Brevet FR2571159A1 — publié le 19860404

Cette invention concerne une valve de régulation de pression d'un fluide. Plus particulièrement, elle concerne un mano-détendeur pour réduire la pression d'un fluide du côté primaire pour maintenir une pression constante du fluide sur le côté secondaire. Un mano-détendeur est généralement du type o une valve principale est directement contrôlée par le déplacement d'un diaphragme, ou bien o une valve principale, comme une valve à tiroir, est contrôlée indirectement par un distributeur pilote. La pression secondaire d'un fluide agit d'un côté du diaphragme, et la force d'un ressort de tarage de pression de l'autre côté. S'il y a déséquilibre entre les deux forces, le diaphragme est déplacé pour qu'un élément de valve contrôle la quantité de fluide passant par la valve pour maintenir une pression de fluide secondaire correspondant à la force élastique du ressort. Une vis de réglage qui est montée par filetage sur un logement de valve est utilisée pour tarer une pression de fluide secondaire souhaitée. La vis se tourne à la main pour régler la force du ressort de tarage de pression jusqu'à ce qu'un manomètre ait indiqué la pression souhaitée. Ce système est très peu pratique lorsqu'on change fréquemment la pression de tarage. Il ne permet pas de fonctionnement à distance ni de commande automatique. Ainsi, on connaît un régulateur automatique. Conformément au principe de fonctionnement d'un régulateur automatique, la valeur à contrôler est détectée et comparée à une valeur de consigne et le résultat ou une instruction basée sur une différence entre les deux est transformé en un signal pour commander un actionneur d'élément de valve, comme un moteur électrique ou actionneur à fluide. Au cas o il s'agit d'un mano-détendeur, la pression secondaire est détectée par un capteur de pression et comparée à la valeur de consigne qui est introduite par un mécanisme de réglage, et le résultat de la comparaison est transformé en un signal pour faire réaliser à un actionneur, comme un moteur électrique, une action de commande proportionnelle ou différentielle/intégrale. Par conséquent, cette valve facilite tout changement de valeur de consigne et permet un fonctionnement à distance ou commande automatique. Cependant, le distributeur automatique est onéreux. Ceci est dû au fait qu'un actionneur à puissance élevée et un contrôleur pour la transformation de signal complexe sont nécessaires pour actionner l'élément de valve directement, -2- minutieusement et rapidement. La réponse est plus lente qu'un mano-détendeur comportant un diaphragme. Ceci est d au fait que l'actionneur n'est pas relié directement au transformateur de signaux. Un objet de cette invention et de fournir un mano-détendeur qui comporte un actionneur ayant une faible puissance, et facilite cependant un changement de tarage de pression et permette un fonctionnement à distance et une commande automatique. Conformément à cette invention, I'objet indiqué plus haut est atteint par un mano-détendeur comportant un diaphragme, un ressort de tarage de pression, un moyen de réglage de la force du ressort et un actionneur pour contrôler le moyen de réglage; 'actionneur étant mis en service lorsqu'une différence décelée entre la pression du fluide du côté secondaire de la valve et la pression de consigne pour une pression tarée est supérieure à une différence standard, et est mis hors service lorsque la différence détectée est pratiquement devenue nulle. Le fonctionnement de la valve est le suivant: Un niveau de pression de consigne souhaité est réglé par un régleur. Une pression de fluide secondaire est détectée par un capteur de pression continuellement ou à intervalles réguliers. Une différence entre la pression de fluide secondaire et la pression de consigne est détectée et comparée avec une différence standard par un contrôleur comparatif. Si la différence détectée est supérieure à la différence standard, un signal est transmis à un organe d'entratnement pour activer l'actionneur de telle sorte que la différence détectée puisse être amenée pratiquement à zéro. L'actionneur est mis en route par l'organe d'entranement pour faire tourner le moyen de réglage de force du ressort, comme une vis de réglage connue, dans l'un ou l'autre sens pour régler la force du ressort de tarage de pression. Le déplacement du diaphragme en résultant actionne l'élément de valve pour accroître ou réduire le débit de fluide dans la valve pour accroTtre ou diminuer ainsi la pression de fluide secondaire. La pression de fluide secondaire est détectée et transmise par le capteur de pression au contrôleur comparatif. Lorsque la différence détectée a été pratiquement amenée à zéro, un signal d'arrêt est transmis à l'organe d'entraTnement pour mettre l'actionneur hors service. Le mano-détendeur comprenant le diaphragme fonctionne suivant -3- la technique connue dans le métier. Tant que la pression de fluide secondaire est dans les limites de la différence standard, I'actionneur ne fonctionne pas, mais l'action mécanique du diaphragme réalise une réduction de pression de fluide. Si elle s'écarte de la différence standard, I'actionneur fonctionne pour régler la force du ressort de tarage de pression, suivant description plus haut. Conformément à cette invention, la pression de tarage est par