Brevet FR2384142A1 — publié le 19781013

La présente. invention concerne une installation pour-permettr-la-.moduîat4on delongueur -d'impulsion d'un courant de liquide da-ns--une---sortie--d'un amRlif-ica-teur fluide, les chambres de contrôle qui coopèrent avec- l'amplificateur étant ínterconnectées par- l'intermédiaire d'une résistance qui a pour effet d'amener le courant de fluide a osciller entre les sorties de l'amplificateur. La présente invention est basée sur un oscillateur d'ampllfication de fluide avec effet de rétro-action. Un tel oscillateur peut être utilisé comme soupape de contrôle dans tous les types de systmes de transport de fluides. Des exemples de tels systèmes, dans lequel la présente invention peut être appliquée dans les opérations de contrôle, sont ceux utilisés dans des raffineries, des industries chimiques, des systèmes de circulation d'eau cnaude, et autres similaires. L'amplificateur à fluide est constitué pour permettre de l'utiliser avec tous les types de fluides tels que des acides, de l'huile ou de l'eau.L'amplificateur à fluide peut être actionné par un signal de commande ayant un taux d'énergie très faible, le signal qui résulte de la manière par laquelle les amplificateurs à fluide sont construits étant amplifié pour actionner ou contrôler l'amplificateur à fluide en vue de permettre un contrôle de forme proportionnelle du processus en question. La présente invention concerne un oscillateur d'amplification de fluide et elle a pour but de réaliser des moyens par lesquels la longueur d'impulsion d'un courant de fluide peut être modulée, dans un tel oscillateur d'amplification avec effet de rétro-action au moyen d'une entrée d'énergie extrêmement faible. Dans ce but, la présente invention a pour objet une installation du type mentionné plus haut, avec laquelle chaque sortie de fluide est connectée à une conduite et les conduites sont à leur tour interconnectées à l'aide de moyens ajustables pour faire varier la longueur d'impulsion du courant de fluide présent à une-sortie du dispositif.Cette installation est caractérisée par une conduite ou canal connectée à chaque sortie, ces conduites étant connectées d'autre part à un dispositif capable, avec la résistance, d'être réglé en vue d'affecter la durée d'impulsion du courant de fluide passant à travers le dispositif, le fluide présent dans la résistance étant séparé du fluide contenu dans le courant d'écoulement au moyen d'une paroi flexible, diaphragme ou analogue, des moyens tant prévus pour guider, à travers la résistance, le fluide d'une chambre vers l'autre chambre. L'installation conforme à l'invention est décrite ci-après à l'aide d'un exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation de forme très générale - la figure 2 montre une variante du dispositif d' étanchéité. L'installation représentée à titre d'exemple comprend un amplificateur à fluide 1 ayant un passage d'entrée 10 et deux passages de sortie 11 et 12. Entre le passage d'entrée 10 et le passage de sortie 12 se trouve une premitre chambre de contrôle 13, et une seconde chambre de contrôle 14 est située entre le passage d'entrée 10 et le passage de sortie 12. La chambre 13 communique avec une portion de connexion 13a, tandis qu'une portion de connexion similaire ila est disposée en coopération avec le passage de sortie 11. De manière similaire la chambre 14 présente une portion de connexion 14a et le passage de sortie 12 présente une portion de connexion 12a. Les portions de connexion 13a et 11a sont connectées chacune à leur connexion d'entrée respective 21, 22 d'un unitif a capacité 2. La connexion de sortie 23 du dispositif 2 est connectée à l'entrée 41 d'un dispositif à résistance 4. De manière similaire, lesportions de connexion 14a et 12a sont connectées à une capacité 3 au moyen de connecteurs 31 et 32. Le dispositif à capacité 3 est pourvu d'un connecteur de sortie 33 qui communique avec une entrée 42 du dispositif à résistance 4. Etant donné que les dispositifs de capacité 2 et 3 sont de constitution identique, la description qui suit se -rapportera seulement au dispositif 2. Le dispositif de capacité 2 comprend une paroi flexible constituée par un diaphragme 24 fixé àdes parois opposées.