Dispositif régulateur La présente invention concerne un dispo sitif régulateur d'une installation de distribution de fluide comportant des conduits d'alimenta tion en fluide et au moins une soupape réglant le passage de fluide à travers ces conduits.
Dans de nombreuses installations, particu lièrement dans les installations de condition nement d'air à régulation individuelle de température dans chaque zone ou chambre conditionnées, l'emploi de dispositifs de régu lation automatique du débit ou d'autres gran deurs est classique. Actuellement, ces dispositifs régulateurs utilisent, en général, des circuits de puissance séparés pour fournir la puissance nécessaire à l'actionnement des organes régu lateurs mécaniques de l'installation de distri bution du fluide.
C'est ainsi, par exemple, que l'on utilise couramment, en coopération avec des éléments sensibles aux variations d'une ou plusieurs grandeurs données, des circuits auxi liaires électriques ou pneumatiques pour ac tionner des relais de commande de registres, soupapes ou éléments de mise en action et hors d'action. De tels dispositifs régulateurs de débit fonctionnent de façon satisfaisante, mais ils sont cependant d'installation et d'entretien coûteux car, d'une manière générale, la puis sance auxiliaire doit, à partir d'un organe cen tral de puissance, être distribuée à tous les f1 k organes régulateurs de l'installation distribu trice de fluide.
On connaît également des dispositifs de régulation indépendants, n'utilisant pas de source extérieure de puissance ; ils se compo sent en général d'un élément sensible relié à un diaphragme ou un soufflet élastique par un système fermé approprié contenant un fluide sensible aux variations de l'état ou condi tion.
La sensibilité de tels dispositifs est très limitée car ils n'ont pas la capacité nécessaire à la production d'une puissance suffisante comme suite à de petites variations d'état pour actionner- les éléments régulateurs de l'instal lation de distribution de fluide. Bien qu'on puisse augmenter les dimensions de l'élément sensible pour en accroitre la sensibilité réelle ment efficace, ces éléments deviennent d'une installation de plus en plus coûteuse et incom mode, à cause de leur taille excessive. En outre, on ne connaît pas de fluide de pression modérée qui puisse servir de charge ou rem plissage dans une telle installation, c'est-à- dire qui développe une puissance suffisante dans les zones normales de fonctionnement.
Le dispositif régulateur selon l'invention est caractérisé par un dispositif de commande de ladite soupape actionné par de l'énergie fournie par du fluide prélevé dans lesdits conduits et par un élément pilote susceptible de modifier l'état du fluide fournissant l'énergie audit dispositif de commande et commandé par un organe sensible à des variations de température, de façon qu'il modifie l'état dudit fluide en fonction desdites variations de tem pérature. Le dessin annexé représente, à titre d'exem ples, quelques formes d'exécutions de l'objet de l'invention.
Dans ce dessin la fi-. 1 représente schématiquement, avec vues en coupe de divers éléments, une instal lation de distribution de fluide munie d'une première forme d'exécution du dispositif; la fig. 2 montre schématiquement, avec coupe verticale partielle et vue partielle en perspective, une variante munie de la forme d'exécution de la fig. 1, cette forme d'exécu tion comportant un dispositif compensateur de la température ambiante ; la fig. 3 représente une vue de détail d'un dispositif à relais de pression utilisable avec la forme d'exécution;
la fig. 3a représente une variante du relais de pression suivant la fig. 3 ; la fig. 4 est une vue fragmentaire, avec coupe partielle, d'une autre forme d'exécution ; la fig. 5 est une vue fragmentaire d'une installation fermée de distribution de fluide utilisant la forme d'exécution de la fig. 1.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 1, l'ensemble de distribution d'air comprend un conduit d'alimentation 10 pour l'air chaud et un conduit d'alimentation 11 pour l'air froid qui s'adaptent respectivement aux ori fices d'entrée d'air 12 et 13. La température de la zone est réglée par un organe sensible à des variations de température, par exemple' par un thermostat 14, disposé dans la zone et qui commande la position de registre 15 et 16 d'air chaud et d'air froid de manière à admettre les proportions d'air chaud et d'air froid conve nables pour satisfaire à la demande du thermo stat.
