Brevet FR2372980A1 — publié le 19780630

La présente invention est relative à une installation hydraulique comprenant un puits de liquide, une source de liquide sous pression et entre eux une valve pour régler l'écoulement de liquide allant au puits, cette valve étant commandée par un transducteur de commande par impulsion qui envoie des impulsions de commande de fréquence variable à la valve. Cette installation a un grand intérêt surtout dans les asservissements hydrauliques pour régler la course d'un piston dans un servo-moteur, mais elle peut être utilisée également pour des écoulements plus continus,tels que l'écoulement du combustible d'une chambre de combustion, par exemple dans une turbine à gaz. Pour réguler l'écoulement d'un liquide, le procédé le plus naturel normalement consiste à utiliser une valve commandée analogiquement, par exemple une valve à tiroir. Bien que ce soit en principe la chose la plus facile à faire,en pratique, une valve à tiroir est un dispositif plutôt compliqué qui nécessite une précision de fabrication très contraignante, les moyens de commande d'un tel dispositif étant eux aussi également compliqués. L'invention fait appel à une valve commandée numériquement, c'est-à-dire du type tout ou rien, par exemple une électrovalve qui peut être commandée par une série d'impulsions de fréquence variable . Mais la commande par impulsion soulève des difficultés quand l'écoulement de liquide à contrôler peut atteindre une valeur nulle,puisque la résolution de la commande par impulsion et donc la précision et la stabilité de l'installation sont mauvaises quand la fréquence des impulsions tend vers zéro. Suivant l'invention, pour obtenir une régulation continue de l'écoulement au puits entre un écoulement de valeur maximumetun écoulement de valeur nulle, l'installation comprend des premiers moyens d'étranglement montés dans le conduit qui relie la source et le puits et une vidange,ayant des seconds moyens d'étranglement,qui communique avec le conduit en amont des premiers moyens d'étranglement. En munissant l'installation d'une vidange, et le cas échéant de moyens d'amortissement pour égaliser la pression, on obtient un écoulement nul à une fréquence d'impulsion bien définie,supérieure à zéro. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple La figure 1 illustre une installation à une voie, tandis que La figure 2 illustre une installation à deux voies. A la figure 1 un puits 1 de liquide sous pression est chargé par une pompe 2 par l'intermédiaire d'une valve 3 de régulation. Cette valve est une électrovalve commandée par un transducteur 4 à impulsions qui fournit une série d'impulsions de fréquence variable Des moyens 6 d'étranglement et un clapet 11 anti-retour sont montés dans le conduit 5 entre la valve 3 et le puits 1. En outre,une vidange,munie de moyens 8 d'étranglement, et un réservoir sous pression,affectant la forme d'une cloche 7, communiquent avec le conduit. Le transducteur 4 à impulsions est commandé par un régulateur 9 à l'une des entrées 21 duquel arrive la valeur de consigne, tandis qu'à l'autre entrée du regula- teur arrive la valeur réelle en provenance du puits 1 par l'intermédiaire d'une ligne 10. Pour une électrovalve 3 entièrement ouverte, les pressions P indiquées et les coefficients d'écoulement o( indiqués dans la valve et dans les moyens d'étranglement donnent les écoulements Q de liquide suivants Ecoulement dans l'électrovalve Ecoulement vers la vidange Ecoulement vers la cloche sous pression Ecoulement vers le puits 1 A l'équilibre on a : Qo Q1 + Qr + En choisissant correctement les moyens d'étranglement et la dimension de la cloche sous pression en fonction de la dimension de l'électrovalve, l'écoulement vers le puits 1 quand la fréquence des impulsions provenant du transducteur 4 allant à l'électrovalve tend vers une certaine valeur bien définie,supérieure à zéro. L'équilibre est atteint quand tout l'écoulement qui passe dans la valve 3 est vidangé en traversant les moyens 8 d'étranglement, l'écoulement passant dans les moyens 6 d'étranglement étant ainsi nui. L'installation illustrée à la figure 1 est destinée à un écoulement unidirectionnel et peut être utilisé par exemple pour commander un écoulement de combustible,auquel cas le puits 1 peut être un brûleur 1 d'une chambre de combustion. S'il n'est pas nécessaire de commander l'écoulement jusqu'à ce qu'il prenne une valeur nulle et si en outre on peut s'accommoder d'une certaine pulsation de l'écoulement, on peut simplifier quelque peu l'installation en omettant la cloche 7. La figure 2 illustre une installation à deux voies, auquel cas le puits l-peut être un servo-moteur pour,par exemple, une grande valve de régulation ou le puits peut être un vérin de levage dans un élévateur hydraulique