-Ce diaphragme porte un aimant permanent 25 qui, dans la position représentée, coopère avec une conduite de connexion 26 coopérant avec la conduite de connexion 21. De cette manière, l'aimant permanent 25 est en mesure de provoquer la fermeture étanche du tuyau connecteur 21 au moyen d t un élément de conduite 26. Si le fluide traversant llamplificateur à fluide 1 se trouve dans le passage de sortie 11 il se forme une zone de dépression dans la chambre de contrôle 13 et, étant donné que l'aimant permanent 25 est disposé pour bLoquer ltouverture de la conduite 21, aucun fluide ne passe vers la zone de dépression créée dans la chambre de contrôle 13. Cependant, du fluide est forcé dans le dispositif 2 sur un côté du diaphragme 24 à travers la connexion lia et la connexion 22. Il en résulte que le diaphragme 24 se déplace vers la sortie 23. Le fluide situé sur l'autre côté du diaphragme 24 relativement à la connexion 22 est alors repoussé dans le dispositif de résistance 4, avec une pression égale à la différence de pression entre les connexions lia, et 12a, à travers la connexiOn 23 et la connexion 41. Le dispositif de résistance 4 comprend une soupape, de préférence une soupape du type à poussée et tractlon (dénommée push-Pull) clest-à-dire une soupape avec laquelle, lorsqu'un clapet monté dans la soupape est délacé, un passage est ouvert et un même temps un autre est fermé. La figure montre schématiquement une telle soupape ayant deux connexions d'entrée 41a et 41b sur un côté et deux connexions d'entrée 42a et 42b sur l'autre côté. Pour coopérer avec les connexions 41b et 42b sont prévues des soupapes d'arrêt anti-retour, de sorte que la seule direction possible de l'écoulement est de 42a vers 41b et de 41a vers 42b. Si l'on admet maintenant que le diaphragme 24, avec son aimant permanentbute contre lWélément de conduite 26 et le ferme, tandis que le diaphragme 34 du dispositif 3 est hors d'engagement avec l'élément de conduite 36, le courant principal de fluide s'écoulera à travers la sortie 11. De cette manière, la pression positive mentionnée plus haut est obtenue dans la connexion lla en relation à la connexion 12a. Cela signifie que le fluide sera forcé à travers la connexion 22 pour depla- cer le diaphragme 24 vers la connexion 23, en forçant simultanément le fluide, sur l'autre face du diaphragme à travers la connexion 23 et à travers l'étranglement disposé dans la connexion entrée 41a, et ensuite à travers une soupape anti-retour 42b, pour repousser le diaphragme 34 contre la connexion 36. Après une certaine période de temps le diaphragme 34 sera appliqué à étanchéité contre la conduite 36, sous l'effet de la force exercée par l'aimant 35. Le diaphragme- 34 reste appliqué contre la connexion 26 pour l'obturer. En conséquence, le courant principal de fluide reste dans le canal 11. Apres une autre période de temps, le diaphragme 24 sera actionné par une force d'une grandeur telle qu'il se détache de la portion ae conduite 26. Cette interruption de la coopération entre le diaphragme et la portion de conduite se produit très soudainement. En raison de la dépression qui prévaut dans la chambre de contrôle 13 du fluide est alors entraîné par aspiration à travers la connexion 21 et il remplit la zone de dépression, tandis que le courant principal de fluide est commuté vers le passage adjacent 12. La séquence de phénomènes décrite ci-dessus est alors répétée, avec la seule différence possible que l'étran- glement à clapet de la connexion 42a peut être différente du dispositif 41a en vue de permettre une variation du temps de commutation par réglage de la position du clapet. Les moyens d'étranglement dans le dispositif à résistance 4 peuvent être constitués pour fourni--des resistances différentes en dépendance de la direction d'écoulement. Si le clapet est positionné plus prés de la connexion 41a que de la connexion 42a, le courant principal de fluide se maintiendra pendant un temps plus long dans le canal de passage 11 que dans le canal 12, etant donné que lorsque le fluide doit franchir la connexion 41a et la soupape de non retour 42b, la résistance sera supérieure à celle offerte dans l'autre direction. L'amplificateur à fluide -est amené en oscillation par le système de rétro-action décrit ci-dessus. En changeant la résistance dans le dispositif 4, il est possible de varier la durée de maintien du courant de fluide dans chaque passage de sortie Il et 12 de l'amplificateur. La durée de maintien du courant de. fluide- dan-- chaque passage Il et 12 est déterminée par le déplacement du diaphragme, et par l'écoulement, et peut être représentée-par la formule: T (durée de maintien) = V (déplacement) / C13 (l'ecoulement). dans laquelle Q est dépendant du degré de l'étranglement dans la connexion 41a et 42a et-de la différence de pression entre les conduites îîa et 12a La longueur d'impulsion du courant de fluide peut ainsi être modulée par un réglage du dispositif à résistance 4., et la durée de maintien du courant de fluide dans chacune des sorties de lçamplificateur peut être librement choisie. Une masse de fluide est enfermée entre les deux diaphragmes, et cette masse peut être contrôlée et cela au moyen d'un apport de puissance três faible. En ce qui concerne la structure de cet amplificateur, elle doit être du type à fonctionnement bistable, avec deux surfaces de bords 15 et 15i qui sont disposées en amont relativement aux chambres de contrôle 13 et 14. On peut prévair les relations suivantes entre les divers paramètres W, T, L et B T/W approximativement égal à 0,05 à 0,3 B/L approximativement égal à 0,005 à 0,2 S/W approximativement égal à 1,5 