Le moteur de registres 17 peut être de tout type approprié, par exemple, comme re présenté, à soufflet commandé par pression de fluide ; il est monté sur un support fixe conve nable 18 ; il comporte une bielle de liaison 19 fixée à une de ses extrémités à l'extrémité libre du soufflet et pivoté à son autre extré mité sur un bras de levier 20, qui est monté pivotant autour d'un axe fixe 21. Sur une extrémité du bras de levier 20, est pivoté un plongeur 22 qui actionne le registre d'air froid 16 ; sur l'autre extrémité du bras de levier 20, est pivoté un plongeur 23 qui actionne le registre d'air chaud 15.
Dans ces conditions, un mouvement linéaire descendant de la bielle 19 fait tourner le bras de levier 20 en sens inverse de la marche des aiguilles d'une montre autour de l'axe de pivotement 21 de manière à ouvrir le registre d'air chaud 15 et à fermer le registre d'air froid 16, et un mouvement ascendant de la bielle 19 fait tourner le bras de levier 20 dans le sens de la marche des aiguilles d'une montre autour du pivot 21 de manière à fermer le registre d'air chaud et à ouvrir le registre d'air froid.
Un ressort à boudin 26 sollicite normale ment le moteur à soufflets vers sa position aplatie ou non dilatée, mais ce ressort cède lorsque la pression à l'intérieur du soufflet est suffisante pour vaincre sa compression, ce qui permet la dilatation du soufflet et un change ment dans les positions des registres. La posi tion initiale du soufflet peut être modifiée sélectivement en réglant la compression du ressort 26 ; par exemple, un collier 27 formant butée pour l'une des extrémités du ressort 26 peut être déplacé par une vis de blocage ré glable 28 qui est vissée dans un trou taraudé du carter du moteur.
En combinaison avec les éléments susindi- qués, on voit en fig. 1 un dispositif régulateur de débit de fluide qui convient aux installa tions de conditionnement d'air du type men tionné plus haut. Le dispositif régulateur comprend un organe qui est sensible à une condition et qui commande le fonctionnement du moteur de registres par l'intermédiaire d'un organe de puissance utilisant, pour produire de la puissance, du fluide de l'installation sou mise à la régulation.
L'organe sensible est le thermostat 14, désigné ci-après sous le nom de thermostat pilote, que l'on peut régler sélec tivement à la manière connue et qui comprend un élément sensible à la température, ou am poule 30, disposé dans la pièce ou dans la zone conditionnée et relié par un tube capil laire 31 à un soufflet 32 commandé par pres sion. L'organe de puissance est, de préférence, un autre thermostat 33, dénommé ci-après thermostat de puissance et qui est actionné par de l'air extrait des conduites d'alimentation en air. Un élément pilote constitué par une soupape à air 34 règle les débits d'air chaud et d'air froid vers le thermostat de puissance, de manière à régler la température du fluide agissant sur ledit thermostat.
La soupape 34 a un logement fixe 35 et un plongeur de sou pape mobile 36 actionné par le soufflet 32. La soupape comporte un orifice central 37 pour assurer, par une conduite 38 d'alimen tation en air, la liaison avec le thermostat de puissance 33 ; la soupape comporte également des orifices 39 et 40 décalés latéralement, mé nagés sur des côtés opposés de l'orifice 37 pour les rattachements respectifs, aux conduites d'air 41 et 42 qui prélèvent de l'air des con duites d'alimentation en air chaud 10 et 11. Le plongeur 36 porte une paire de disques 43, 44 espacés axialement et il est normalement sollicité par un ressort de compression 45 amenant le soufflet 32 en une position où le disque 43 ouvre ,l'orifice 39 vers l'orifice 37 et où le disque 44 ferme l'orifice 40.
La dilatation ou expansion du soufflet provoque la fermeture graduelle de l'orifice d'air chaud 39 et l'ouverture graduelle de l'orifice d'air froid 40.
