Brevet FR2618188A1 — publié le 19890120

[ La présente invention concerne des circuits de commande pour pompes fluidiques. En particulier, elle concerne un circuit de commande destiné à détecter des variations de pression par rapport à une valeur pré- réglée de seuil qui peut être supérieure ou inférieure à la pression ambiante. Un circuit de commande pour pompe fluidique selon l'invention comporte en combinaison un étage détecteur, un étage d'amplification de puissance et un.étage d'élé- ment primaire, l'étage détecteur comprenant des amplifi- cateurs fluidiques bistables destinés à détecter des variations de pression dans une canalisation de gaz sous pression alimentant une enceinte de déplacement de la pompe fluidique, l'étage d'amplification de puissance comprenant un dispositif destiné' à amplifier et diriger les signaux provenant de l'étage de détection vers l'élé- ment primaire, et l'élément primaire comprenant un dispo- sitif-destiné à donner des pressions élevées d'entraine- ment dans la canalisation de gaz sous pression. L'étage *détecteur peut comporter trois amplifi- cateurs fluidiques bistables débouchant à l'atmosphère. Dans le cas d'une utilisation avec une pompe à simple effet, c'est-à-dire une pompe ayant une seule enceinte de déplacement qui est mise sous pression et évacuée en alternance afin que la pompe ait un refoulement inter- mittent, un premier amplificateur contrôle la pression régnant dans la canalisation de gaz rejoignant l'enceinte de déplacement, et un second amplificateur, ayant une boucle de rétroaction R-C détermine le moment de la phase d'entraînement.' Lors de l'utilisation avec une pompe à double effet, c'est-à-dire une pompe ayant deux encein- tes de déplacement qui sont mises soue pression et éva- cuées en opposition de phase afin que la pompe refoule de manière pratiquement continue, deux amplificateurs communiquant avec les canalisations respectives de gaz sous pression alimentant les enceintes de déplacement déterminent les moments de mise en phase et un troisième amplificateur oscille sous la commande de signaux alter- nés provenant des deux autres amplificateurs. L'étage d'amplification de puissance comporte avan- tageusement au moins un amplificateur fluidique bistable non relié à l'atmosphère, l'entrée de l'amplificateur ou de chaque amplificateur étant connectée à une canali- sation d'alimentation en pression. L'élément primaire peut étre une pompe à éjecteur ou un amplificateur de tourbillon. De préférence, les étages d'amplification de puissance comportent un premier et un second amplifi- cateur fluidique bistable non relié à l'atmosphère, les orifices de commande du premier amplificateur étant re- liés aux sorties de l'étage détecteur et les sorties du premier amplificateur étant reliées aux orifices de commande du second amplificateur. Les sorties du second amplificateur communiquent l'une avec la pompe à éjecteur et l'autre avec l'orifice de commande de l'amplificateur de tourbillon, dans l'élément primaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un circuit selon un mode de réalisation d'organe de commande excité par la pression d'un fluide et destiné à être utilisé avec des pompes à simple effet-; la figure 2 représente une première variante de l'organe de commande; la figure 3 représente une autre variante de ce même organe de commande; la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation d'organe de commande fluidique excité par une pression et destiné à être utilisé avec des pompes à double effet; la figure 5 est un schéma correspondant à la figure 4 et représentant des étages du circuit; et les figures 6 à 8 représentent d'autres modes de réalisation d'organe de commande, sous forme schématique. On se réfère à la figure 1; un organe fluidique de commande excité par une pression comporte trpis étages distincts qui sont interconnectés, comme indiqué par les cadres en trait interrompu. Un premier étage consti- tue un circuit 1 de détection et de minutage, un second étage constitue un étage d'amplification de puissance / 2 et un troisième étage constitue un élément primaire 3. Le circuit 1 de détection et de minutage comporte trois amplificateurs bistables