Brevet FR2425568A1 — publié le 19791207

L'invention concerne un dispositif pour produire une suite d'impulsions pneumatiques possédant une fréquence de stabilité élevée, de préférence pour faire fonctionner des mécanismes pneumatiques d'avance pas à pas. Dans des buts d'entrainement dans des appareils de la technique de la mesure et de la régulation, on utilise habituellement des moteurs électriques, notamment pour l'entrainement du support d'enregistrement dans le cas d'appareils de mesure enregistreurs, d'indicateurs horaires et pour l'actionnement périodique précis de dispositifs de commutation dans des dispositifs de déroulement d'opérations, descomutateurs de points de mesure et des systèmes analogues. Si, comme dans de nombreux cas d'utilisation, on recherche une précision élevée de réglage ou de marche du dispositif d'entraînement, il faut prévoir sur les moteurs électriques, des dispositifs permettant de maintenir constante la vitesse de rotation, ou bien l'on utilise fréquemment ce qu'on appelle des moteurs pas à pas, qui sont commandés par des générateurs de cadence précis.Ceci est valable aussi bien pour des appareils de la technique électrique de mesure et de régulation que pour des appareils de la technique pneumatique de mesure et de régulation. Un inconvénient réside dans le fait que,- dans le cas de systèmes pneumatiques, il faut encore introduire de l'exté- rieur, pour des systèmes d'entralnement7 dans les appareils, une autre énergie auxiliaire, à savoir de type électrique, ce qui implique une dépense accrue du point de vue de la technique des circuits. Pour la commande, du point de vue de la technique de la mesure et de la régulation, d'installations de produetion, dans lesquelles existe un risque d'explosion, on utilise fréquemment des systèmes pneumatiques.Cela signifie cependant qu'il faut prendre des mesures onéreusés de protection pour les systèmes électriques d'entraînement situés dans les appareils et pour leur alimentation à partir du réseau, afin de -satisfaire aux prescriptions concernant le fonctionnement d'appareils électriques dans un environnement soumis à un risque d'explosion I1 se pose par conséquent le problème de créer un dispositif permettant de produire une suite d'impulsions pneumatiques possédant une fréquence de stabilité élevée, à l'aide de laquelle il soit possible de faire fonctionner des mécanismes pneumatiques d'avance pas à pas ou des moteurs pas à pas, et ce avec une grande précision de marche, sans dépendre d'un autre type d'énergie, devant être introduit depuis l'extérieur, en particulier de l'énergie électrique.En outre ce dispositif doit pouvoir, en cas de besoin, etre adapté avec des moyens simples aux exigences de la protection vis à vis des explosions. Une solution de ce problème consiste en un dispositif permettant de produire une suite d'impulsions pneumatiques possédant une fréquence de constance élevée, de préférence pour faire fonctionner des mécanismes pneumatiques d'avance pas à pas,atquiest caractérisé par le fait que sur l'arbre entraîné d'un moteur élec- trique pas à pas commandé par quartz et fonctionnant sous une tension faible se trouve disposé un système interrupteur permettant de rasfli - ser l'interruption périodique d'non jet d'air sortant d'une buse située dans un système de conduites véhiculant de l'air comprimé. Par suite de l'interruption périodique du jet d'air, il apparait dans le système de conduites une variation périodique brusque de pression en sorte que l'on peut prélever dans la conduite de sortie une suite d'impulsions pneumatiques possédant une fréquence de constance élevée. On obtient une constitution particulièrement avantageuse du dispositif lorsque l'on utilise, comme moteur électrique pas à pas, un module pour montres à quartz, qui est fabriqué en grande série dans l'industrie horlogère et qui est constitué essentiellement par un oscillateur piloté par quartz, par un diviseur de fréquence à plusieurs étages et par un moteur synchrone actionné pas à pas par ce diviseur de fréquence . Habituellement de tels mécanismes de montres à quartz sont actionnés ou alimentés par une pilemono-eemenb possédt une tension de fonctionnement de 1,5 V. Le système interrupteur peut être également réalisé de façon simple sous la forme d'un corps géométrique qui constitue , avec la buse, un dispositif du type à ajutage ou buse et palette, ou bien qui, dans le cas d'un dispositif à buse émettrice-buse collectrice, interrompt ou dévie périodiquement le jet. Pour l'alimentation