Brevet FR2481840A1 — publié le 19811106

DISPOSITIF DE COMMUTATION A ACTIONNEMENT FLUIDIQUE- La présente invention concerne un dispositif de commutation à action- nement fluidique, qui est utilisable pour remplir des fonctions d'indication et de commande, et elle a trait plus particulièrement à un dispositif d'ac- tionnement du type magnétique dans lequel un élément magnétique logé dans ou en communication avec l'écoulement assure l'actionnement d'un commutateur placé à l'extérieur de l'écoulement. On connaît des dispositifs qui sont placés dans un trajet suivi par un écoulement en vue de l'actionnement d'un commutateur ou contacteur électrique en réponse à l'écoulement de fluide dans un conduit. De nombreux dispositifs d'actionnement de ce genre utilisent un clapet à mouvement alternatif qui est écarté de son siège et amené dans une position d'ouverture en réponse à un écoulement de fluide passant dans le conduit. Ce clapet déplace physique- ment un aimant permanent ou un élément magnétique jusque dans une position d'interaction avec un second élément magnétique, et cette interaction provoque le déplacement d'un élément de commutation électrique d'une première jusque dans une seconde position de travail. Des exemples de tels dispositifs d'ac- tionnement de contacteur ou commutateur ont été décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos. 3 200 214, 3 297 843, 3 327 079, 3 446 986, 3 562 455 et 4 081 635. L'invention a pour but principal de fournir un dispositif d'actionne- ment magnétique qui sert à actionner efficacement et à maintenir un commuta- teur ou contacteur actionné par fluide dans chacune de deux conditions-de fonctionnement. L'invention a en outre pour but de fournir un dispositif de commutation actionné par fluide, qui soit d'une construction et d'un fonctionnement ex- trêmement simples. L'invention a également pour but d'améliorer la fiabilité et la sensi- bilité d'un dispositif de commutation actionné par fluide. L'invention a en outre pour but de fournir un dispositif de commutation actionné par écoulement et qui fonctionne avec des réactions identiques dans n'importe quelle orientation d'un conduit. En résumé, les objectifs définis ci-dessus, et d'autres objectifs de la présente invention, sont atteints à l'aide de deux aimants permanents allongés qui sont montés de façon à se déplacer axialement suivant des trajets essen- tiellement parallèles. Le premier de ce.s aimants permanents est accouplé fonc- tionnellement avec une valve ou un autre élément placé physiquement dans un écoulement de fluide en vue de se déplacer en réponse audit écoulement flui- dique. Le second aimant permanent est placé à l'extérieur du courant de fluide et il est accouplé fonctionnellement à un contacteur ou commutateur en vue de le faire déplacer entre une première et une seconde position de service. Dans une première position des deux aimants permanents, les champs magnétiques coopèrent pour produire une répulsion du second aimant permanent en vue de maintenir le contacteur ou commutateur dans une-position de service. Dans une seconde position du premier aimant permanent, les champs coopèrent à nouveau pour assurer une attraction des deux aimants afin de faire parvenir 15. le second aimant permanent dans une position o le contacteur ou commutateur est maintenu dans une seconde position de service. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un mode préféré de réalisation de l'invention, dans sa condition d'installation dans un conduit d'écoulement de fluide. La Figure 2 est une vue en élévation et en bout du dispositif représenté sur.laFigure 1. La Figure 3 est une vue en coupe détaillée montrant une partie du dispo- sitif de la Figure 1, dans lequel les moyens actionnés par écoulement, confor- mément à la présente invention, sont contournés. La Figure 4 est une vue de dessous, à échelle réduite, du dispositif des Figures 1 à 3. La Figure 5A est une vue schématique montrant des aimants permanents qui sont utilisés dans le dispositif selon l'invention dans une première condition de fonctionnement. La Figure 5B est une vue schématique montrant des aimants permanents qui sont utilisés dans le dispositif selon l'invention dans une seconde condition de fonctionnement. La Figure 6 est une vue schématique montrant la position préférée d'installation du dispositif dans un conduit orienté verticalement. La Figure 7 est une vue schématique montrant la position préférée d'installation du dispositif dans un conduit s'étendant