conséquent facile à changer et il est possible de réaliser non seulement un fonctionnement à distance, mais également la commande automatique si la valeur à contrôler est détectée et introduite comme valeur de consigne. Il suffit d'employer un actionneur ayant une faible puissance, puisqu'il est prévu pour contrôler le moyen pour régler la force du ressort, et non pour accomplir une commande rapide de l'élement de valve directement. L'élément de valve répond rapidement à l'action mécanique du diaphragme suivant la technique connue dans le métier. Cette invention produit un certain nombre d'effets spéciaux comme on le verra par la suite. L'actionneur ne fonctionne que lorsque la différence détectée s'est écartée d'une différence standard, et cesse de fonctionner lorsque la différence détectée a été pratiquement amenée à zéro. Il s'ensuit que l'actionneur n'est pas mis en service souvent ni pendant longtemps en continu, de telle sorte que la valve a une longévité bien plus grande qu'un distributeur automatique. Si le mano-détendeur est du type comportant un distributeur pilote, le distributeur pilote est actionné par une faible force pour faire marcher une valve principale qui exige une force importante de fonctionnement. Puisque le ressort de tarage de pression a une faible force de ressort, il suffit d'employer un actionneur ayant une faible puissance. L'actionneur est facilement applicable à tout mano-détendeur existant équipé d'une vis de réglage mobile axialement pour le ressort. Si la différence entre la pression de fluide secondaire et la pression tarée dépasse la différence standard, Il'actionneur fonctionne pour modifier la pression tarée pour permettre à une quantité plus grande de fluide de passer. Par conséquent, la valve de cette invention permet un contrôle plus rapide en cas de variation de pression de fluide secondaire qu'un mano- détendeur reposant exclusivement sur la commande mécanique. Une réalisation de l'invention va maintenant être décrite plus -4spécifiquement, à titre d'exemple, en se référant au plan schématique d'accompagnement. Sur ce plan, on voit une vue longitudinale en section d'un mano-détendeur à commande électrique incorporant cette invention, représenté avec un schéma synoptique de sa partie commande. Le mano-détendeur taré automatiquement incorporant cette invention comprend une partie mano-détendeur mécanique 1, une partie moteur électrique et une partie commande. La partie valve 1 est de construction identique à un mano-détendeur connu. Il y a une entrée de fluide (2) et une sortie de fluide (3) qui sont reliées à un passage primaire (4) et un passage secondaire (5) respectivement. Il y a un orifice de valve principal (7) qui peut être ouvert ou fermé par un élément de valve principal (6). L'élément de valve (6) est poussé par un ressort en position de fermeture d'orifice, et relié par une tige de valve à un piston (8). La pression du fluide passant par l'orifice de valve principal (7) vers la sortie de fluide (3) agit sur la surface inférieure du piston (8), alors que la pression du fluide agissant sur la surface supérieure du piston (8) par les passages (9 et 11) est contrôlée par un élément de distributeur pilote (12). L'élément de distributeur pilote (12) est poussé par un ressort en position fermée et relié à une tige de valve contactant la surface inférieure d'un diaphragme (3) de telle sorte que son déplacement en descente puisse forcer l'élément de distributeur pilote (12) en position ouverte. Si le diaphragme (13) est déplacé vers le bas, I'élément de distributeur pilote (12) est contraint de descendre pour permettre au fluide de couler de l'entrée de fluide (2) dans la zone au-dessus du piston (8) par les passages (9 et 11) et faire descendre le piston (8) et par là l'élément de valve principal (6), ce qui fait ouvrir l'orifice de valve principal (7) pour permettre au fluide de passer de l'entrée de fluide (2) à la sortie de fluide (3). Si le diaphragme (13) est déplacé vers le haut, I'élément de distributeur pilote (12) est contraint de monter par le ressort pour interrompre la communication de fluide entre les passages (9 et 11) et le fluide dans la zone au-dessus du piston (8) coule vers la sortie de fluide (3) par le passage (11), un espace entourant la tige de valve pour l'élément de distributeur pilote (12) et un passage (10), ainsi l'élément de valve principal (6) et le piston (8) sont contraints de monter pour fermer l'orifice de valve principal (7). La zone au-dessus du diaphragme (13) est reliée à l'atmosphère par 2 5 7 1 1 5 9 -5- un passage (14) de faible diamètre et maintenue à une pression atmosphérique pratiquement constante. Un ressort de tarage de pression (16) a une extrémité inférieure en contact avec la surface supérieure du diaphragme (13) et y exerce une force de ressort. La partie supérieure du ressort (16) porte un support de ressort et une vis de réglage (17) a une extrémité inférieure en contact avec le support de ressort de telle sorte que la rotation de la vis de réglage (17) dans l'un ou l'autre sens puisse régler la compression du ressort (16) et par là sa force de ressort agissant sur le diaphragme (13). La vis de réglage (18) est engagée par filetage sur l'élément fileté intérieurement (41) monté dans un logement de ressort (15) faisant partie d'un logement