Brevet FR2365106A1 — publié le 19780414

L'invention a pour objet un procédé pour détecter sans contact la présence et éventuellement la position d'un objet, des dispositifs de mise en oeuvre du procédé et leurs applications. Les dispositifs connus de ce genre, (voir par exemple le brevet G.-B. 1 088 085) comprennent un jet de fluide dirigé vers la surface à mesurer et des organes pour recueillir la surpression obtenue, tel qu'un tube coaxial à, et entourant celui d'amenée du fluide. Ces dispositifs manquent de précision ; en effet, le fonctionnement se fait dans un espace qui peut être considéré comme libre, en utilisant des jets non bidimensionnels. Le procédé suivant l'invention et les dispositifs de mise en oeuvre du procédé permettent d'augmenter la sensibilité tout en diminuant la puissance en fluide consommée. Suivant l'invention, pour détecter sans contact la présence et; éventuellement, la position d'un objet, on fait agir deux jets de fluide bidimensionnels plats, concourants au voisinage du passage de l'objet dans un espace confiné au moins partiellement par deux surfaces planes en regard l'une de l'autre et on recueille la pression locale à proximité immédiate de ce confluent, l'intensité de ladite pression étant fonction de la présence et de la position de l'objet. La pression recueillie peut agir sur un transducteur qui indique la présence de l'objet ainsi qu'éventuellement sa position et agit en conséquence pour maintenir ou modifier son déplacement. Le dispositif suivant l'invention comprend deux ajutages bidimensionnels alimentés en fluide sous pression et délivrant deux jets concourants et une prise de pression disposée -entre lesdits ajutages, les ajutages et la prise de pression étant orientés vers l'espace partiellement confine. Suivant une première variante de l'invention l'ori- fice de la prise de pression et les orifices des ajutages sont disposés dans un meme plan. Suivant une deuxième variante de l'invention, l'orifice de la prise de pression est disposée.en retrait du plan des orifices des ajutages. Suivant une troisième variante, l'orifice de la prise de pression est orienté par rapport au passage normal de l'objet de façon à capter ou non la pression dynamique engendrée par le déplacement de l'objet. Si l'on ne désire pas recueillir cette pression dynamique, l'orifice devra être incliné par rapport au déplacement de l'objet et/ ou en retrait par rapport au plan des orifices des ajutages. La prise de pression peut être raccordée par un tuyau résistif à perte de charge importante à un mano-contact pour constituer un ensemble passe-bas éliminant les signaux parasites. Les surfaces planes en regard l'une de l'autre confinant partiellement l'espace dans lequel concourent les jets sont à une distance faible par rapport aux dimensions de l'objet à détecter. Dans le cas où l'objet est un fil, la distance est de 1,2 à 5 fois le diametre apparent du fil. Cet espace confiné a pour avantage d'augmenter les effets sur le fil en ajoutant aux efforts de trainée des efforts de pression et conduit également à des dépenses d'énergie plus faibles. Le confinement de l'espace permet de conserver aux jets un nombre de Reynolds faible puisque celui-ci est proportionnel à l'épaisseur si le jet est plat. La géométrie bidimentionnelle de l'espace limite la turbulence de l'écoulement, ce qui est important pour la qualité du signal recueilli. Un autre avantagedbl'invention est de faire agir deux jets concourants. En effet, un seul jet ne permet pas d'obtenir un impact, ce qui diminue la sensibilité de la mesure. On doit noter néanmoins que l'angle des jets ne doit pas être trop important pour fonctionner avec une pression résiduelle, statique, au niveau de l'impact, faible. L'invention permet l'introduction en marche de l'objet à détecter. Ainsi, on peut insérer un fil sans avoir à arrêter le dispositif. Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé comme renvoi d'angle pour un fil. La description qui va suivre en regard des dessins, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre les différentes particularités de l'invention et l'art de les réaliser, toute disposition ressortant tant du texte que des figures rentrant, bien entendu, dans le cadre de ladite invention. La figure I est une vue en coupe suivant la ligne I.I. de la figure 2 d'un premier mode de réalisation du détecteur suivant l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe suivant les lignes respectivement II. Il et III. III de la figure 1. Les figures 4 et 5 des vues de détail analogues à la figure i, illustrant les second et troisième modes de réalisation de l'invention. En