Brevet FR2616488A1 — publié le 19881216

CONVERTISSEUR ELECTRO-PNEUMATIOUE A PROTECTION ANTI-DEFLAGRANTE La présente invention concerne un convertisseur électro-pneumatique muni d'une protection anti-déflagrante. De façon plus précise l'invention concerne un transducteur pour convertir un signal constitué par l'intensité d'un courant électrique en une pression pneumatique représentative de l'intensité du courant, le transducteur présentant une protection anti-déflagrante pour pouvoir fonctionner dans une atmosphère dite explosive. Ces convertisseurs sont notamment utilisés pour la commande directe ou indirecte de vannes de contrôle de processus industriels. Par commande indirecte on entend en particulier l'action du convertisseur électro-pneumatique en passant par un dispositif d'asservissement en position, appelé positionneur, destiné à assurer une relation entre l'état du système de réglage pneumatique de position de l'obturateur de la vanne et le signal électrique de commande. Le principe de ces convertisseurs électro-pneumatiques est bien connu. Le réglage de la pression est réalisé par un ensemble buse-palette, la valeur de la pression étant déterminée par la distance entre la buse et la palette. La palette est montée à une première extrémité d'un fléau de balance dont l'autre extrémité est soumise à l'action du signal de commande, par exemple à l'aide d'un électro-aimant. De tels systèmes sont parfaitement efficaces mais ils ne sont pas utilisables dans une atmosphère dite "explosive" du fait, en particulier, de la présence de la bobine de l'électro-aimant et de son circuit d'alimentation. -2 - Un objet de la présente invention est de fournir un convertisseur électro-pneumatique du type rappelé ci-dessus qui présente des caractéristiques telles qu'il satisfasse aux normes en vigueur pour les appareils fonctionnant en atmosphère "explosive". Pour atteindre ce but le convertisseur électro-pneumatique comprend un système mécanique mobile de contrôle de la pression d'un fluide, la pression dudit fluide dépendant de la position dudit système, un électroaimant commandé par des moyens d'alimentation électrique, et un système de commande du système de contrôle de la pression, la position dudit système de commande dépendant de l'intensité du champ magnétique dudit électro aimant et il se caractérise en ce que ledit électro-aimant comprend un noyau présentant un entrefer et une bobine d'induction entourant une partie dudit noyau, et en ce qu'il comprend en outre une enceinte anti-déflagrante, ledit noyau traversant ladite enceinte de telle manière que ladite bobine soit entièrement disposée dans ladite enceinte et que ledit entrefer, ledit système mécanique de contrôle de pression, et le système de commande soient entièrement disposés à l'extérieur de ladite enceinte, lesdites traversées de l'enceinte par ledit noyau présentant des caractéristiques anti-déflagrantes. Selon un mode préféré de mise en oeuvre ledit système mécanique de contrôle est constitué par une buse solidaire du circuit de fluide à contrôler et par une palette apte à se déplacer en regard de ladite buse, ladite palette étant montée à une première extrémité d'un levier dont l'autre extrémité est solidaire d'une pièce ferro-magnétique soumise à l'action du champ magnétique créé au voisinage de l'entrefer d'un noyau de l'électro-aimant. De préférence encore ladite enceinte est formée de deux parties reliées entre elles de façon étanches, au moins une des deux -3parties étant réalisée en un matériau moulable et non magnétique, ladite partie étant réalisée par surmoulage partiel dudit noyau dans la zone formant les traversées. On comprend qu'ainsi la partie électrique de l'électro-aimant est entièrement logée dans l'enceinte de confinement ce qui assure les propriétés anti-déflagrantes requises. La paroi de l'enceinte de confinement n'est traversée que par le noyau de l'électro-aimant, qui est une pièce fixe; la réalisation des traversées en est ainsi beaucoup simplifiée. Enfin tout le système pneumatique est situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement. La sortie du fluide hors de la buse se fait donc sans problème. D'autres caractéristiques et avantages et l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples-non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue simplifiée d'un premier mode de réalisation du convertisseur selon l'invention; et La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation du convertisseur. Comme le montre la figure 1 le convertisseur électro-pneumatique de l'invention comprend une partie pneumatique A et une partie électrique B. La partie pneumatique A se compose d'un circuit pneumatique 2 dont on veut régler la pression en fonction d'un signal de commande électrique I. Le circuit pneumatique 2 est muni d'une buse calibrée 4 de réglage de pression. La buse 4 coopère avec une palette mobile 6 montée à une première extrémité 8a d'un bras 8 lui-même monté sur un fléau de -4balance 10. A la deuxième extrémité 8b du bras 8 est fixé un aimant permanent 12. La partie électrique B se compose d'un électro-aimant de commande formée par une bobine d'excitation 14 et un circuit magnétique 16 ou noyau présentant un entrefer 18. Lorsque l'on fait circuler dans la bobine 14 un courant d'intensité I, le champ magnétique créé au voisinage de l'entrefer 18 exerce une attraction sur l'aimant permanent 12 provoquant un déplacement de celui-ci. La palette 6 subie donc un déplacement correspondant qui permet, en coopération avec la buse 4, de régler la pression dans le circuit pneumatique 2. L'entrefer 18 a une épaisseur de l'ordre de 1,2 mm et la bobine comporte environ 2600 spires. Dans