du moteur électrique pas à pas, on dispose une source d'énergie électrique à basse tension, de préfé rence à proximité immédiate, dans le cas le plus simple un élé ment primaire ou secondaire pouvant être changé. Dans une autre forme de réalisation préférée, la source d'énergie est un générateur de petites- dimensions, qui est entrainé par une roue de turbine chargée par de l'air comprimé, à savoir de préférence une machine branchée et fonctionnant en tant que générateur et du même type que le moteur synchrone du moteur pas à pas commandé par quartz. Pour le fonctionnement dans un environnement soumis à un risque d'explosion, les parties électriques du moteur pas à pas et du générateur de courant sont placées soususlcaptrSaE g t une protection contre les explosions, sont scellées dans un matériau isolant et/ou sont équipées de dispositifs limitant le courant. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 représente la constitution schématique du dispositif conforme à l'invention, qui est constitué essentiellement par un moteur électrique pas à pas 1 commandé par quartz, par une source d'énergie électrique 2 permettant l'alimentation du moteur, par un ysteme ternteur4 monte sur lue entraîné 3 du moteur pas à pas 1 et destiné à interrompre le jet d'air sortant d'une buse 5, qui fait partie d'un système de conduite.6 chargé par de l'air comprimé et comportant une conduite d'arrivée 7 et une conduite de départ 8. Le moteur électrique pas à pas 1, qui est connu, est constitué essentiellement par un générateur d'oscillations 9 comportant un quartz oscillateur en tant qu'élément déterminant la fréquence, cependant que la grandeur électrique alternative de sortie possédant la fréquence de sortie f1 de l'ordre de 105 Hz est abaissée, dans un diviseur de fréquence 10 branché en aval et comportant plusieurs étages, à une fréquence de sortie f2 de l'ordre de 100 à 101 Hz. La source d'énergie électrique 2, qui alimente le moteur pas à pas 1 commandé par quartz, est disposée à proximité immédiate dudit moteur et est constituée dans le cas le plus simple, comme cela est représenté sur la figure, par une pile inter changeable 12, par exemple une pile mono-élément Afin de rendre le dispositif apte à fonctionner dans un environnement soumis à un risque d'explosion, les parties électriques entourées par la ligne en trait mixte sont encapsulées ou insérées dans une masse isolante. La pile 12 est en outre branchée en série avec des dispositifs limiteurs de courant 13, en sorte que par exemple dans le cas de son échange ou de son remplacement, il ne peut se produire aucune formation d'étincelles dans l'environnement soumis à un risque d'explosion. La figure 2 représente une forme dé nilEsSian dh~Eieme In- terrupteur 4, qui est constitué par un corps cylindrique 16 monté sur l'arbre entraîné 3 et dont la surface enveloppe 15 comporte des évidements de meme forme parallèles à l'axe et disposés à des distances correspondant au double de l'angle d'un pas d'avance du moteur pas à pas, en sorte que la section transversale dudit corps prend approximativement la forme d'une croix.lesternerrup- teur 4 comporte ici quatre évidements 14, ce qui correspond à un angle de pas d'avance de 450, en sorte que le jet d'air, qui sort de la buse 5 dirigée directement sur la surface enveloppe 15 du corps cylindrique 16, est périodiquement fortement réduit ou libéré.La surface enveloppe 15 agit, en association avec la buse 5, à la façon d'un dispositif du type à buse ou ajutage et palette, en sorte que par suite de la variation périodique de pression dans la conduite de sortie 8 du système de conduites 6 (figure 1), il apparaît une suite d'impulsions pneumatiques. La buse 5 peut, dans une variante de la forme de réalisation de la figure 2, être également dirigée sur la face frontale ou sur des parties, subsistant entre les évidements 14 de cette surface frontale du corps cylindrique 16 da we interrupteur 4, comme cela est indiqué par un cercle 5' dessiné par un trait formé de tirets. Dans ce cas le corps cylindrique 16 peut avoir une constitution très plate et par conséquent en forme de disque. La forme de réalisation, qui est représentée sur lafl,an du système interrupteur 4 est un corps prismatique 17, monté coaxialement sur ltarbre entraîné 3 et possédant, en tant que surface de base , une surface polygonale régulière à côtés égaux et à angles aux sommets, égaux. La bure 5 est constituée sous la forme d'une buse émet trice, tandis qu'unie buse qui, lui fait face, est constituée