à 3,5. Dans ces relations "W'r est la distance entre les bords 15 et 15' - "T" est la distance entre la surface de paroi d'entrée et le bord 15 - "B" est la distance entre le bord 15 et le bord compris entre la chambre de contrôle et la sortie 12 et "S" est la distance entre le bord 15 et le point de divergence entre les deux sorties 11 et 12. En dehors du dispositif à résistance et du dispositif de capacité, les passages et connexions de l'amplificateur à fluide lui-même doivent présenter la résistance la plus faible possible, de telle sorte que soit assure en écoulement suffisant pour changer la position du courant de fluide. La figure 2 montre un dispositif d'étanchéité sans aimant permanent. Le dispositif comprend un diaphragme 24, une bague torique 31 qui est-amenée à étanchéité par la faible dépression reçue des chambres 13 et 14. La surface doit être traitée en vue d'assurer un joint étanche avec la bague torique 31. s l'o; suppose que les. sorties - 23 et 33 sont interconnectéespar-un etranglement réglable, la durée du maintien de-courant dans chacun des passages de sortie sera la même, mais la durée-variera-en-dépendance de la grandeur de l'étranglement; un étranglement important donnant de longues durées et un étranglement réduit, de plus courtes durées de maintien. La fréquence d'oscillation est directement dépendante de l'ampleur de l'étranglement. Elle est en outre dépendante de la quantité d'écoulement, un débit important donnant une fréquence plus élevée qu'un débit plus faible. L'effet technique obtenu peut être utilisé dans un dispositif de mesure de chaleur dans lequel la différence de température est amenée à contrôler le degré d'étranglement, d'une manière telle qu'une faible différence provoque un étranglement plus important et une grande différence provoque un étranglement moindre. La fréquence totale est donnée par le produit de la différence de température par le débit d'écoulement, et est proportionnelle à la chaleur. Le dispositif de la figure 1 peut être utilisé dans un circuit de commande. R E V E N D I C A T I O N S 10) Installation pour permettre la modulation de longueur d'impulsion dun courant de liquide dans une sortie d'un amplificateur à fluide, les chambres de contrôle qui coopèrent avec l'amplificateur étant interconnectées par l'intermédiaire dune résistance qui a pour effet ramener le courant de fluide a osciller entre les sorties de l'empli- Sicateur, installation caracterisée par une conduite ou canal connectee à chaque sortie5 ces conduites étant connectées d'autre part à un dispositif capable, avec la résistance, d'être réglé en vue affecter la durée d'impulsion du courant de fluide passant à travers le dispositif, le fluide présent dans la résistance étant séparé du fluide contenu dans le courant d'écoulement au moyen d'une paroi flexible o'u dia phragme ou analogue des moyens etant prévus pour guider, a travers la résistance, le fluide d'une chambre vers l autre chambre. 20) Installation suivant la rarendicatiûn 1, caractérisée en ce que le fluide passant à travers la resistance est séparé, par le diaphragme du fluide présent dans la sortie, ce premier fluide étant. transféré d'une chambre dans l'autre chambre de contrôle 30) installation suivant la revendication I, caractérisée en ce que le dispositif à capacité est connecté directement à la chambre de contrôle 40) Installation suivant la revendication i, caractérisée en ce que les chambres sont disposées de manière à déplacer un corps obturateur de soupape de sa position ouverte vers sa position fermée 50) In-stallation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la surface de siège prévue pour le corps obturateur de soupape est soumise à l'action d'un aimant permanent 60) Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité est tons- titué par une bague torique de joint. 70) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice de décharge du canal connecté au passage de sortie est situé sur un côté d'une conduite de connexion comportant le siège de soupape. 8C) Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu~une conduite associée a une Chambre de contrôle est connectée a un cote de la paroi flexible dont l'autre côté est connecté au dispositif de résistance 90) Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de résistance est cons- titubé par une soupape à poussée et traction (type push-pull) 10 ) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de resistance comprend une soupape à clapet et la modulation est causée par un étranglement de cette soupape. 110) Installation suivant la revendication i, caractérisée en ce que la première et la seconde chambre commandent un dispositif à Joint étanche vers une position ou-verte et une position fermée 120) Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce que la modulation de durée d'impulsion est causée par un étranglement et est choisie comme étant égale dans les deux sorties