une source de puissance tel qu'un moteur d'entratnement, par l'intermédiaire d'un embrayage, actionne l'arbre à came sur lequel est fixé la came 12.La came 12 entre alors en rotation, entraînant le suiveur de came 14 vers le bas, celui-ci enfonçant le diaphragme 16 et réduisant le volume de la pompe à soufflet 10. A mesure que la pression croit, elle assure l'étanchéité au clapet 20 qui ferme la lumière d'admission 22. Ceci permet l'augmentation de la pression dans la chambre du soufflet et l'application d'un fluide pressurisé par la ligne 24. La pression dans la ligne 24 est transmise à la chambre 30 de l'ensemble de distribution. Le piston 34 étant déplacé vers le haut, la pression croit dans la chambre 30 et par un desequilibrage des forces décrit en se référant aux figures 3 et 4, assure l'étanchéité en position haute du piston par application de celui-ci contre le joint supérieur.La pression accrue dans la chambre 30 provoque alors un accroissement de pression correspondant à la lumière d'échappement 42 et à la ligne de sortie 44. La ligne de sortie 44 est représentée communiquant avec deux éléments logiques pneumatiques 46 et 48, respectivement, qui sont ensuite raccordés à d'autres éléments pour former un système logique complet. A mesure que la pression de sortie est transmise à partir de la lumière 42, au travers des lignes 44, 44', les diaphragmes 50 et 62, respectivement, passent en position d'étanchéité contre les nervures d'étanchéité 52 et 53. Ainsi, lorsque la valve de retard 54 est ouverte pendant un certain temps à la suite de l'actionnement du piston 34 et de son passage en position haute, la pression qui est toujours généree par le soufflet 10 est également transmise par la ligne 24' et la ligne 24" aux éléments logiques 46 et 48. Etant donné que le piston 34 est dans sa position haute et que la pression pneumatique a été appliquee aux éléments 46 et 48, aucune impulsion de sortie n'apparaît sur les lignes de sortie 56 et 58.Cette information peut à son tour être utilisée pour commander d'autres impulsions logiques pneumatiques ou peut constituer en ellemême la sortie finale du système. Dans le cas d'étanchéou aucune action mecanique n'est exercée sur l'élément 70 et que le renvoi coudé 68 n'est pas déplace, le piston 34' nest pas déplacé. Cependant, cette entrée peut ne pas être la seule appliquée au systeme hors tout et lorsque l'action d'initiation de l'embrayage auquel on s'est référé ci-dessus, provoque la rotation de la came 12, l'action du soufflet est identique. Le piston 34 étant en position d'étanchéité contre la bague d'étanchéité 32, la pression dans la ligne 24 continue à augmenter jusqu'à ce que la valve de retard mécanique soit ouverte, admettant la pression pneumatique dans les lignes 24' et 24". Sans application d'une impulsion de commande pressurisée sur la ligne 44, les diaphragmes 50 et 62 ne passent pas en position d'étanchéité et ainsi une impulsion de pression de sortie peut apparattre sur les lignes de sortie 56 et 58 pour une utilisation logique ultérieure. La pompe à soufflet 10 présente une capacite importante par rapport à la chambre 30 du bloc de distribution et par rapport à d'autres valves similaires dans le système. Un système classique peut présenter un nombre de valves pouvant atteindre 10 à 12 et plus d'une centaine d'elements logiques tels que les éléments 46 et 48. Toutes ces valves et tous ces éléments sont alimentés en pression à partir d'une pompe à soufflet et d'une valve de retard. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif logique pneumatique à commande mécanique caractérisé en cc qu'fol comprend une chambre comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, ainsi qu'un évent pour communiquer avec l'extérieur, un piston pouvant se déplacer dans ladite chambre entre une position de repos et une position de travail, un moyen de déplacement mécanique extérieur à ladite chambre, pour déplacer ledit piston à l'intérieur de celle-ci, un moyen pneumatique pour maintenir ledit piston en position de travail lorsqu'il y a eté amené par ledit moyen de déplacement. 2.- Dispositif selon la revendication 1 comportant en outre un moyen de rappel pour ramener ledit piston à sa position de repos lorsque ledit moyen pneumatique n'agit pas. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2 comportant en outre: un premier joint entourant ledit orifice d'entré et ayant une surface suffisamment petite pour que le produit de la pression exercée par une impulsion pneumatique d'entrée par la surface dudit orifice d'entrée soit inférieur à la force exercée par ledit moyen de rappel, de façon à maintenir ledit piston dans sa position de repos, un second joint entourant ledit évent et ayant une grande surface par rapport a la surface dudit premier joint5 et tel que le produit de la pression exercée par une impulsion pneumatique d'entrée par la surface intérieure audit second joint soit supérieur à la force exercée par ledit moyen de rappel de façon à maintenir ledit piston dans sa position de travail. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit moyen pneumatique commande l'envoi d'impulsions pneumatiques a un système logique pneumatique en réponse à l'action dudit moyen de déplace- ment mécanique, la durée pendant laquelle s'exerce cette action étant courte par rapport à la durée desdites impulsions.