ou autre machine semblable. A la figure 2 on a utilisé les mêmes références pour l'écoulement d'arrivée qu'à la figure 1. L'écoulement de retour s'effectue dans un conduit 12 qui inclut une vàlve 13 de régulation, des moyens 15 d1étrangle- ment et un clapet 16 anti-retour. Une cloche 14 de pression communique avec le conduit 12 et celui-ci communique avec l'entrée de la voie d'arrivée par l'intermédiaire de moyens 17 d'étranglement. L'électrovalve 13 est commandée par un transducteur 4' de commande par impulsions du même type que la valve 3 et ayant une fréquence variable commandée par le régulateur 9. En considérant les quantités qui s'écoulent dans les diverses parties de la voie de retour de la même manière que cela a été fait pour la voie d'arrivée suivant la figure 1, le conduit transversal comportant les moyens 17 d'étranglement jouant alors le même rôle que la vidange correspondante ayant les moyens 8 d'étranglement dans la voie d'arrivée, on voit que l'on obtient un écoulement nul dans les moyens 15 d'étranglement pour une certaine fréquence d' z pulsion faible en provenance du transducteur 4', l'écoulement dans la valve 13 étant alors compensé par celui dans les moyens 17 d'étranglement. Les transducteurs- 4 et 4' à impulsions sont commandés de manière appropriée par le même régulateur 9, de sorte que, en fonction de la polarité du signal de régulation provenant du régulateur 9 et de la commande correspondante du puits 1 dans l'une ou l'autre direction, la fréquence de l'un ou de l'autre des régulateurs 4 ou 4' est augmentée à partir de la valeur minimale. Ceci est indiqué par l'introduction de diodes 19 et 20 sur les entrées des transducteurs à impulsions. I1 est clair que l'installation fonctionne constamment avec un certain écoulement de fuite dans les moyens 8 d'étranglement et dans la valve 13, ce qui cependant doit être considéré comme parfaitement normal pour une installation de commande. En dimensionnant correctement les valves et les moyens d'étranglement, on peut diminuer beaucoup cet écoulement de fuite. Mais un écoulement de fuite restreint d'une manière très stricte correspond normalement à une installation de commande plus lente. La vitesse et la précision de l'installation sont influencées également par les longueurs des impulsions des transducteurs 4 et 4'. Cette longueur des impulsions est déterminée quand les transducteurs ont des dimensions données et la régulation est d'autant plus fine que les impulsions sont plus brèves. Néanmoins, les durées d'ouverture et de fermeture des valves 3 et 13 imposent une limite inférieure à la longueur des impulsions. Ces durées imposent également des limites supérieures à la fréquence des impulsions de sorte quine certaine fréquence élevée d'impulsion corresponde S une ouverture totale de la valve correspondante. Les clapets 11, 16 anti-retour sont montés en opposition l'un par rapport à l'autre. REVENDICATIONS 1) Installation hydraulique comprenant un puits (1) de liquide, une source (2) de liquide sous pression et entre eux une valve (3) de régulation pour commander l'écoulement allant au puits, cette valve de régulation étant commandée par un transducteur de commande à impulsions qui envoie les impulsions de commande de fréquence variable à la valve de régulation, caractérisée en ce que, pour réguler de manière continue l'écoulement qui va au puits entre un écoulement de valeur maximum à un écoulement de valeur nulle, l'installation comprend des premiers moyens (6) d'étranglement dans un conduit (5) entre la source (2) et le puits (1) et une vidange,avec des seconds moyens (8) d'é tranglement,communiquant avec ce conduit en amont des moyens (6) d'étranglement. 2) Installation hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par un réservoir (7) sous pression en communication avec le conduit (5) pour obtenir un écoulement de liquide sans pulsation 3) Installation hydraulique suivant la revendication 2, dans lequel le puits (I) est un dispositif collecteur de liquide, par exemple un servo-moteur, caractérisée par un conduit (12) de vidange comprenant des moyens (15) d'étranglement et une valve (13) de vidange commandée par impulsion et montée en pa rallèhe avec le conduit (5) pour fournir du fluide au puits, un réservoir (14) sous pression étant en communication avec le conduit (12) de vidange. 4) Installation hydraulique suivant la revendication 3, caractérisée par des clapets (11, 16) anti-retour sur les conduits (5, 12) allant et partant du puits (1), ces clapets antiretour étant montés en opposition l'un par rapport à l'autre. 5) Installation hydraulique suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le conduit (12) de vidange communique avec la source (2) de liquide par l'intermédiaire de moyens (17) d'étranglement.