sous la forme d'une buse collectrice 18. La distance entre l'axe de rotation, qui coincide avec l'arbre entraîné 3, du corps prismatique 17 et l'axe 19 du jet, qui est dirigé perpendiculairement à cet axe de rotation, du dispositif à buse émettrice-buse collectrice 5 et 18 doit étre choisie supérieure au rayon r1 du cercle inscrit dans la surface de base du corps prismatique 17 et inférieure au rayon r2 du cercle circonscrit à la surface de base. Pour un angle de pas d'avance de 600, le système interrupteur 4 peut ventre constitué sous la forme dtun prisme à base triangulaire, en sorte que le jet sortant de la figure 5 peut, dans la position représentée en trait plein du système interrupteur 4, pénétrer librement dans la buse collectrice 18 tandis que ce Jet est interrompu ou dévié dans le cas de la position immédiatement suivante et définie avec des traits formés de tirets, dudit système interrupteur. Sur la figure 4 on a représenté une autre forme de réalisation du système interrupteur 4. Lors du fonctionnement qui s'effectue comme dans le cas représenté sur la figure 2, le système interrupteur 4 est constitué ici au moins partiellement sous la forme d'un cylindre creux 20 qui est monté sur l'arbre entraîné 3. La buse 5 est dirigée sur la surface enveloppe 15 et constitue avec cette dernière un système à buse ou ajutage et palette, comme cela a déJà été décrit. Cette réalisation en forme de cylindre creux du système interrupteur 4 peut astre utilisée dans le cas d'un nombre par des évidements 14 réalisés sous la forme de fentes longitudinales, mais peut être également utilisée au choix avec un système à buse émettrice-buse collectrice, comme représenté sur la figure 3. La buse collectrice 18-reprdsentée par des traits formés de tirets est disposée dans ce cas dans une position diamétralement opposée à la buse 5. En se référant aux exemples représentés sur les figu2 à 4, on peut voir aisément que le nombre des surfaces actives des corps prismatiques ou cylindriques du système interrupteur doit être choisi en fonction de l'angle de pas d'avance du moteur pas à pas 1, et par exemple dans le cas d'un angle de pas d'avance de 450, le corps prismatique 17 devrait comporter une surface de base carrée. Des sources d'énergie électrique interchangeables, du type indiqué sur la figure 1, impliquent une certaine dépense d'entretien. Sur la figure 5 on a représenté une source d'énergie 2 qui est constituée essentiellement par un générateur synchrone 21 qui est entraîné par une turbine type Pelton 22 constituée de façon simple et avantageuse par une roue à ailettes en matière plastique montée sur un arbre entraîné 3 r et qui est chargé de façon tangentielle, avec de l'air comprimé, par une buse émettrice 23. Comme cela est indiqué par des symboles-de la technique des circuits, on a encore prévu dans Ia source d'énergie 2, des éléments permettant le redressement, le filtrage et la stabilisation de la tension produite par le générateur 21.Ce dernier est avantageusement du même type de construction que le moteur synchrone 77 du moteur pas à pas 1 commandé par quartz de la figure 1, en sorte que l'on peut se reporter à des parties identiques. La source d'énergie 2 de la figure 5 est raccordée directement au générateur d'oscillations 9 du moteur électrique pas à pas 1 et est scellée ou encapsulée, en cas de besoin, avec ce dernier en sorte que seules des parties mécaniques de l'ensemble du dispositif viennent en contact avec ltenvironnement soumis à un danger d'explosion. La figure 6 représente enfin un exemple de réalisation d'un mécanisme pneumatique d'avance pas à pas, qui est constitué essentiellement par un soufflet 24 raccordé à la conduite de départ 8, véhiculant la suite d'impulsions pneumatiques, du système de conduite6 (figure 1) et au fond 25 duquel est fixé un poussoir 26 qui est guidé dans un guide rectiligne 27 et actionne, par l'intermédiaire d'une tige articulée de poussée 28, une roue à rochet 29 comportant un cliquet 30 possédant une action élastique. Les impulsions de pression agissant dans le soufflet 24 provoquant une avance pas à pas de la roue à rochet 29, dont l'arbre est relié directement ou par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement de préférence commutable, à une partie devant être entraînée d'un appareil pneumatique, en particulier au rouleau de bobinage du support d'enregistrement d'un appareil de mesure enregistreur. De cette façon on peut obtenir l'avance précise dans le temps, nécessaire, du support dXenregistrement d'un appareil d'enregistrement ou bien d'un indicateur horaire. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant de produire une suite d'impulsions pneumatiques possédant une fréquence de stabilité élevée, de préférence pour faire fonctionner des mécanismes pneumatiques de commutation pas à pas, caractérisé par le fait que sur l'arbre entrai- né (3) d'un moteur électrique pas à pas (1) commandé par quartz et alimenté par une basse tension de fonctionnement ,estmarmurr s~izst interrupteur (4) permettant de réaliser l'interruption périodique d'un jet d'air sortant par une buse (5) située dans un système de conduites (6) chargé par de l'air comprimé, 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le système interrupteur (4) est un corps géométrique simple, dont certaines parties de la surface sont amenées périodiquement devant la buse (5) et qui forme avec cette dernière un dispositif à buse et palette. 3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la buse (5) est disposée en face d'une buse collec trice (18) et forme avec cette dernière un dispositif à buse émettrice-buse collectrice dans le système de conduites (6) et quei système interrupteur (4) est un corps géométrique simple dont eertaines parties de la surface sont amenées périodiquement dans le trajet du jet d'air entre la buse (5) et la buse collectrice (18). 4) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le système interrupteur (4) est un corps cylindrique (16) monté de façon coaxiale sur l'arbre entraîné (3) et dont la surface frontale ou la surface enveloppe (15) est munie d'évidements (14) de même surface et ce à des intervalles réguliers correspondants au double de l'angle du pas d'avance du moteur pas à pas (1),et que la buse (5) est dirigée sur la surface frontale ou la surface enveloppe. 5) Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'interrupteur (4) est un disque circulaire comportant les évidements (t4) situés sur son pourtour et que la buse (5) est dirigée sur la face frontale dudit disque. 6) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le système interrupteur (4) est constitué par un corps prismatique (17) monte coaxialement sur l'arbre entraîné (3) et comportant une surface de base à côtés égaux et à angles aux sommets égaux, et que la distance entre l'axe du corps prismatique (17) et l'axe (19) du jet d'air du dispositif buse émettrice-buse collectrice est supérieure au rayon (r1) du cercle inscrit dans la surface de base à côtés égaux et à angles aux sommets égaux et est inférieure au rayon (r2) du cercle circonscrit à ladite surface de base. 7) Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé par le fait que le corps prismatique (17) possède une surface de base de forme triangulaire, dans le cas d'un angle de pas d'avance de 600. 8) Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé par le fait que le corps prismatique (17) possède en tant que surface de base une surface en forme de carré, pour un angle de pas d'avance de 45 . 9) Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que le système interrupteur (4) est un cylindre creux (20) monté coaxialement sur l'arbre d'entrainé (3) et que les évidements (14) sont des fentes longitudinales disposées à une distance correspondant au double de l'angle de pas d'avance. 10) Dispositif suivant la revendication 3, earactérisé par le1tqestrneinteiupteur (4) est un cylindre creux (20) monté sur l'arbre entraîne (3) et possédant un nombre pair d'évidements (t4) constitués sous la forme de fentes longitudinales. 11) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une source d'énergie électrique à basse tension (2) pour le fonctionnement du moteur électrique pas à pas (1) commandé par quartz, est disposéeàproximité immédiate de ce dernier. 12) Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que la source d'énergie (2) est un élément primaire ou secondaire interchangeable. 13) Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que la source d'énergie (2) est un générateur (21) entraîné par une roue de turbine (22) chargée par de l'air comprimé, et possédant de faibles dimensions et fournissant une basse tension de sortie. 14) Dispositif suivant les revendications 1 et 11 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les parties électriques du moteur pas à pas (1) et-de la source d'énergie (2) sont encapsulées d'une façon étanche aux explosions ou bien sont scel lées dans une substance isolante et/ou sont équipées de dispositifs limitant le courant (13).