Le thermostat de puissance 35 comporte une ampoule (élément sensible à la tempéra ture) 46, qui peut avoir des ailettes et qui est enveloppée dans un carter 47 ouvert au voisinage des extrémités opposées de la lon gueur de l'ampoule. La conduite d'alimentation en air 38 est branchée sur l'une de ces ouver tures et amène de l'air dans le carter et sur l'ampoule ; l'autre extrémité du logement est ouverte pour assurer l'échappement vers l'atmo sphère de l'air qui a passé sur l'ampoule. L'ampoule est reliée au moteur de soufflet de registre 17 par un capillaire 48.
On comprend que, lorsque la température ambiante croît, le soufflet de soupape à air 32. se dilate et déplace le plongeur 36 dans le sens convenable pour fermer l'orifice d'air chaud 39 et pour ouvrir l'orifice d'air froid 40 dans la soupape à 'air 34. La température de l'air qui agit sur le thermostat de puissance est ainsi réduite et le ressort 26 déplace vers le haut la bielle 19 du moteur de registre d'une quantité correspondant à la chute de pression dans le soufflet de registre 17. Des plongeurs de registre 22 et 23 sont alors déplacés pour admettre davantage d'air froid et poux dimi nuer la quantité d'air chaud admise, de ma nière à satisfaire au réglage du thermostat.
Par cette disposition, une légère variation de température dans la salle qui est à condition ner, qui ne produirait pas elle-même une puis sance suffisante pour le déplacement des re gistres, suffit pour réajuster le plongeur de soupape 36 et pour assurer une variation de température beaucoup plus grande dans l'air qui passe sur l'ampoule 46 du thermostat de puissance. Le thermostat de puissance produit alors une puissance suffisante pour actionner les registres et faire varier les proportions d'air chaud et d'air froid envoyées dans la zone.
A titre d'exemple, une variation de température de 10 dans la zone produit une variation de 15o à 20o dans la température de l'air fourni au thermostat de puissance ; une telle varia tion de température fournit, dans un grand nombre de fluides connus, une puissance suf fisante pour l'actionnement des registres.
Le thermostat de puissance est, de préférence, un système de tube à vapeur sous pression avec une charge ou un remplissage limités de telle manière que la charge est complètement gazéi fiée à une certaine température, par exemple 27) C; des températures extrêmes n'entraînent alors que des variations très faibles de pression dans le soufflet, empêchant ainsi une dilatation excessive, et faisant en sorte que le soufflet reste précis dans sa gamme de température pour un fonctionnement normal.
Dans la variante de la fig. 2, un régulateur rectiligne de débit d'air 50 est monté entre, et communique par ses extrémités opposées avec la conduite d'amenée d'air chaud 10 et la conduite d'amenée d'air froid 11. Un re gistre unique 51, disposé transversalement à l'élément 50 et perpendiculairement à son axe est déplaçable axialement entre les extrémités opposées de l'élément 50 ; ce registre coopère avec des orifices 52 ménagés dans les parois latérales pour proportionner les quantités d'air chaud et d'air froid admises à partir des conduites d'amenée d'air, dans la zone ou dans la salle qui est en cours de conditionnement.
Le moteur de registre, soufflet 53, actionne le registre par l'intermédiaire d'une tringlerie appropriée comprenant une bielle 54 et un bras de levier 55 pivoté entre ses extrémités sur un axe fixe 56. Du côté de l'axe 56 opposé à la bielle de liaison, le bras de levier 55 est relié à pivotement au plongeur de registre 51a, de telle manière que la contraction ou la dila tation du soufflet 53 fait tourner le bras 55 autour de son pivot et déplace le registre linéai- rëment entre les extrémités de l'élément 50.
Le moteur de soufflet 53 est sollicité norma lement vers sa position aplatie ou non dilatée par un élément élastique 57 agissant sur le levier 55, ledit élément élastique cédant sous l'action d'une pression suffisante dans le souf flet pour vaincre le ressort et permettre la dila tation du soufflet. L'organe élastique 57 com porte un ressort de compression 58 entourant un arbre partiellement fileté 60 qui est pivoté à une extrémité sur le levier 55 et qui est à son autre extrémité, monté coulissant dans un guidage fixe. Le ressort est maintenu entre la paroi entourant le chemin de guidage et un collier réglage 59 vissé sur l'arbre 60. Ainsi la position initiale du moteur de puissance 53 peut être déterminée sélectivement par un ré glage approprié de la compression du ressort.
