Brevet FR2473134A1 — publié le 19810710

La présente invention a pour objet un positionneur pneumatique destiné à des servocommandes à simple ou double effet, ce positionneur étant pourvu selon l'invention d'une seule membrane annulaire. Il est connu d'utiliser de manière générale un positionneur pneumati- que pour actionner des servocommandes à simple ou à double effet, afin de faire prendre à celle-ci une position quelconque, même intermédiaire, en fonction d'un signal régulateur pneumatique qui est envoyé audit position- neur. A cet effet, ces positionneurs sont substantiellement constitués par un corps creux pourvu de moyens de liaison appropriés pour l'arrivée du signal, de l'air d'alimentation ou autre, ce corps creux étant essen- tiellement divisé en deux parties dont l'une est destinée à alimenter, par l'intermédiaire d'un distributeur à quatre voies actionné par le signal de réglage, les deux chambres de la servocommande pneumatique (ensemble cylindre-piston) tandis que l'autre reçoit le signal de réglage ainsi que le signal de contre-réaction qui par l'intermédiaire d'éléments de transmission appropriés est renvoyé à la servocommande qui a été pilotée. Les deux parties du positionneur sont divisées ou séparées par un ensemble souple qui est capable de réagir soit au signal de réglage d'entrée, soit au signal de retour provenant du servomoteur. L'ensemble souple sus-mentionné est constitué par deux membranes accouplées, à surface différente, rendues solidaires l'une de l'autre par une série de disques ou plateaux entre lesquels agit le signal de réglage. Une autre solution connue implique l'adoption d'une seule membrane dans laquelle on prévoit, afin de permettre le mouvement et pour éviter des pertes de signal dans la chambre, la présence d'un joint d'étanchéité ou garniture en caoutchouc, du type torique ou équivalent. Une troisième solution connue prévoit l'emploi d'une membrane unique mais dans une disposition en succession o ladite membrane est accouplée au tiroir de distribution tandis que sur l'extrémité de celui-ci qui est opposée à la membrane se trouve placé le ressort de contre-réaction, ce qui donne la séquence: membrane-tiroir distributeur-ressort de contreréaction. D'après l'état connu de la technique, on constate qu'à mesure que le nombre des membranes augmente et que le frottement (existence de joints d'étanchéité, garnitures, etc...) devient plus élevé, le phénomène d'hystérésis du système est d'autant plus important, c'est-à-dire que le positionneur ne répond pas à de faibles variations du signal du fait que 24731 34 le frottement supprime l'effet même de celui-ci. En fait, il est nécessaire, voire impératif, que le mouvement de la membrane soit transmis sas frottement au tiroir de distribution du positionneur. De même l'approche tentée par le recours à la succession membrane- tiroir distributeur-ressort de contre-réaction ne résout pas le problème, puisque le ressort ainsi disposé, ressort qui doit être assez puissant, crée dans le tiroir des forces dirigées en sens latéral qui ne peuvent qu'accroïtre le phénomène de frottement, ce qui a pour résultat d'entraî- ner les mêmes inconvénients que ceux décrits ci-dessus. Aussi, la présente invention se propose de réaliser un positionneur pneumatique de construction simple, économique et totalement fiable, qui soit en particulier capable de supprimer entièrement le phénomène de frottement, en ayant recours à l'utilisation d'une membrane annulaire unique qui est percée d'un trou central de fermeture à travers lequel la tige du tiroir distributeur est susceptible de se déplacer sans qu'il y ait de contact mécanique ni avec la membrane, ni avec des éléments d'étanchéité éventuels, pour venir en appui contre un disque ou plateau commandé par le ressort de contre-réaction, le tiroir étant maintenu en contact, à son extrémité opposée, avec un léger ressort faiblement taré. L'invention sera mieux comprise d'ailleurs à la lecture de la description détaillée qui suit en référence à un mode de mise en oeuvre illustré, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin annexé, dans lequel la figure unique montre en coupe un positionneur suivant l'invention, représenté de manière très schématique avec sa liaison avec une servocomman- de. En se référant au dessin, on voit qu'on a désigné par 1 une servocom- mande constituée essentiellement par un ensemble cylindre-piston. L'ensem- ble 1 est piloté par le positionneur 2, comme cela est visible sur le schéma, cet ensemble permettant à son tour de faire revenir un signal de contre-réaction dans ledit positionneur 2 par l'intermédiaire d'une came 9; tout cela fait partie d'un système conventionnel bien connu de l'homme de l'art, de sorte qu'il