Brevet FR2594972A1 — publié le 19870828

REGULATEUR DE PRESSION AVEC CAPTEUR INTEGRE. L'invention concerne un régulateur de pression d'un fluide avec un capteur intégré. Dans tous les dispositifs utilisant la pression d'un fluide dans un circuit hydraulique, il est généralement nécessaire de détecter, régler et ajuster constamment et d'une manière très précise ladite pression du fluide. C'est le cas notamment des imprimantes utilisant un jet continu de gouttes d'encre, celles-ci devant être amenées, sous une pression constante et très précise, au corps de modulation vers un ajutage calibré. Généralement, les systèmes de commande et d'asservissement, et notamment le capteur, sont séparés du corps de régulation de pression, donc volumineux avec des tuyauteries et des risques de pertes de charges et de fuites. De plus, l'étanchéité des corps de régulation eux-mêmes est souvent réalisée par un soufflet ou par un joint radial placé sur le piston. Ces solutions ne sont pas compatibles avec leur utilisation dans les imprimantes à jet d'encre. L'encre n'est pas un lubrifiant d'une part, et présente d'autre part l'inconvénient de sécher, ce qui provoque le collage du piston pendant les heures d'inactivité du dispositif. En général, les dispositifs existants ne permettent pas d'obtenir un réglage de pression d'utilisation suffisamment fin, surtout dans de basses pressions nominales, pour satisfaire à certaines applications. C'est notamment le cas des pressions d'encre mises en oeuvre dans les imprimantes à jet d'encre. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients et répond aux impératifs énoncés ci-dessus. Elle concerne plus précisément un régulateur et un capteur de pression associé à un détendeur programmable par moteur pas à pas. Un tel dispositif est caractérisé en ce qu'étant monolithique, il comporte dans un seul bloc, le tronçon de circulation du fluide groupant le régulateur et le capteur auxquels est associé un autre bloc constitué par le système de commande. - 2 - Bien que solidaire du premier, ce dernier bloc est complètement isolé de la partie fluide. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et de la figure jointe qui représente une coupe en élévation du dispositif, objet de l'invention. Sur cette figure 1, le dispositif est représenté dans l'état d'obtention de la pression d'utilisation minimale. Le tronçon (1) que nous appelerons dans la suite du texte "tronçon fluide" est constitué d'un corps (11) comportant une entrée du fluide (E), un canal (C) dans son prolongement ainsi qu'une sortie de fluide (S). De l'entrée (E) vers la sortie (S), le canal (C) est continuellement parcouru par le fluide (ff) qui est recueilli à la sortie (S) sous une pression d'utilisation (pu) qui doit être parfaitement précise et régulée. Ce corps (11) est également constitué verticalement et en son centre par un alesage (20) débouchant dans le canal (C) du fluide d'utilisation. Dans cet alesage circule librement un poussoir (8) appuyant sur un ressort (9) agissant lui-même sur un clapet (10) susceptible d'obturer complètement ou non l'alesage (20). Ce cylindre (20) est en communication directe avec une voie de retour (Vr) prolongée par un raccord extérieur (Rr). Au sommet de ce "tronçon fluide" (1) est associée une cellule capteur de pression (12) qui assure la lecture permanente de la pression d'utilisation obtenue (pu). A la base de ce "tronçon fluide" (1), un "tronçon sec" (2) est constitué d'un corps (4) dans lequel coulisse librement une noix (7) qui coopère avec un poussoir (8) pour agir sur les organes du "tronçon fluide" (1) sous l'action d'une vis (5) mue par un moteur pas à pas (6). Pour assurer l'étanchéité du dispositif, une membrane souple (3) est intercalée entre le "tronçon fluide" (1) et le "tronçon sec" (2). C'est à travers cette membrane (3) que la noix (7) appuie sur le poussoir (8). Elle suit ainsi les déformations qui lui sont imposées par les mouvements de montée et de descente de la noix (7) et du poussoir (8). De part la position de la membrane (3) sur la figure 1, il est bon de rappeler que le dispositif se trouve dans l'état d'obtention de la pression d'utilisation (pu) minimale. Une redondance manuelle de commande de la vis (5), par la molette - 3 (55), est prévue en cas de défaillance du moteur pas à pas (6) lui-même, ou du système programmable d'asservissement. Selon une caractéristique importante de l'invention, la régulation fine de la pression d'utilisation (pu) du flux de fluide (ff) parcourant le canal (C) est obtenue grâce à un automatisme externe qui agit sur le moteur pas à pas (6) afin de contraindre plus ou moins le ressort (9) sous