Brevet FR2470271A1 — publié le 19810529

Bon nombre de capteurs de température nécessi- tent des leviers ou des tiges de commande, des coussinets, des articulations et/ou des pivots de réglage, ainsi que des joints d'étanchéité, tous ces éléments étant coûteux et sujets à une usure ou à un fonctionnement défectueux. Un capteur pouvant émettre un signal de pression propor- tionnel à la température, d'une construction simple, fia- ble et légère et évitant les complications que présentent des éléments mécaniques tels que des articulations, des pivots et analogues, est un dispositif avantageux qui pourrait faire office de transducteur de pression, par exemple, dans un système de commande de carburant. La présente invention constitue, à certains égards, un perfectionnement vis-à-vis d'une demande de brevet connexe de la Demanderesse déposée aux Etats-Unis d'Amérique au nom de Lawsing. Une caractéristique de la présente invention réside dans un assemblage de souffletsrelié directement à et commandant une plaque mobile à ajutage consti- tuant le dispositif dépourvu de leviers, d'articulations et/ou d'éléments engendrant une friction. Une autre ca- ractéristique réside dans une forme de réglage simplifiée du dispositif pour différentes pressions hydrauliques, permettant également un réglage de débit simplifié. Une autre caractéristique encore réside dans un système de souffletsdestiné à minimiser l'influence des variations de température du liquide de commande, ainsi que les erreurs de signaux résultant de changements quelconques. Ce dis- positif permet également de localiser le soufflet de dé- tection de pression de gaz dans une position dans laquelle il circonscrit un des autres soufflets, formant ainsi un dispositif plus compact. Suivant l'invention, un changement de température entraîne un changement dans la pression de gaz à l'inté- rieur de la sonde ou du transducteur et cette pression est détectée par des souffletsagissant sur une plaque de soupape à ajutage qui est supportée et guidée par ces soufflets avec possibilité de se déplacer vers et à l'écart d'une butée sous l'influence de changements de pression afin de régler le débit à travers l'ajutage et, partant, la pression d'un fluide hydraulique à cet ajutage. Les soufflets sont conçus de telle sorte que leurs parties extérieures soient mises sous vide afin que les tempéra- tures ambiantes ou la température du logement du trans- ducteur exercent un effet minimum sur la précision du dispositif. Le soufflet de détection de gaz est également disposé autour d'un-des soufflets de détection de pres- sion hydraulique afin d'obtenir un dispositif plus com- pact, tandis que ces deux soufflets sont isolés par une chambre sous vide ménagée entre eux. Dans les dessins annexés la figure unique est une vue en coupe du transduc- teur de pression. Le transducteur comprend un logement 2 en forme de T comportant une admission 4 pour un fluide hydrau- lique dosé à une extrémité et une sortie 6 pour l'éva- cuation de ce fluide, à l'extrémité opposée. La tige de ce T comporte une admission de pression de gaz 8 relice, par une conduite 12, à une source de pression ou à un capteur de température 10 constitué d'une sonde ou d'un tube rempli de gaz. Le changement survenant dans la tem- pérature en 10 entraîne un changement dans la pression de gaz régnant dans la sonde et cette pression est trans- mise au transducteur via la conduite 12. A l'intérieur du logement 2, est montée une plaque de soupape à clapet 14 en forme de tiroir comportant un ajutage 16 localisé pour venir s'engager sur l'extrémi- té d'une vis réglable formant une butée de soupape 18 disposée dans l'admission de fluide hydraulique 4. Cette vis est creuse depuis l'extrémité d'admission jusqu'à un passage transversal 19 et elle comporte une extrémité inté- rieure pleine qui ferme plus ou moins l'ajutage en fonction de l'écartement de ce dernier. Cette vis est vissée dans l'admission et elle peut être réglée en in- troduisant une clef dans cette dernière de telle sorte S qu'elle vienne s'engager dans une cavité hexagonale 20 ménagée à l'extrémité d'admission de la vis. L'ajutage est supporté dans le logement par plusieurs soufflets. Le soufflet 22 adjacent à la sortie de fluide-hydraulique est rempli de ce fluide, tandis que sa partie extérieure est mise sous vide. L'extrémité in- térieure de ce soufflet est fixée à la bride annulaire su- périeure 24 de la plaque à ajutage 16. En dessous de cette bride 24, est adaptée une bague 26 assujettie au lo- gement en étant maintenue à l'écart de la bride, tandis qu'un soufflet 28 s'étend entre cette-bague 26 et la bri- de annulaire inférieure 30 de la plaque à ajutage. L'ex- térieur de ce soufflet 28 est exposé à la pression de gaz provenant de la sonde de température, tandis que l'inté- rieur est mis sous vide. En dessous de la bride annulaire inférieure 30, est monté un soufflet 32 s'étendant entre cette dernière et une surface 34 du logement entourant l'admission 4. L'espace intérieur de ce soufflet est rempli d'un fluide hydraulique dosé en amont de l'ajutage, tandis que son es- pace extérieur est mis sous vide. Ce soufflet 32 et le soufflet 22 décrit ci-dessus ont le même diamètre. Autour du soufflet 28, est prévu un soufflet 