Le dispositif de commande actionnant le moteur de registre 53 peut être le même que celui de la fig. 1 ; il peut aussi être quelque peu modifié comme représenté. Le thermostat pilote 14, qui est placé dans la salle ou dans la zone en cours de conditionnement, actionne le thermostat de puissance 133 par une sou pape à trois voies 134. Le thermostat de puis sance 133 comporte une ampoule 135 disposée dans une fente appropriée 61, à l'intérieur d'un boîtier 136 qui l'entoure<B>;</B> ce boîtier à une ouverture de sortie 137 reliée par la conduite 138 à l'ouverture de sortie de la soupape 134.
La fente 61 est ménagée dans la boite ou ensemble 62 de distribution d'air de zone et débouche en 63 au voisinage du bec ou ori fice 64 de décharge de l'air conditionné, de manière à définir un passage d'air à travers lequel l'air de la salle peut être amené à s'écou ler sous l'effet de l'aspiration de la décharge d'air conditionné à travers l'ouverture 64. Le boîtier 136 a des ouvertures 139 qui s'éten dent longitudinalement sur ses côtés opposés et qui sont alignées avec le parcours de l'écou lement d'air à travers ledit passage, de manière telle que l'air passant par ladite fente passe sur ladite ampoule. Ainsi, le thermostat pilote règle la température de l'air qui passe sur l'ampoule 135 en transmettant de l'air chaud ou de l'air froid au boîtier 136 en réponse aux variations de température ressenties par le thermostat pilote.
En général, la température de l'air froid fourni est relativement basse et le système de régulation a toujours du fluide froid disponible. Lorsque l'air froid fourni approche de la tem pérature ambiante de la salle, on peut prévoir un dispositif compensateur de température pour réajuster le moteur de registre 53. Un tel dispositif est représenté sous la forme d'un organe à thermostat comprenant une ampoule sensible à la température 65, placée dans la conduite d'amenée d'air froid et d'un soufflet 66 relié à cette ampoule par un tube capil laire 67. L'une des extrémités du soufflet 66 est fixée sur le boîtier du moteur de registre et son autre extrémité est libre et est reliée à la bielle 54 du moteur de registre 54.
On voit que le soufflet 66 peut régler de nouveau le soufflet de moteur de registre 53 de manière que la puissance nécessaire à l'actionnement du moteur de registre augmente ou diminue selon les variations de température de l'alimentation d'air froid. Par exemple, lorsque la température de l'air froid envoyé croît et approche de la température de l'air de la zone, le soufflet 66 se dilate et tend à réajuster le soufflet 53 et le registre 51 de manière à admettre davantage d'air froid dans la zone et à diminuer la quan tité de puissance nécessaire pour contracter le soufflet 53.
Inversement, lorsque la tempé rature de l'air fourni diminue, le soufflet 66 se contracte et tend à amener le registre à une position fermant l'orifice d'entrée d'air froid. Il faut donc davantage de puissance pour aug menter l'alimentation en air froid.
On peut éviter le retard inhérent aux longs tubes capillaires en utilisant une transmission de puissance à relais entre le thermostat de puissance et le moteur de registres. Une telle transmission peut prendre la. forme d'un cir cuit fermé de fluide sous pression tel que re présenté à la fig. 3 et qui comprend un souf flet 70 pour agir comme pompe, un soufflet 72 de moteur de registres. et une conduite de rac cordement 73.
Le soufflet pompe 70 est relié à, et actionné par le soufflet 71 de thermostat de puissance ; le soufflet pompe 70, quand il est soumis à l'action du soufflet de thermostat 71, produit une pression dans le système fermé de fluide et provoque le déplacement du souf flet de registres 72, ce qui actionne les registres. Le soufflet de thermostat de puissance 71 peut aussi agir comme pompe pour le système de pression fluide. Cette disposition est représen tée en fig. 3a, où le soufflet 71 est immergé dans la chambre 71 de pression fluide.