l'action de la vis (5), ce qui a pour effet de créer une fuite (fr) par l'orifice (O) au sommet du cylindre (20) qui provoque simultanément une variation de la pression (pu). Le fluide issu de la fuite (fr) est évacué par le retour (R). Le fonctionnement du dispositif, conforme à l'invention, est décrit cidessous. En fonction d'une consigne donnée, un automatisme externe (non représenté) agit sur le moteur pas à pas (6), ce qui a pour but de contraindre plus ou moins le ressort (9) par l'intermédiaire de la noix (7) agissant sur le poussoir (8) à travers une membrane souple (3) qui assure l'étanchéité entre les deux tronçons. Ce ressort (9) coopérant avec le clapet (10) oppose à la pression (pu) du canal (C) une contre-pression égale ou inférieure à cette dernière, ce qui a pour effet d'obturer plus ou moins l'orifice (O) et de créer ainsi une fuite (fr) dont la conséquence est de faire varier d'une manière très fine et précise la pression d'utilisation (pu) qui traverse le canal (C). Le fluide issu de la fuite est évacué par le retour (R). La pression d'utilisation (pu) est lue en permanence par la cellule (12) qui coopère avec le moteur pas à pas (6) pour arrêter son action dès que la pression (pu) souhaitée est atteinte. Dès qu'une variation de pression d'utilisation (pu) est enregistrée par la cellule (1), le moteur pas à pas asservi (6) agit sur la vis (5) pour corriger la variation (pu) suivant le processus décrit précédemment. Une autre caractéristique importante de l'invention réside dans le fait que la présence du ressort (9) placé sous le clapet évite le phénomène de pompage en absorbant les très faibles variations de pression. A titre d'exemple, la précision de régulation obtenue par le dispositif, objet de l'invention, pour une gamme de pression d'utilisation de 0,5 à 13 bars est de l'ordre de 200 millibars. Dans son utilisation préférentielle sur les imprimantes à jet d'encre dans lesquelles les pressions (pu) varient de 0,5 à 5 bars, la précision de régulation obtenue est de 18 millibars. -4- Enfin, une autre caractéristique importante de l'invention est que ce dispositif permet aussi de faire fonctionner la pompe fournissant la pression du fluide utilisé dans des conditions optimales, le régulateur étant chargé de faire varier la pression grâce à la fuite réglable (fr) tout en conservant une vitesse fixe de la pompe. L'invention s'applique à tous les systèmes hydrauliques nécessitant une grande précision sur la régulation de la pression d'utilisation du fluide considéré. Elle trouve notamment une application privilégiée dans toutes les imprimantes à jet d'encre. -5 - REVENDICATIONS 1) Dispositif de régulation de pression d'un fluide avec capteur de pression intégré, caractérisé en ce que, de manière monolithique, il est constitué par l'association d'un premier bloc comportant le tronçon de circulation du fluide (1) groupant le régulateur et le capteur (12) de pression, et d'un second bloc (2) constitué par le système de commande, l'étanchéité entre ces deux blocs étant assurée par une membrane (3). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation fine de la pression d'utilisation (pu) du flux de fluide (ff) parcourant un canal (C) est obtenue grace à un automatisme externe qui agit sur un moteur pas à pas (6), suivant une consigne donnée, afin de contraindre plus ou moins un ressort (9) sous l'action d'une vis (5) agissant sur une noix (7), ce qui a pour effet de créer une fuite (fr) par un orifice (O) se créant ou s'obturant au sommet du cylindre (20), ce qui provoque une variation de la pression (pu). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide issu de la fuite (fr) est évacué par le retour (R). 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à tout instant, la pression d'utilisation est lue en permanence par une cellule capteur de pression (12) qui coopère avec le moteur pas à pas (6) pour arrêter son action dès que la pression (pu) souhaitée est atteinte. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la commande de la vis (5) peut s'effectuer d'une manière manuelle par une molette (55) en cas de défaillance du moteur pas à pas (6) ou du système programmable d'asservissement. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la présence du ressort (9) agissant sur le clapet (10) évite le phénomène de pompage en absorbant les très faibles variations de pression. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe fournissant la pression de fluide est utilisée dans des conditions optimales, le régulateur étant chargé de faire varier la pression grace à une fuite réglable (fr) tout en conservant une vitesse fixe de la pompe.