Ai, A et A reliés à 1' 2 3 l'atmosphère. Chaque amplificateur joue le rôle d'un organe de déviation du courant qu'il reçoit afin qu'il transmette un courant d'entrée à l'une des deux sorties en fonction d'une impulsion ou d'une différence de pres- sion suffisante entre les orifices de commande. Ainsi, dans le cas de l'amplificateur Ai, une entrée d'alimenta- tion relive à une canalisation 4 d'air est reliée à l'ori- fice 5 d'entrée de l'amplificateur. Les orifices de sor- tie sont désignés par les références 6 et 7 et les orifi- ces de commande sont désignés par les références 8 et 9. L'orifice 8 de commande est relié à une canalisation rejoignant une enceinte de déplacement d'une pompe fluidique à simple effet (non représentée). Un exemple de telle pompe est décrit dans le brevet britannique n 1 480 484, en référence à la figure 6 de celui-ci. L'orifice 9 de commande est relié à une pompe 11 à éjec- teur de polarisation qui assure la commutation de l'am- plificateur A1 sur la sortie 7 à moins que la pression détectée à l'autre orifice 8 de commande et qui est la pression détectée dans la canalisation 10 qui rejoint la pompe, ne tombe au-dessous de la pression de polari- sation créée par la pompe 11 à éjecteur. La pression de polarisation peut être modifiée à volonté à l'aide d'une résistance réglable R placée dans une canalisation évent partant de.la pompe à éjecteur 11. Ainsi, lorsque la pression dans la canalisation 10 dépasse la pression de polarisation, c'est-à-dire pendant une phase d'entrai- nement de la pompe, l'air qui circule dans l'amplifica- teur A1 pénètre par l'orifice d'entrée 5 et s'écoule vers l'orifice de sortie 7 puis dans la pompe 11 à éjec- teur, vers l'atmosphère. Lorsque la pression dans la canalisation 10 diminue suffisamment audessous de la pression de polarisation, l'amplificateur A1 commute immédiatement afin qu'il diri- ge l'air reçu vers l'orifice 6 de sortie qui est relié à. l'un des orifices de commande du second amplificateur A du circuit de détection et de minutage. L'amplifica- teur A2 détermine le moment de la phase d'entraînement à l'aide d'une boucle de rétroaction R-C R4-V-R3 et R5. La résistance R3 est réglable si bien que le moment de la phase d'entraînement peut être modifié sélectivement. Le troisième amplificateur A3 et les résistances R6, R7 et R8 stabilisent le circuit de détection et de minu- tage par isolement des amplificateurs A2 et A1 par rap- port aux étages de puissance 2. L'étage 2 de puissance peut comporter un ou plusieurs amplificateurs bistables non reliés à l'atmosphère. Sur la figure 1, l'étage 2 comprend deux amplificateurs bistables A4 et A5 non reliés à l'atmosphère et dont le rôle est d'amplifier les signaux de commande provenant du circuit 1 de détec- tion et de minutage pour la formation de pression néces- saire à l'entraînement de l'élément primaire 3. Le signal de sortie de puissance de l'étage 2 est fonction du nom- bre d'amplificateurs présents dans l'étage. L'élément primaire 3 comporte une pompe 12 à éjec- teur et un amplificateur 13 de tourbillon. Les orifices de sortie de l'amplificateur A5 sont reliés l'un à l'éjec- teur de la pompe 12 à éjecteur et l'autre à l'orifice 14 de commande de l'amplificateur de tourbillon. La pompe 12 à éjecteur est commandée par le courant provenant de la canalisation 4 et de l'amplificateur A5 arrivant au niveau de l'éjecteur afin que de l'air de la canalisa- tion 10 rejoignant la pompe soit entraîné et qu'une dé- pression soit créée dans la canalisation 10. Le courant provenant de la pompe à éjecteur est évacué à l'atmos- phère par l'intermédiaire de l'amplificateur 13 de tour- billon qui se trouve dans son état de faible résistance. Lorsque le courant circulant dans l'amplificateur A est commuté afin qu'il parvienne à l'orifice de com- mande de l'amplificateur de tourbillon, une pression est renvoyée aux amplificateurs de puissance et des pres- sions élevées d'entraînement sont produites. La figure 2 représente une variante de commutation de l'amplificateur A1, évitant l'utilisation d'une pompe à éjecteur et ayant l'avantage de permettre un montage assurant la transmission d'un courant continu d'air à la canalisation 