La forme d'exécution de la fig. 4 diffère de celle représentée aux fig. 1 et 2 par le fait que l'élément de puissance du dispositif de commande thermique est le moteur de registres lui-même. Le moteur de registres 75 comprend une paire d'éléments soufflets 76 et 77 en opposition dans les chambres 78 et 79 res pectivement, formées dans le carter du mo teur 80. Les extrémités mobiles correspon dantes des éléments soufflets sont reliées aux extrémités opposées d'une bielle commune 81 qui est pivotante en 82 sur l'une des extré mités d'un bras de levier 83.
Ce dernier oscille autour d'un axe de pivotement fixe 84 et son autre extrémité est montée à pivotement sur le plongeur de registre 85 pour actionner le re gistre comme décrit ci-dessus.
Le dispositif de commande de débit com prend un thermostat pilote (non représenté) actionnant une soupape d'air 87 qui admet, en le proportionnant le fluide de puissance pré levé sur les conduites d'alimentation, à l'élé ment actionné par pression du moteur de registres. La soupape d'air 87 comporte un élément fixe ou corps 88 et un plongeur mo bile 89. Une des extrémités de ce plongeur vient buter ou est fixée sur la paroi mobile d'extrémité du soufflet de thermostat pilote 86a, et qui est sollicitée normalement par un ressort de compression 90 vers une position dans laquelle les registres ouvrent l'orifice d'entrée 12 de l'air chaud et ferment l'orifice d'entrée 13 de l'air froid.
Le plongeur peut se déplacer vers l'arrière à partir de cette posi tion pour assurer une ouverture graduelle dudit orifice d'entrée d'air froid et la fermeture dudit orifice d'entrée d'air chaud.
Diverses soupapes à air connues peuvent être utilisées à cet effet. La soupape repré sentée comporte, formés dans le corps de sou pape 88 ; des orifices espacés axialement 91 et 92 pour assurer la liaison, respectivement par les conduites d'air 93 et 94 avec les cham bres 78 et 79, et quatre orifices décalés laté ralement 95, 96, 97 et 98 pour le raccordement aux conduites d'alimentation en air. Les deux orifices décalés centraux 96 et 97 sont reliés par des conduits à la conduite d'alimentation en air froid 99 qui prélève de l'air froid de la conduite principale 11 d'alimentation en air froid ; les deux orifices décalés des extrémités, 95 et 98, sont reliés par des conduits à la conduite d'alimentation en air chaud 100 qui prélève de l'air chaud de la conduite princi pale 10 d'alimentation en air chaud.
Le corps de soupape a une chambre allongée 101 dans laquelle s'étend le plongeur 89. Le plongeur porte des pistons espacés 102, 103 et 104. Le piston 102 règle le débit dans la conduite 93 à partir de la conduite d'alimentation en air chaud 100 ; le piston 103 règle le débit dans les conduites 93 et 94 à partir de la conduite d'alimentation en air froid<B>99;</B> et le piston 104 règle le débit vers la conduite 94 à partir de la conduite d'alimentation en air chaud 100.
Lorsque la pression dans le soufflet de thermostat pilote est insuffisante pour vaincre la compression du ressort 90, le plongeur est sollicité vers la position représentée en fig. 4 dans laquelle de l'air chaud entrant dans l'ori fice 91 et la conduite 93 vers la chambre 78 et où de l'air froid entrant dans l'orifice 97 passe par l'orifice 92 et la conduite 94 vers la chambre 79. Les orifices d'entrée d'air 96 et 98 sont obturés par les pistons 103 et 104 respectivement.
Dans cette position, l'air chaud dans la chambre 78 dilate le soufflet 76 et l'air froid de la chambre 79 contracte le souf flet 77, faisant ainsi tourner le bras de levier 83 dans le sens de la marche des aiguilles d'une montre autour de son pivot fixe et por tant le registre 105 à une position qui ferme l'orifice 13 d'arrivée de l'air froid et ouvrant entièrement l'orifice d'arrivée de l'air chaud.