horizontalement; et la Figure 8 est une vue en élévation et en coupe, correspondant à la Figure 1, d'une variante du premier mode de réalisation. En se référant d'abord à la Figure 1, on voit que le dispositif selon l'invention comprend un carter 10 qui est pourvu de deux ouvertures 11 et 12 dans lesquelles sont engagés des'tronçons de conduit 13 et 14. Les ouvertures du carter et les extrémités des tronçons de conduit peuvent être reliées par des filetages ou autrement, de manière à obtenir des joints étanches au fluide. Un premier passage d'écoulement 15 s'étend au travers du carter depuis l'extrémité filetée 11 jusqu'à la sortie 12. Une valve 16 est placée à l'in- térieur de ce passage. Dans la position indiquée sur la Figure 1, la valve se trouve dans la position de fermeture o elle arrête l'écoulement de fluide dans ledit passage. La valve 16 est pourvue d'un orifice 17 et, quand cette valve est tournée de 900 autour de son axe vertical à partir de la position de fermeture et jusque dans la position indiquée sur la Figure 3, on peut régler l'écoulement de fluide entre le débit nul et le débit maximal. Il est prévu juste en amont de la valve 16 un second passage d'écoule- ment 18 qui comporte une partie 19 de diamètre réduit dans laquelle est logé un organe actionné par fluide, tel qu'un élément à champignon ou clapet 20. L'élément à champignon 20 est pourvu d'une tige 21 qui est guidée dans un prolongement ou saillie tubulaire 22, qui s'étend vers le haut à partir d'un tampon fileté 23 qui est vissé dans la paroi latérale du carter de manière à permettre d'accéder, le cas échéant, à l'élément à champignon 20. L'élément à champignon 20 est de préférence poussé élastiquement jusque dans la position représentée sur la Figure 1, par exemple à l'aide du ressort à boudin 24, bien que ce ressort puisse être inutile dans certaines installa- tions lorsque le champignon est orienté verticalement et peut revenir dans la position de fermeture par gravité. Un aimant permanent 25 de profil allongé est monté à la partie supérieure du champignon 20 de façon à se déplacer le long de son grand axe lors d'un mouvement du champignon. L'aimant 25 se déplace en restant à l'intérieur du contour d'une cavité 26. qui est définie par une petite enceinte faisant saillie du côté du carter 10. Lorsque la valve 16 se trouve dans la position de fermeture représentée sur la Figure 1, du fluide pénétrant dans le carter, dans la direction de la flèche 26, soulève le champignon 20 vers le haut,(en regardant la Fig. 1), en opposition à la force exercée par le ressort 24. Dans une condition donnée d'écoulement qui est contrôlée par le ressort 24, l'écoulement de fluide passant dans le premier passage en étant réglé à l'aide de la valve 16, le champignon et l'aimant 25 sont déplacés jusque dans la position repré- sentée par des lignes en traits interrompus sur la Figure 1. 248 18 4 0 Un second carter 30 est boulonné ou fixé autrement sur le carter 10. Le carter 30 contient un contacteur ou commutateur électrique ou pneumatique. Dans le mode de réalisation représenté, il est prévu un contacteur électrique 31 à action brusque, qui comporte un bras d'actionnement 32 faisant déplacer des éléments de contact, non-représentés, entre une première et une seconde position de service. De préférence, un ressort 33 maintient le bras d'ac- tionnement dans l'une de ses deux positions de service, comme le montre la Figure 1. L'extrémité du bras d'actionnement 32 porte un second aimant permanent 34 de profil allongé. Cet aimant permanent 34 est positionné de façon à suivre un trajet qui est orienté essentiellement parallèlement au trajet de déplace- ment de l'aimant permanent 25. Conformément à la présente invention, les aimants permanents 25 et 34 sont placés de façon que, dans une première condition de fonctionnement mise en évidence sur la Figure 1 et sur la Figure SA, les champs engendrés par les aimants permanents maintiennent le contacteur ou commutateur dans une position de service. Cela est de préférence obtenu en donnant aux aimants permanents des polarités qui sont telles que des pôles identiques adjacents des deux aimants sont positionnés de façon à coopérer pour qu'il se produise une répulsion des deux aimants, l'élément 34 étant éloigné de l'aimant 25 de telle sorte que le contacteur 31 est poussé dans sa première position de service. Lorsque l'écoulement de fluide passant dans le conduit 13 est suffisant pour faire déplacer le champignon 20 dans sa position d'ouverture, représentée