référence aux figures I à 3 on peut voir un dispositif conforme à l'invention constitué de maniere connue par une pluralité de plaques principales juxtaposées, la, lb, lc et section daires Id, le, If, îg, dans l'épaisseur desquelles sont aménagées des conduits assurant le passage du fluideprimaire (gaz, liquide, vapeur). Ce fluide est amené à partir d'une source non représentée par le conduit 2 dans la plaque lc, puis il traverse l'empilage de plaques Ic, lb, Id, If jusqu'à la plaque le (fig. 3) par un alésage 3, puis il est véhiculé dans la plaque If par la canalisation 4 et alimente à travers la plaque la par les trous 5a et 5b respectivement les tuyères 6a et 6b découpées dans la plaque lb. Les tuyères 6a et 6b débouchent par les ajutages 7a et 7b dans un espace 8 partiellement confinéEar les plaques inférieure la et supérieure lb offrant en regard dudit espace 8 deux surfaces sensiblement planes et parallèles, 9a et Nbdisposées l'une en regard de l'autre et légèrement arrondies à leurs extrémités. Les ajutages 7a et 7b des tuyères 6a et 6b sont conformés de façon que les jets de fluide qui en sont issus soient bidimensionnels, c'est à dire de section rectangulaire plats, de d largeur d supérieure à la hauteur h, par exemple compris entre h et 8 à 10 h. Les jets de plus, sont concourants et font entre eux un angle avantageusement compris entre 30 et 120 degrés, la zone de confluence se situant dans l'espace 8. Une prise de pression Il, constituée d'un canal 12 ouvert sur l'espace 8 est disposée entre les tuyères 6a et 6b, et dans l'exemple représenté sensiblement sur la bissectrice de l'angle formé par les ajutages 7a et 7b. Ce canal 12 de hauteur h possède une largeur d'au plus égale à 2h. il est aménagé dans la plaque lb, sa section peut être bidimensionnelle ou éventuellement-circulaire. Le canal 12 est raccordé à un transducteur 13 électrique, électromécanique ou mécanique connu en soi. Dans cet exemple (figure 2). le transducteur, inséré dans la plaque lc est un mano-contact constitué d'une cavité 14, divisée par une membrane 15 qui est enserrée avec étanchéité entre les plaque lc et ld, et reliée à un organe de mesure 16. Le canal 12 associé à la cavité 14 du mano-contact constitue un ensemble passe-bas éliminant les signaux parasites. En effet, compte tenu de ses dimensions le canal 12 est un tuyau résistif à perte de charge importante. Objet, dont on veut s'assurer de la présence ou déterminer sa fonction est ici un filament 2l introduit entre les plaques la et lb. Pour avoir un fonctionnement correct du détecteur, la hauteur entre plaques h doit être de X, 2 à 5 fois le diamètre apparent du filament. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les ajutages 7a et 7b sont alignés avec l'orifice de prise de pression 11. Par contre, figure 4, l'orifice de prise de pression il est disposé en retrait par rapport au plan des ajutages 7a et 7b. Cette disposition est matériellement réalisée en écornant dans la plaque lb les angles formés entre le canal 12 et les tuyères 6a et 6b. Le retrait peut être de 0,1 à id. On détermine ainsi un évidement 22 communiquant avec l'espace 8. Dans le cas de mesure de la position d'objet se déplaçant à grande vitesse, la pression dynamique engendrée par le déplacement de l'objet vient interférer avec les mesures de pression statique locale. Suivant le cas, il peut être avantageux de recueillir ou non cette pression dynamique. Pour ce faire, le plan de l'orifice de la prise de pression est incliné de manière à faire avec la direction de déplacement de l'objet respectivement un angle saillant ou rentrant. La figure 5 représente une vue partielle montrant la disposition de la prise de pression dans l'exemple où la pression dynamique n'est pas recueillie. L'orifice Il de la prise de pression fait un angle rentrant par rapport au déplacement X de l'objet 21. Cette orientation de l'orifice peut être combinée avec celle représentée figure 4 en disposant en retrait l'orifice par rapport au plan des ajutages. Le fonctionnement est le suivant. L'alimentation en fluide étant assurée, les ajutages 7a et 7b délivrent des jets plats, concourants dans une zone de l'espace 8,-au voisinage du passage normal du fil. En présence d'un obstacle (fil) la prise de pression recueille ùne contre-pression, qui est transmise par le canal 12 au transducteur 13 ou à toute autre organe, pouvant analyser une variation de pression et commander une machine. Suivant l'invention, les jets issus des ajutages sont confinés dans l'espace 8 par les plaques la et lc. Comme le diamètre apparent du fil est important par rapport à la hauteur h entre