10 de pompage, au point de détection. Les valeurs des résistances déterminent la pression de seuil qui peut être supérieure ou inférieure à la pres- sion ambiante. Le signal de sortie du côté droit de l'am- plificateur A1 de la figure 2 est transmis directement à l'atmosphère, bien qu'il puisse être combiné au courant de l'orifice de commande avant de parvenir à l'atmosphère. Dans la variante de la figure 3, le signal de sor- tie de l'étage formant le circuit de détection et de minutage est utilisé pour la commande d'un étage d'ampli- fication de puissance d'une partie mobile, par exemple d'un circuit à distributeur. Dans un tel arrangement, il n'est pas nécessaire de disposer d'une rétroaction de pression à partir de l'élément primaire, si bien que des paires de pompes à éjecteur peuvent être utilisées. La figure 4 est un schéma d'un circuit d'un organe de commande destiné à être utilisé avec des pompes à double effet, par exemple des pompes du type décrit en référence à la figure 8 du brevet britannique n 1 480 484 et qui peuvent transmettre un courant de sortie pratiquement continu. L'organe de.commande peut aussi être considéré comme comportant trois étages. Un premier étage constitue un circuit détecteur 20, un second étage forme un étage d'amplification de puissance 21 et un troisième étage constitue des éléments primaires 22, 23. Les éléments primaires transmettent un courant alternatif d'air aux deux enceintes de déplacement d'une pompe à double effet, l'air renvoyé passant à l'atmos- phère. Les éléments primaires sont alimentés par de l'air modulé à haute pression provenant de l'étage d'am- plification de puissance. La modulation convenable de ce courant est contrôléepar commutation de signaux pro- venant du circuit de détection. Dans le cas de.certains types de pompes à double effet, il est possible de faire fonctionner le circuit de manière stable par utilisation d'un oscillateur astable qui contrôle la modulation de puissance, le circuit étant stabilisé par les forces hydrostatiques régnant dans les enceintes de déplacement de la pompe. Dans d'autres types de pompes, par exemple une pompe à quatre diodes 30 représentée sur la figure 4, l'aspiration doit être utilisée pour le remplissage des enceintes 24, 25 de déplacement et les forces hydro- statiques des enceintes ne peuvent pas être utilisées seules pour la stabilisation du circuit de pompage. Dans ces conditions, un certain degré d'information relative à la position du liquide dans les enceintes 24, 25 peut être renvoyé à l'organe de commande par utilisation du circuit de détection. Le circuit 20 de détection comporte trois amplifi- cateurs bistables A4, A5 et A6 reliés à l'atmosphère ainsi qu'un certain nombre de soupapes à pointeau Ni à N6 et des résistances fixes Ri à R8 comme représenté sur la figure 4. Les références Vl à V12 désignent des évents. Les amplificateurs A4 et A5 contrôlent la pres- sion aux points de détection 26, 27 dans des tuyauteries d'air provenant des éléments primaires 22, 23 et rejoi- gnant les enceintes de déplacement 25, 24 respectivement. Leur rôle est analogue à celui de l'amplificateur Ai du premier étage de détection de pression de l'organe de commande ayant la polarisation résistive, comme re- présenté sur la figure 2. La différence principale entre les organes de commande destinés à des pompes à simple effet et à double effet est que, dans le premier cas, le second amplificateur A a une boucle de rétroaction R-C qui détermine le moment de la seconde phase de la pompe, alors que, dans le cas des pompes à double effet, les moments des phases sont déterminés par les ampli- ficateurs A4 et A5 de détection de pression. Le troi- sième amplificateur A oscille sous la commande de si- gnaux alternés provenant des amplificateurs A4 et A5. Dans le cas d'une pompe à quatre diodes dont le remplis- sage à l'aspiration est nécessaire, les circuits résis- tifs de polarisation Ri R2 R3 Ni et R4 R5 R6 N2 et les deux soupapes N5 et N6 sont réglés de manière que l'air s'écoule de façon continue aux points 26, 27 de détec- tion et que les amplificateurs A4 et A5 commutent vers le côté "en fonctionnement" lorsque la pression au point