est inutile de le décrire plus en détail. Le positionneur 2 est substantiellement constitué par un corps creux à l'intérieur duquel se trouvent logés d'une part un ressort de contreréaction 3 que commande la servocommande 1 par l'intermédiaire de la came 9 selon un système d'équilibrage des forces, d'autre part un tiroir distributeur 4, la cavité intérieure du positionneur pneumatique étant divisée en deux chambres principales par le moyen d'une membrane annulaire unique 5 qui est capable de se déplacer sous l'action d'un signal de réglage arrivant en 10. Comme montré, la membrane annulaire unique 5 est percée en son centre d'un trou, afin que le bord annulaire intérieur Il ainsi déterminé soit fixé de manière étanche, à l'aide d'une vis 12, douille ou autre élément quelconque, contre le corps du positionneur, la vis 12 ou autre organe fileté étant prévu intérieurement creux afin de permettre le passage d'une tige de liaison 6 prévue à une extrémité du tiroir de distribution 4; ce tiroir est soumis à son autre extrémité à l'effet d'un léger ressort 8 faiblement taré, qui permet de maintenir le contact sans jeu entre le tiroir 4, la tige 6 et un plateau ou disque 7 contre le côté opposé duquel le ressort de contre-réaction 3 prend appui. On a respectivement désigné par 14, 16, 17 et 18 l'arrivée de l'air d'alimentation, deux sorties et deux orifices d'évacuation, le tout selon un système conventionnel dont le fonctionnement, également bien connu en soi, ne fait pas partie-de la présente invention. En fait et comme on l'a vu plus haut, l'invention se propose de fournir un positionneur qui est équipé d'une membrane annulaire unique, dépourvue de garniture d'étanchéité, et dans lequel le mouvement de ladite membrane 5 est transmis sans aucun frottement au distributeur 4 par l'intermédiaire de la mince tige de liaison 6 qui se loge à l'inté- rieur de la partie annulaire de cette membrane, le contact entre le tiroir 4, la tige 6 et le disque 7 de la membrane 5 étant assuré par l'action du ressort 8 faiblement taré prévu à l'extrémité du tiroir qui est opposée à celle o le ressort de contre-réaction se trouve placé. Ainsi, dans le système selon l'invention, grâce à la présence d'une membrane unique, on a obtenu la réduction de l'hystérésis, par comparai- son avec les systèmes antérieurs qui utilisent deux ou plusieurs membranes différentes, et en outre la suppression totale du frottement dans les organes qui relient la membrane au tiroir de distribution, ce qui a pour résultat de réaliser une meilleure sensibilité du positionneur qui est susceptible de répondre à des variations minimes du signal de réglage, ainsi qu'une construction plus simple de l'ensemble, donc un coût de production moins onéreux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit et illustré mais elle comprend toutes les variantes de ce mode, de même que tous les modes de réalisation équivalents s'inspirant du principe inventif exposé plus haut. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Positionneur pneumatique destiné à des servocommandes à simple ou à double effet, ce-positionneur étant prévu pour être associé à une servocommande telle qu'un ensemble cylindre-piston relié en contreréaction avec ledit positionneur, celui-ci comprenant un corps creux à l'intérieur duquel se logent d'une part un ressort de contre-réaction commandé par ladite servocommande, d'autre part un tiroir distributeur, ledit corps creux comportant en outre des entrées et des sorties pour l'air qui sont reliées d'un côté avec une source d'alimentation d'air et de l'autre côté avec ladite servocommande, ainsi que des orifices d'évacuation et analogues, la cavité intérieure du corps du positionneur étant divisée en deux parties par le moyen d'un ensemble souple et élastique, susceptible de se déplacer sous l'action d'un signal de réglage d'entrée, caractérisé en ce que l'ensemble élastique est constitué par une membrane annulaire unique qui est percé en son centre d'un trou à travers lequel une tige du tiroir distributeur peut coulisser sans aucun frottement, l'extrémité de cette tige venant prendre appui contre un plateau ou disque qui est destiné à être appliqué contre le ressort de contre-réaction commandé par la servocommande. 2. Positionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord annulaire intérieur de la membrane est serré de manière étanche contre le corps du positionneur à l'aide d'une vis ou douille filetée extérieureement, la tige du tiroir distributeur traversant ladite douille. 3. Positionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir de distribution est soumis, par celle de ses extrémités qui est opposée au ressort de contre-réaction, à l'effet d'un ressort faiblement taré.