les conditions normales d'utilisation les champs magnétiques créés au niveau de l'entrefer sont de l'ordre de 7.102 à 8.102 Tesla. Comme le montre la figure 1, la bobine 14 et une partie du circuit magnétique 16 sont enfermées dans une enceinte anti-déflagrante 20. L'enceinte 20 est formée, de préférence, d'un corps 22 et d'un couvercle 24. Le circuit magnétique 16 traverse le fond 22a du corps 22 par deux traversées 26 et 28. Par exemple le corps 22 et le couvercle 24 présentent une forme générale cylindrique autour de l'axe XX'. La liaison entre le couvercle 22 et le corps 24 est réalisée par la coopération d'un filetage 30 et d'un taraudage 32 réalisés respectivement dans les pièces 22 et 24. Les traversées 26 et 28 et la liaison 30, 32 sont réalisées de telle manière que l'enceinte 20 présente les propriétés anti-déflagrantes requises. En ce qui concerne les traversées 26 et 28 cela peut être obtenu en réalisant le corps 22 de l'enceinte par 2616 4 8 8 -5- surmoulage partiel du circuit magnétique 16. Les portions surmoulées 16a et 16b du circuit magnétique sont disposées entre l'entrefer 18 du circuit magnétique et la portion 16c du circuit magnétique sur laquelle est montée la bobine 14. L'enceinte est réalisée en aluminium. On obtient ainsi une étanchéité très poussée au niveau des traversées ce qui assure également les caractéristiques d'anti-déflagrance.En ce qui concerne la liaison entre le corps 22 de l'enceinte et le couvercle 24 de celle-ci, le chemin entre ces deux pièces a une longueur suffisante s'etendant de l'intérieur de l'enceinte à l'extérieur de celle-ci pour assurer les caractéristiques anti-déflagrantes. Typiquement cette longueur est de l'ordre de 10 mm. La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation du convertisseur électro-pneumatique selon l'invention. La partie pneumatique A est identique à celle de la figure 1. Elle ne sera donc pas décrite à nouveau. La partie électrique B diffère de celle de la figure i par le mode de réalisation des traversées dans la paroi de l'enceinte. L'enceinte 40 est constituée par un corps 42 et un couvercle 44. Le corps 42 est percé de deux orifices 46 et 48 pour le passage du noyau 50 de l'électro-aimant 52. Le noyau est constitué par un élément central 50a sur lequel est montée une bobine 54, par deux éléments de traversée d et 50e et par deux éléments d'extrémité 50b et 50c dont les extrémités libres définissent l'entrefer 56. Les éléments de traversée 50d et 50e du noyau traversent librement les orifices 46 et 48 mais ils sont en butée contre la face interne 42a du corps 42 par des épaulements 58 et 60. Les éléments 50d et 50e du noyau sont rendus solidaires du corps 42 par des dépôts de résine adhésive 62 et 64 qui de plus obturent les jeux entre les orifices 46 et 48 et les éléments du noyau 50d et 50e. on obtient ainsi les propriétés anti-déflagrantes requises au niveau des orifices 46 et 48. -6- Le fonctionnement de ce mode de réalisation est identique à celui de réalisation de la figure 1. En outre la bobine 14 ou 54 peut être reliée à l'extérieur de l'enceinte par un bornier et un câble électrique qui traverse la paroi de l'enceinte 20 ou 40 dans des conditions anti-déflagrantes. On comprend que l'invention permet effectivement de résoudre le problème posé. D'une part le circuit électrique susceptible d'engendrer une explosion est entièrement logé dans l'enceinte 20 qui présente les caractéristiques anti-déflagrantes requises. D'autre part le circuit pneumatique est intégralement disposé à l'extérieur de l'enceinte 20. On évite ainsi les problèmes déjà connus qu'auraient posés l'échappement du fluide pneumatique si les circuits pneumatiques avaient été logés dans l'enceinte. -7- REVENDICATIONS 1. Convertisseur électro-pneumatique comprenant un système mécanique mobile (6,4) de contrôle de la pression d'un fluide, la pression dudit fluide dépendant de la position dudit système, un - électro-aimant (16, 50) commandé par des moyens d'alimentation électrique, et un système de commande (8, 10, 12) du système de contrôle de la pression, la position dudit système de commande dépendant de l'intensité du champ magnétique créé par ledit électro-aimant, caractérisé en ce que ledit électro-aimant (16, 50) comprend un noyau (16, 50) présentant un entre-fer (16, 56) et une bobine d'induction (14, 54) entourant une partie dudit noyau, et en ce qu'il comprend en outre une enceinte antideflagrante (20, 40), ledit noyau (16, 50) traversant ladite (26, 28, 46, 48) enceinte de telle manière que ladite bobine (14, 54)soit entièrement disposée dans ladite enceinte et que ledit entrefer, ledit système mécanique du contrôle de position, et le système de commande soient entièrement disposés à l'extérieur de ladite enceinte, lesdites traversées de l'enceinte par ledit noyau présentant des caractéristiques anti-déflagrantes. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système mécanique de contrôle est constitué par une buse (4) solidaire du circuit (2) de fluide & contrôler et par une palette (6) apte à se déplacer en regard de ladite buse, ladite palette étant montée à une première extrémité d'un levier (8) dont l'autre extrémité est solidaire d'une pièce ferro-magnétique (12) soumise à l'action du champ magnétique crée au voisinage de l'entrefer (16, 56) du noyau de l'électro-aimant. 3. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite enceinte est formée de deux parties (22, 24) reliées entre elles de façon étanche, au moins une des deux parties (22) étant réalisée en un matériau moulable et non magnétique, ladite partie étant réalisée par surmoulage partiel dudit noyau (16) dans la zone formant les traversées.