respectif de détection tombe au-dessous de la valeur négative voulue pour la commutation. Les pressions de commutation peuvent être déterminées afin que la commu- tation soit réalisée soit lorsque le niveau du liquide dans l'enceinte associée de déplacement approche de la partie supérieure de l'enceinte, soit lorsqu'il s'élève le long de la tuyauterie d'air. La pompe fonctionne donc avec contrôle de la commutation de phase par la détection du niveau supérieur dans chaque enceinte en fait, sans réaction correspondant aux niveaux inférieurs. Lors du fonctionnement, on suppose que l'élément primaire 22 assure l'entraînement et l'élément 23 une aspiration. Le niveau du liquide dans l'enceinte 24 de déplacement s'élève et celui de l'enceinte 25 diminue. Lorsque cela produit, la pression dans l'enceinte 24 diminue, initialement à cause de la purge, puis essen- tiellement à cause de la pression hydrostatique crois- sante de la colonne de liquide dans l'enceinte, affectant le point de fonctionnement sur la caractéristique d'aspi- ration de l'élément primaire. Lorsque la pression d'aspi- ration tombe au-dessous de la pression préréglée de commu- tation, l'amplificateur A5 commute à l'état "en fonction- nement". Un signal de commutation est alors transmis 261 1888 à l'amplificateur A6 qui commute du côté V3. Ceci provo- que alors la transmission d'un signal à l'amplificateur 21 de puissance si bien que l'élément primaire 23 commute à la phase d'entraînement et l'élément primaire 22 à la phase d'aspiration. Ceci provoque une élévation rapide de la pression provenant de l'élément primaire 23 au- delà de la valeur de commutation et l'amplificateur A5 revient du côté V8,c'est-à-dire du côté de l'évacua- tion à l'atmosphère. Cet état se maintient jusqu'à ce que la pression au point 26 de détection passe au-dessous de la valeur de commutation de l'amplificateur A4, et les états de l'élément primaire sont à nouveau commutés à ce moment. Ainsi, la durée des phases est déterminée par le temps nécessaire au remplissage du volume de l'en- ceinte de déplacement vidée lors de la phase précédente. Le comportement dynamique du circuit est tel que, pour une charge donnée de pompage, l'augmentation de la pres- sion d'entraînement ou la réduction de la pression d'as- piration provoque une augmentation de la durée de la phase et de la longueur de la course, et inversement. La pompe travaille donc sur une gamme de pressions pour laquelle la course a une longueur raisonnable et est confinée à l'intérieur des enceintes. Normalement, à moins que les limites de cavitation ne soient atteintes, plus le degré d'aspiration est élevé et plus la pression d'entraînement qui peut être utilisée pour une charge donnée est élevée et le débit de pompage est élevé. Les éléments primaires doivent donc être réalisés de manière qu'un degré notable d'aspiration puisse être créé. La figure 5 représente un mode de réalisation d'un circuit entièrement fluidique destiné aux étages d'ampli- fication de puissance et d'élément primaire sur la figure 4. Chaque enceinte de déplacement de la pompe 30 est entraînée par deux amplificateurs bistables non reliés à l'atmosphère entraînant un élément primaire d'ampli- ficateur de tourbillon et de pompe à éjecteur tel qu'uti- lisé dans le circuit représenté sur la figure 1. Les deux enceintes sont commutées en synchronisme par des signaux communs provenant du circuit 20 de détection. La figure 6 met en oeuvre un distributeur 40 à pièce mobile pour l'amplification de puissance. Les élé- ments primaires sont encore des ensembles comprenant un amplificateur de tourbillon et une pompe à éjecteur. Le tiroir qui commande uniquement l'air d'entraînement de l'amplificateur de tourbillon, est commuté par des signaux pneumatiques provenant du circuit 20 de détec- tion. L'air transmis aux pompes à éjecteur provient de façon continue d'une source commune 41. La 'figure 7 représente un arrangement mettant en oeuvre un distributeur 40 pour l'amplification de puis- sance. Il diffère du circuit représenté sur la figure 6 en ce qu'il utilise des transformateurs opposés de pression dé jet 50 et 51 comme élément primaire à la place -des pompes à éjecteur et