A mesure que la température s'élève dans la salle ou dans la zone, le soufflet 86a du thermostat pilote se dilate et déplace le plon geur de soupape 89 vers l'arrière, de manière telle que le piston 102 ferme graduellement l'orifice 95 menant à la conduite 93 et le pis ton 103 ouvre l'orifice 96 allant à la con duite 93. En même temps, le piston 103 ferme l'orifice 97 allant à la conduite 94 et le piston 104 ouvre l'orifice 98 allant à l'orifice 92. On voit donc que, lorsque le plongeur de sou pape est déplacé vers l'arrière, la température de l'air allant à la chambre 78 diminue tandis que celle de l'air allant à la chambre 79 aug mente; ce qui produit un mouvement, en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, du bras du levier 83 et l'ouverture d'entrée d'air froid 13 et la fermeture de l'orifice d'entrée d'air chaud 12.
Les proportions d'air chaud et d'air froid admises dans la zone ou dans la salle sont ainsi modifiées automatiquement, pour satisfaire à la demande du thermostat pi lote, par un dispositif autonome régulateur de débit d'air qui est très sensible et qui ne nécessite aucune puissance extérieure. Dans la forme d'exécution de la fig. 5, le ,fluide, tel que de l'eau par exemple, ne peut pas être évacué dans l'atmosphère. La pression du fluide dans le tuyau d'alimentation 110 du fluide froid est, de préférence, supérieure à celle du fluide dans le tuyau d'alimentation 111 en fluide chaud.
Une plaque 112 à orifices est disposée transversalement dans le tuyau d'alimentation en fluide chaud 111 de manière à créer une région de haute pression sur le côté amont et une région de basse pression sur le côté aval de la plaque. Le fluide chaud prélevé sur la conduite d'alimentation 111 du côté amont de la plaque 112 et l'eau froide prélevée sur la conduite d'alimentation 110 sont respectivement admis en proportions dé terminées vers un thermostat de puissance 114 par un thermostat pilote, indiqué en 113, de construction et de fonctionnement analogues à ceux de la forme d'exécution représentée en fig. 1.
Le thermostat pilote comporte une ampoule 115 sensible à la température et une soupape à trois voies 116, qui est reliée aux conduites d'alimentation en fluide chaud et en fluide froid par les conduites 117 et 118, et au thermostat pilote par le conduit 119.
Le thermostat de puissance 114 comprend une ampoule à ailette allongée 120 sensible à la température, enfermée dans un logement allongé 121. Un tube capillaire 123 relie l'ampoule à un élément d'entraînement appro prié mû par pression (non représenté) qui actionne l'organe régulateur de débit dans les conduites d'alimentation 110 et 111. Le boîtier 121 a un orifice d'entrée 124 près d'une extré mité de l'ampoule 120 pour assurer la liaison avec la conduite d'amenée de fluide 119. Le logement comporte également un orifice de sortie 125 près de l'autre extrémité de l'am poule 120, pour assurer la liaison par la conduite 126 avec le tuyau d'alimentation<B>111</B> sur le côté basse pression (aval) de la plaque à orifice 112.
On voit que la température du fluide allant au thermostat de puissance 114 est réglée par le thermostat pilote 113 et que ce fluide s'écoule, à partir des points de haute pression, dans les conduites d'alimentation, par la soupape 116, la conduite 119 puis le long de l'ampoule 120 dans le logement du thermostat de puissance 121 et par le tuyau 126 vers une région de basse pression dans le tuyau d'alimentation 111. De cette manière, le thermostat pilote réagit à de petites varia tions de température dans une salle ou dans une zone et provoque la production de puis sance dans un second élément sans exiger d'autre puissance que celle qui est disponible dans le système soumis à la régulation.
Regulating device The present invention relates to a regulating device for a fluid distribution installation comprising fluid supply conduits and at least one valve regulating the passage of fluid through these conduits.
In many installations, particularly in air conditioning installations with individual temperature regulation in each conditioned zone or chamber, the use of devices for automatic regulation of the flow rate or of other quantities is conventional. Currently, these regulating devices generally use separate power circuits to supply the power necessary for actuating the mechanical regulating members of the fluid distribution installation.