par des lignes en traits interrompus sur la Figure 1 et par des lignes en traits pleins sur la Figure 5B, les aimants 25 et 34 sont déplacés l'un par rapport à l'autre de façon que des pôles différents soient adjacents l'un par rapport à l'autre en exerçant une forte attraction et en déplaçant l'aimant 34 vers le bas, en regardant la Figure 5B, pour que les contacts du contacteur ou commutateur 31 soient amenés dans la seconde position de service. Tant que du fluide s'écoule autour de la valve ou champignon 20 en la maintenant dans la position haute représentée sur la Figure 5B, le contacteur ou commutateur est poussé magnétiquement, d'une manière efficace et continue, dans la seconde position de service. La Figure 8 représente une variante du premier mode de réalisation. Des parties identiques ont été désignées par des références numériques identiques, tandis que des parties correspondantes mais modifiées ont été désignées par les mêmes références numériques, augmentées de 100. 248 18 4 0 La valve à champignon 120 est alors appliquée de façon étanche contre un siège 120a. La valve à champignon 20 de la Figure 1 ne comporte aucun siège. Cette valve n'établit par conséquent pas une étanchéité complète mais un petit écoulement intermédiaire passant sur la valve ne change pas son fonctionnement. Pour empêcher que la valve 20 sorte de la chambre 19, le tampon 23 comporte une saillie tubulaire 22 sur laquelle s'appuie la valve. Une saillie 21 en forme de broche a été prévue sur le côté inférieur de la valve 20, ladite saillie contribuant à guider la valve au cours de son mouve- ment. La valve 120 représentée sur la Figure 8 comporte sur son côté inférieur une partie 120b en forme de disque, qui contribue à augmenter la rapidité d'ouverture de la valve quand la pression de l'écoulement fluidique devient supérieure à la pression du ressort 24. En outre, le carter séparé 30 de la Figure 1, qui contient le contacteur 31, a été remplacé par une partie du carter désignée par 110 sur la Figure 8 et qui est solidaire du carter 30. L'orientation et la position du contacteur 31 ont été légèrement modifiées, tandis que le ressort 33 a été supprimé. Avec toutes ces modifications, on a obtenu pour le système de commutation une structure plus compacte et moins coûteuse. Bien que les Figures 1 à 5 et la Figure 8 montrent une orientation des pièces dans laquelle les deux aimants permanents sont déplacés dans des plans verticaux, il va de soi que cette orientation a été donnée seulement à titre d'illustration. Il est préférable que les pièces soient orientées dans le même plan, aussi bien lorsque le système selon l'invention est installé dans un conduit orienté horizontalement que dans un conduit orienté verticalement, afin que la réaction des pièces lors de l'actionnement du système soit tou- jours exactement la même. Les Figures 6 et 7 montrent respectivement des installations du système selon l'invention dans un conduit orienté vertica- lement et dans un conduit orienté horizontalement. Dans chaque cas, les aimants permanents 25 et 34*sont orientés dans la même direction. Des dispositifs de commutation actionnés par écoulement et agencés conformément à la présente invention sont extrêmement sensibles et se sont avérés fonctionner d'une manière extrêmement stable. La fiabilité est établie par les aimants permanents, qui sont au nombre de deux et qui sont polarisés de manière que, dans chaque position de service, les aimants poussent le contacteur ou commutateur en direction de la position de service envisagée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, qui peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. 248 18 40 REVENDICATIONS 1.- Système de commutation, réagissant à un écoulement de fluide dans un passage, caractérisé en ce qu'il comprend un élément actionné par fluide (20) qui est monté de façon à se déplacer dans ledit passage (15) en réponseà un écoulement de fluide, un premier aimant permanent (25) de profil allongé qui est mobile avec ledit élément actionné par fluide (20), cet aimant permanent comportant des pôles qui sont espacés l'un de l'autre le long de son grand axe et étant déplaçables par ledit élément actionné par fluide le long dudit grand axe depuis une première position correspondant à une absence d'écoulement de fluide jusque dans une seconde position en réponse à un écoulement de fluide prédéterminé, un second aimant permanent (34) de profil allongé, comportant des pôles qui sont espacés l'un de l'autre le long