des amplificateurs de tourbillon. Un tel transformateur peut aussi être utilisé avec le circuit de la figure 1 à la place de la pompe à éjecteur et de l'amplificateur de tourbillon. En résu- mé, un tel transformateur comprend deux buses opposées d'éjecteur disposées en face l'une de l'autre avec un espace intermédiaire constituant une région de mélange. Un dispositif évent communique avec la région de mélange près de l'une des buses et une tuyauterie ou un diffuseur radial communique avec la région de mélange à proximité de l'autre buse. Des exemples de tels transformateurs de pression à jets opposés sont décrits dans le brevet britannique n 2 016 739. Dans les 'circuits représentés sur les figures 6 et 7, le distributeur peut être remplacé par un ou plu- sieurs étages d'amplificateurs bistables non reliés à l'atmosphère. La figure 8 représente un autre mode de réalisation d'un circuit de commande fluidique. Il met en oeuvre deux amplificateurs bistables A, A pour l'amplification de puissance alimentant des lments primaires 50 et de puissance alimentant des éléments primaires 50 et 51 sous forme de transformateurs de pression à jets oppo- sés. Sur les figures 5 à 8 inclus, le circuit 20 de détection est tel que décrit en référence à la figure 4. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande pour pompe fluidique, carac- térisé en ce qu'il comprend en combinaison un étage détec- teur (1), un étage (2) d'amplification de puissance et un étage (3) d'élément primaire, l'étage détecteur com- prenant des amplificateurs fluidiques bistables destinés à détecter les variations de pression dans une canalisa- tion (10) de gaz sous pression alimentant une enceinte de déplacement de la pompe fluidique, l'étage d'ampli- fication de puissance comprenant un dispositif destiné à amplifier des signaux provenant de l'étage de détection et à les diriger vers l'élément primaire, et l'élément primaire comprenant un dispositif destiné à donner des pressions élevées d'entraînement dans la canalisation de gaz sous pression. 2. Circuit selon la-revendication 1, caractérisé en ce que l'étage détecteur comporte plusieurs amplifica- teurs fluidiques bistables (A1, A2, A3) reliés à l'atmos- phère. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier amplificateur fluidique bistable (A1) relié à l'atmosphère et destiné au contrôle de la pression dans la canalisation (10) de gaz sous pression rejoignant l'enceinte de déplacement et un se- cond amplificateur fluidique analogue (A2) ayant une boucle de rétroaction R-C destinée à déterminer le moment de la phase d'entraînement. 4. Circuit de commande selon la revendication 2, destiné à être utilisé avec une pompe fluidique à double effet ayant deux enceintes de déplacement, caractérisé en ce que deux amplificateurs (A4, A5) communiquent avec les canalisations respectives de gaz sous pression rejoi- gnant les enceintes de déplacement afin que les moments des phases soient déterminés, et un troisième amplifica- teur (A6) oscille sous la commande de signaux alternés provenant des deux amplificateurs. 5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage d'amplification de puissance comporte au moins un amplificateur fluidique bistable (A4) non relié à l'atmosphère, l'entrée de l'amplificateur ou de chaque amplificateur étant reliée à une canalisation (4) d'alimentation en gaz sous pression. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étage d'amplification de puissance.comprend un premier (A4) et un second (A5) amplificateur fluidique bistable non relié à l'atmosphère, les orifices de com- mande du premier amplificateur étant connectés aux sor- ties,de l'étage détecteur et les sorties du premier am- plicateur étant connectées aux orifices de commande du second amplificateur. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que les sorties du second amplificateur communi- quent avec l'élément primaire (3). 8. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément primaire comporte une pompe à éjec- teur (12) et un amplificateur de tourbillon (13). 9. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément primaire comprend des transformateurs de pression à jets opposés (50, 51).