38 de plus grand diamètre s'étendant entre la bride inférieu- re 30 et une surface annulaire 40 du logement située en dessous de l'admission de pression de-gaz. Dès lors, l'es- pace situé à l'extérieur de ce soufflet est rempli de gaz venant de cette admission tout comme l'espace entourant le soufflet 28. Grâce à ce système, la force transmise à la plaque à ajutage par le gaz est égale à la pression de ce dernier multipliée par la différence des surfaces moyennes effectives des soufflets 28 et 38, cette force agissant pour déplacer 2470271 J l'ajutage vers ou à l'écart de la butée de soupape. Cet- te force est contrecarrée par la force exercée sur la plaque et qui résulte de la différence entre la pression du fluide hydraulique dosé et la pression d'évacuation, multipliée par la surface effective du soufflet 22, puis- qu'aussi bien ce dernier et le soufflet 32 sont tous deux remplis de ce fluide. GrAce à ce système, un changement survenant dans la pression de gaz suite à un changement de température à la sonde aura pour effet de modifier la force exercée sur la plaque à ajutage, si bien que cette dernière se déplacera vers ou à l'écart de la vis de réglage, en- traInant ainsi, dans la pression hydraulique dosée, un changement proportionnel à celui survenant dans la pres- sion du gaz pénétrant dans le transducteur. Lorsque le dispositif est utilisé en association avec une commande de carburant dans une turbine à gaz, une élévation de la température d'admission de cette dernière, détectée par sonde localisée à cette admission, donnera lieu à 1' émission d'un signal de pression de fluid hydraulique dosé dont l'amplitude sera accrue proportionnellement au changement de température et ce signal atteindra le tringlage à servomécanisme approprié de la commande de carburant. Lorsque le dispositif est utilisé de la sorte, le fluide hydraulique contenu dans le transducteur est habituellement un carburant. C'est ainsi que la canalisation de détection 12 dans laquelle la pression est proportionnelle à la tem- pérature détectée par la sonde, pénètre dans l'espace ménagé autour des soufflets 28 et 38. L'admission de fluide hydraulique 4 est reliée à une canalisation 42 par une conduite de fluid sous pression 44. Une extrémi- té de cette conduite 44 est raccordée au mécanisme à commander, par exemple, la soupape de carburant 46 destinée à la turbine pour laquelle la sonde détecte une teérature particu- lière. L'extremité d'admission de fluide de la conduite est reliée 2470271! à une source de fluide sous pression (non représentée) qui peut être l'alimentation de carburant de la turbine. Cette admission comporte un orifice 48 situé en amont de la canalisation 42, de telle sorte que le mouvement de la plaque à ajutage 14 maintienne, dans la canalisation 42 et dans la conduite 44 en aval de cet orifice 48, une pres- sion de fluide dosée qui est proportionnelle à la tempéra- ture détectée. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, la pression régnant dans la conduite 12-est proportionnelle à la température détectée, assurant ainsi des changements de pression proportionnels dans la canalisation 42 et à la soupape de carburant 46. Dès lors, ce dispositif engendre un signal de pression hydraulique proportionnel à la température avec une soupape commandée directement par les soufflets de dé- tection. Le réglage de débit peut être obtenu en réglant la pression du gaz chargé dans la sonde, tandis que le ré- glage de position est effectué en réglant l'élément à vis 18 de la soupape à l'intérieur de l'admission de pression dosée. La mise en service est simplifiée en pratiquant les passages pour le fluide dans la vis. On comprendra que la conception de la soupape permet une tolérance maxi- mum dans le défaut d'alignement des pièces. Grâce à la disposition des soufflets, des cham- bres sous vide sont ménagées entre le soufflet renfermant un fluide hydraulique et le soufflet renfermant un gaz afin de réduire le parcours de conduction de chaleur entre les fluides, minimisant ainsi l'influence exercée par les changements de température du fluide hydraulique. Le vo- lume de gaz contenu dans le soufflet de détection de gaz est réduit au minimum afin d'atténuer les erreurs de si- gnaux dues à des changements survenant dans la température ambiante ou dans la température du carburant constituant le fluide hydraulique. Lorsque le dispositif est utilisé dans des commandes de carburant, la disposition et les di- mensions des soufflets sont étudiées de telle sorte que le signal de fluide hydraulique dosé ait une amplitude suffisante pour que le tringlage principal actionnant la commande de carburant atteigne une position programmée à l'épreuve des avaries en cas de défaillance de la sonde. L'alimentation de fluide hydraulique au trans- ducteur est dosée de telle sorte qu'en modifiant l'écoule- ment à travers l'ajutage 16, on obtienne un changement dans la pression de carburant doséeà l'admission 4. Le dispositif est conçu de telle sorte qu'un accroissement de la pression de signalisation ait pour effet de dépla- cer la plaque de soupape 14 afin de réduire l'écoulement à travers l'ajutage 16, augmentant ainsi la pression de carburant doséed'une valeur proportionnelle à la pression de