de valve. La partie moteur est reliée à la partie valve (1) par une chape (18) fixée au logement de ressort (15). Un arbre de sortie (20) coaxial à la vis de réglage (17), a une extrémité inférieure reliée à la tête hexagonale (42) de la vis (17) par un élément de connexion (19). L'arbre de sortie (20) est un arbre pour une cannelure à billes (21). Un engrenage (22) est fixé à la périphérie extérieure de la cannelure (21) et maintenu entre les éléments de palier inférieur et supérieur (23 et 24) pour empêcher tout déplacement vertical et radial. Les éléments de palier (23 et 24) sont maintenus entre une plaque de montage (25) et une plaque inférieure (26). Un moteur électrique (29) et un réducteur de vitesse (28) sont fixés sur la plaque de montage (25) et son arbre de sortie (27) est engagé par filetage avec l'engrenage (22). Si le moteur (29) est entraîné, I'arbre de sortie (27) du réducteur de vitesse (28) est mis en rotation pour faire tourner la périphérie extérieure de la cannelure (21) via l'engrenage (22). Suivant le sens de sa rotation, l'arbre de sortie (20) tourne pour la montée ou la descente, faisant tourner la vis de réglage (17) dans l'un ou l'autre sens via l'élément de connexion (19). L'arbre de sortie (20) est muni d'un disque (35) qui rend possible de déceler si la vis de réglage (17) est à sa position la plus haute ou la plus basse. Un couple de capteurs de position (33 et 34) est situé d'un côté du disque (35) pour déceler les positions la plus haute et la plus basse, respectivement de la vis (17). Les capteurs (33 et 34) sont fixés à la paroi latérale du moteur (29) et du réducteur de vitesse (28) respectivement. Les capteurs (33 et 34) sont de préférence des senseurs optiques du type à réflexion, bien qu'il soit possible, naturellement, d'utiliser tout autre type -6 - de capteur, comme des potentiomètres, fins de course ou capteurs magnétiques. Un organe d'entraînement (30) est situé à côté du moteur (29).La partie moteur est enfermée dans un couvercle (36) qui la protège contre la poussière et l'humidité. La partie moteur comprend de plus le câblage et les bornes nécessaires, bien que ceci ne soit pas représenté. La partie commande comprend les capteurs de position (33 et 34),' un contrôleur comparatif (31), un régleur de pression de consigne (32) et un capteur de pression (40) disposé dans le passage de fluide secondaire. Les lignes de signalisation (37 et 38) vont des capteurs de position (33 et 34) respectivement, au contrôleur comparatif (31). Une ligne de signalisation (39) va du capteur de pression (40) au contrôleur comparatif (31). Une ligne de signalisation va également du régleur (32) au contrôleur comparatif (31). Une ligne de signalisation va du contrôleur comparatif (31) à l'organe de commande (30). Le contrôleur comparatif (31) peut en variante être situé à l'organe d'entraînement (30). Une pression de consigne est réglée par le régleur (32) et introduite au contrôleur comparatif (31). La pression du fluide dans le passage secondaire (5) est détectée par le capteur de pression (40) et introduite au contrôleur comparatif (31) continuellement ou à des intervalles relativement courts. Le contrôleur comparatif (31) calcule la différence entre la pression du fluide dans le passage secondaire (5) telle qu'elle est détectée par le capteur (40) et la pression de consigne et la compare avec une différence standard. Si la comparaison indique un écart de différence détectée par rapport à la différence standard, le contrôleur comparatif (31) transmet un signal de commande à l'organe d'entraînement (30) afin d'amener la différence détectée pratiquement à zéro, c'est-à-dire amener la pression du fluide dans le passage secondaire (5) pratiquement à la valeur de pression de consigne. Le moteur (29) est commandé par l'organe d'entraînement (30) pour régler le débit de fluide dans la valve. Le contrôleur comparatif (31) transmet un signal de commande à l'organe d'entraînement (30) pour arrêter le fonctionnement du moteur (29) si la différence détectée est devenue pratiquement nulle, c'est-à-dire tombe dans une plage de différences standard fines qui sont suffisamment inférieures à la différence standard indiquée ci-dessus. Les capteurs de position (33 et 34) coopèrent avec le disque (35) pour détecter la vis de réglage (17) à ses positions la plus haute et la plus basse, respectivement, et transmet les signaux correspondants au contrôleur comparatif 7 1159 -7- (31). Le contr81eur comparatif (31) répond à ces deux signaux plus rapidement que tout autre signal de commande et transmet un signal à l'organe d'entraînement (30) pour arrêter le fonctionnement du moteur (29) . Ceci rend possible d'empêcher l'application de toute force indue au système pour commander la vis de réglage (17). 2 5 7 1 1 59 -8- REVENDICATION. Un mano-détendeur taré automatiquement comprenant un diaphragme, un ressort de tarage de pression, un moyen pour régler la force de ce ressort et un actionneur pour commander ce moyen, cet actionneur étant prévu pour être mis en service uniquement si une différence détectée entre la pression d'un fluide sur le côté secondaire de la valve et une valeur de pression de consigne tarée est supérieure à une différence standard, et est mis hors service lorsque cette différence détectée est devenue pratiquement nulle.