deson grand axe longitudinal et qui est monté de façon à se déplacer le long dudit grand axe dans une zone adjacente au premier aimant permanent (25), les axes longitudinaux du premier et du second aimant permanent étant orientés essentiellement parailèlement entre eux, eten ce que lesdits aimants permanents sont positionnés l'un par rapport à l'autre de façon que les pôles des aimants se repoussent mutuellement pour amener le second aimant(34)dans une position d'actionnement de commutateur(31)quand lepremier aimant(251 se trouve dans la première position et s'attirent mutuellement pour amener le second aimant(34) dans une seconde position d'actionnement de commutateur quand le premier aimant se trouve dans la seconde position. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier aimant (25)permanent est placé à l'intérieur dudit passage de fluide, et en ce que le second aimant (34) permanent est placé à l'extérieur dudit passage. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément actionné par fluide est un clapet à champignon (20), en ce qu'il est prévu un moyen (24) pour pousser ledit champignon jusque dans une position o l'écoulement dans ledit passage est étranglé, ledit champignon (20) pouvant être déplacé par un écoulement fluidique pour faire passer le premier aimant permanent de la première dans la seconde position et pour produire ainsi un mouvement du second aimant jusque dans la seconde position d'actionnement de commutateur. 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (25, 34) sont positionnés de façon que des extrémités de polarités identiques soient écartées l'une de l'autre quand le premier aimant permanent se trouve dans la première position, et en ce que lesdits aimants se repoussent mutuellement et sont positionnés côte à côte avec 248 18 40 des extrémités de polarités différentes qui sont adjacentes lorsque le premier aimant se trouve dans la seconde position. 5.- Système de commutation réagissant à l'écoulement d'un fluide dans un passage, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (10) comportant des ouvertures coaxiales d'entrée et de sortie (11, 12) ainsi qu'un passage (15) ménagé dans le carter afin de permettre l'écoulement du fluide, un clapet à champignon (20) réagissant à l'écoulement et placé dans le carter (10), ledit champignon (20) étant mobile en réponse à un écoulement de fluide se propageant le long d'un axe qui est perpendiculaire aux axes desdites ouvertures d'entrée et de sortie (11, 12), un premier aimant permanent (25) de profil allongé qui est mobile avec ledit champignon (20), ledit aimant permanent comportant son grand axe qui est orienté parallèlement à l'axe de déplacement du champignon et comportant des pôles qui sont espacés le long dudit grand axe, ledit aimant étant déplaçable par ledit champignon le long dudit axe depuis une première position correspondant à l'absence d'écoulement de fluide jusque dans une seconde position en réponse à un écoulement de fluide prédéterminé, en ce qu'il est prévu un second aimant permanent (34) de profil allongé, qui comporte des pôles espacés le long de son axe longi- tudinal et qui est monté de façon à se déplacer le long dudit axe dans une zone adjacente audit premier aimant permanent (25), les axes longitudinaux du premier et du second aimant permanent (25, 34) étant orientés essentiel- lement parallèlement entre eux, en ce que lesdits aimants permanents sont positionnés l'un par rapport à l'autre de façon que les pôles des aimants se repoussent mutuellement pour amener le second aimant dans une position d'actionnement de commutateur quand le premier aimant se trouve dans la première position, et de manière que les pôles s'attirent mutuellement pour amener le second aimant dans une seconde position d'actionnement de commuta- teur quand le premier aimant se trouve dans la seconde position. 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier aimant permanent est placé à l'intérieur dudit passage de fluide, et en ce que le second aimant permanent est placé à l'extérieur dudit passage. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (25, 34) sont positionnés de façon que des extrémités de polarités identiques soient écartées l'une de l'autre quand le premier aimant permanent se trouve dans la première position, et en ce que lesdits aimants se repoussent mutuellement et sont positionnés côté à côte avec des extrémités de polarités différentes qui sont adjacentes lorsque le premier aimant se trouve dans la seconde position.