plaques, le filament constitue un véritable barrage aux jets. Une contre-pression s'instaure. Elle est recueillie par la prise de pression 11 puis transmise par le canal 12. Si le détecteur fonctionné seulement en détecteur de casse ; la contre-pression suffit à garantir la présence du filament ; l'annulation de cette cortre-pression indiquant que le fil s'est rompu. Cette contre-pression peut agir sur un dispositif qui déclenche un signal lumineux, auditif et éventuellement l'arrêt de la machine, lorsque cette contre-pression cesse. Le détecteur peut également fonctionner également en détecteur de position. En effet, la valeur de la contre-pression est fonction de la distance 1 du filament au plan des ajutages. Le transducteur 13 traduit en clair les signaux recueillis. La demanderesse a constaté que lorsque l'orifice de prise de pression Il est dans un même plan que les orifices des ajutages, la loi de variation de pression en fonction de la distance 1 du filament présentait un maximum, ce qui pourrait présenter une incertitude sur la distance puisque pour une même valeur de pression on déterminerait deux positions possibles. Pour éviter cette incertitude, la demanderesse propose de placer en retrait l'orifice de prise de pression par rapport au plan des orifices des ajutages comme cela est illustré sur la figure 4. En effet, dans cette configuration, la loi de variation de pression est croissante, donc pour une valeur de la pression correspond une seule position. Le dispositif pour détecter peut également être utilisé comme renvoi d'angle pour un fil, le bord de la plaque lb en regard de l'espace 8 pouvant prendre la forme dessinée en trait mixte en 24 sur la figure 1. Le procédé suivant l'invention et ses dispositifs de mise en oeuvre peut être utilisé dans l'industrie du textile et dans toute industrie utilisant des filaments (textile, électrique, téléphonique, etc.). A-titre indicatif, on pourra citer comme applica tion avantageuse Détection de présence ou de casse de filament en ambiance déflagrante, par exemple pour le filage au solvant. Détection de présence ou de casse dans les opérations de texturation, étirage, bobinage à grande vitesse. Détecteur de variation de largeur d'un matériau en bande. Capteur de position dans des opérations de séchage par rayonnement. REVEEDICA!IONS le Procédé pour détecter sans contact, la présence et éventuellement la position d'un objet caractérisé en ce que l'on fait agir deux jets de fluide bidimensionnels, plats dans un espace au moins partiellement confiné par deux surfaces en regard l'une de l'autres concourants au voisinage du passage de l'objet dans ledit espace et que l'on recueille la pression A proximité immédiate de ce confluent, l'intensité de ladite pression dtant fonction de la présence et de la position de l'objet. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ee que la pression recueillie agit sur un transducteur qui indique la présence de l'objet ainsi quI éventuellement sa position et agit en conséquence pour-maintenir ou modifier son dé placement 3. Détecteur pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qutil comprend deux ajutages bidimensionnels plats alimentés en fluide sous pression et délivrant deux jets concourants et une prise de pression disposée entre lesdits ajutages, les orifices des aj;a- tages et la prise de pression étant orientés vers l'espace partiellement confiné par deux surfaces en regard l'une de l'autre. 4* Détecteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice de la prise de pression et les orifices des ajutages sont disposés dans un mime plan. 5. Détecteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice de la prise de pression est disposé en retrait du plan des orifices des ajutages0 6. Détecteur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que l'orifice de la prise de pression fait un angle rentrant ou saillant avec la direction du déplacement de l'objet suivant que respectivement on recueille ou non la pression dynamique due au déplacement de l'objet. 7ç. Détecteur suivant l'une des revendications 3 k 6 caractérisé en ce que la prise de pression est raccordée i un mano-contact pour constituer un ensemble passe-bas éliminant les signaux parasites 8. Détecteur suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la distance entre les surfaces en regard l'une de l'autre est lorsque l'objet est un filament, 1,2 i 5 fois le diamètre apparent du filament. 9. Application du procédé ou du détecteur suivant l'une des revendications 1 à 8 à la détection de la présence ou de la casse et de la position du filament dans une installation textile.