signalisation. Tel que le dispositif est conçu, les changements survenant dans la température du fluide hy- draulique exercent un effet minimum sur la précision de ce dispositif, puisqu'aussi bien les soufflets exposés au fluide hydraulique sont isolés du logement et du soufflet à pression de signalisation. Bien que l'on n'en ait pas fait mention précédemment, on comprendra que les extrémi- tés des soufflets sont toutes fixées à la surface sur la- quelle elles viennent s'engager. Le système est particu- lièrement avantageux du fait que la plaque de soupape à clapet peut se déplacer librement vers et à l'écart de la butée de soupape sans contact par friction en n'importe quel point. Les soufflets constituent l'unique support pour cette plaque mobile. Il est également à noter que ce dispositif n'exige aucun ressort mécanique pour pousser la plaque mobile. Les pressions devant être exercées sur la plaque sont celles agissant sur les soufflets. Bien que le dispositif ait été décrit principale- ment en se référant à son application en tant que capteur de température dans lequel la pression du gaz pénétrant dans le transducteur est fonction de la température, il est évident qu'il serait tout aussi applicable à la mesure directe de pressions de gaz, par exemple, en raccordant, à 2470271 i son admission de pression de gaz, une sonde de détection de pression localisée, par exemple, dans la décharge du compresseur de la turbine à gaz. Bien que l'invention ait été illustrée et dé- crite ici en se référant à une de ses formes de réalisa- tion préférées, l'homme de métier comprendra que d'autres modifications et omissions peuvent être envisagées tant dans sa forme que dans ses détails, sans se départir de son esprit et de son cadre. REVENDICATIONS 1. Transducteur de pression, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement comportant une admission et une sor- tie de fluide hydraulique, ainsi qu'une admission de pres- sion de gaz; une plaque de soupape mobile comportant un aju- tage et montée dans ce logement entre l'admission et la sortie de fluide; un élément de soupape monté dans le logement dans une position dans laquelle la plaque précitée peut venir s'y engager pour fermer plus ou moins l'ajutage; plusieurs soufflets reliés à et supportant la plaque pour déplacer cette dernière vers et à l'écart de l'élément de soupape; et des éléments prévus pour exposer un côté d'un soufflet au gaz provenant de l'admission de pression de gaz, ainsi que pour exposer un côté de chacun de deux au- tres soufflets à la pression de fluide de part et d'autre de la plaque à ajutage. 2. Transducteur de pression suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de soupape est vis- sé de manière réglable dans le logement. 3. Transducteur de pression suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que des passages sont ménagés dans l'élément de soupape pour l'écoulement du fluide pro- venant de l'admission de ce dernier. 4. Transducteur de pression suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la soupape est plate et en alignement avec l'ajutage prévu dans la plaque. 5. Transducteur de pression suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le soufflet exposé au gaz entoure et est plus grand que le soufflet exposé au fluide hydraulique, l'espace compris entre ces deux soufflets étant mis sous vide. ?47_271 I 6. Tranducteur de pression suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que des soufflets opposés sont prévus de part et d'autre de la plaque à ajutage, les espaces in- térieurs de ces soufflets étant exposés aux pressions de fluide agissant sur les côtés opposés de cette plaque. 7. Transducteur de pression suivant la revendi- cation 6, caractérisé en ce que les espaces entourant ces soufflets-opposés sont mis sous vide. 8. Transducteur de détection de pression, carac- térisé en ce qu'il comprend: un logement comportant une admission et une sor- tie pour un fluide de commande, ainsi qu'une admission pour la pression de gaz de commande; une soupape montée dans ce logement entre l'ad- mission et la sortie de fluide, cette soupape comprenant un élément à extrémité intérieure plate dans lequel est pratiqué un passage pour le fluide pénétrant dans le loge- ment, ainsi qu'une plaque de soupape mobile dans laquelle est ménagé un passage en alignement avec l'extrémité inté- rieure plate de l'élément de soupape; et des soufflets opposés prévus de part et d'autre de la plaque et supportant celle-ci dans le logement, les espaces intérieurs de ces soufflets étant exposés à la pression de fluide agissant sur les côtés opposés de la plaque, tandis que les espaces entourant ces soufflets sont mis sous vide, les espaces extérieurs des autres soufflets également prévus entre la plaque et le logement étant ex- posés au gaz provenant de l'admission précitée. 9. Transducteur de détection de pression suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un des soufflets mention- nés en second lieu entoure un des soufflets opposés, les espaces inté- rieurs de ces soufflets mentionnés en second lieu étant mis sous vide. 10. Transducteur de pression suivant la revendi- cation 8, caractérisé en ce que l'élément de soupape est vissé de manière réglable dans l'admission de fluide.