It is thus, for example, that one currently uses, in cooperation with elements sensitive to the variations of one or more given magnitudes, auxiliary electrical or pneumatic circuits to actuate control relays of registers, valves or elements of activation and deactivation. Such flow regulating devices operate satisfactorily, but they are however costly to install and maintain since, in general, the auxiliary power must, from a central power unit, be distributed. to all f1 k regulators of the fluid distribution system.
Independent regulation devices are also known, not using an external power source; they generally consist of a sensitive element connected to a diaphragm or an elastic bellows by a suitable closed system containing a fluid sensitive to variations in the state or condition.
The sensitivity of such devices is very limited because they do not have the capacity necessary to produce sufficient power as a result of small variations in state to actuate the regulating elements of the fluid distribution installation. Although the dimensions of the sensitive element can be increased in order to increase its really effective sensitivity, these elements become more and more expensive and inconvenient to install, because of their excessive size. In addition, no fluid of moderate pressure is known which can serve as charging or filling in such an installation, that is to say which develops sufficient power in normal operating zones.
The regulating device according to the invention is characterized by a device for controlling said valve actuated by energy supplied by the fluid taken from said conduits and by a pilot element capable of modifying the state of the fluid supplying energy to said device. control and controlled by a member sensitive to temperature variations, so that it modifies the state of said fluid as a function of said temperature variations. The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention.
In this drawing the fi-. 1 schematically shows, with sectional views of various elements, a fluid distribution installation provided with a first embodiment of the device; fig. 2 schematically shows, with partial vertical section and partial perspective view, a variant provided with the embodiment of FIG. 1, this embodiment comprising a device for compensating the ambient temperature; fig. 3 shows a detail view of a pressure relay device usable with the embodiment;
fig. 3a shows a variant of the pressure relay according to FIG. 3; fig. 4 is a fragmentary view, with partial section, of another embodiment; fig. 5 is a fragmentary view of a closed fluid distribution installation using the embodiment of FIG. 1.
In the embodiment shown in FIG. 1, the air distribution assembly comprises a supply duct 10 for hot air and a supply duct 11 for cold air which respectively adapt to the air inlet openings 12 and 13. The temperature of the zone is regulated by a member sensitive to temperature variations, for example by a thermostat 14, arranged in the zone and which controls the position of the register 15 and 16 of hot air and cold air. so as to admit the proportions of hot air and cold air suitable for satisfying the demand of the thermostats.
The register motor 17 may be of any suitable type, for example, as shown, with a fluid pressure controlled bellows; it is mounted on a suitable fixed support 18; it comprises a connecting rod 19 fixed at one of its ends to the free end of the bellows and pivoted at its other end on a lever arm 20, which is mounted to pivot about a fixed axis 21. On one end of the lever arm 20, is pivoted a plunger 22 which actuates the cold air register 16; on the other end of the lever arm 20 is pivoted a plunger 23 which actuates the hot air register 15.
Under these conditions, a downward linear movement of the connecting rod 19 rotates the lever arm 20 counterclockwise around the pivot axis 21 so as to open the hot air damper 15 and closing the cold air damper 16, and an upward movement of the connecting rod 19 rotates the lever arm 20 in a clockwise direction around the pivot 21 so as to close the damper. hot air and open the cold air damper.
A coil spring 26 normally biases the bellows motor to its flattened or unexpanded position, but this spring yields when the pressure inside the bellows is sufficient to overcome its compression, which allows the bellows to expand and change. ment in the positions of the registers. The initial position of the bellows can be selectively changed by adjusting the compression of the spring 26; for example, a collar 27 forming a stopper for one end of the spring 26 can be moved by an adjustable locking screw 28 which is screwed into a threaded hole in the motor housing.
In combination with the aforementioned elements, we see in fig. 1 a fluid flow regulator device suitable for air conditioning installations of the type mentioned above. The regulating device includes a member which is responsive to a condition and which controls the operation of the damper motor via a power member using, to generate power, fluid from the regulated plant. .
The sensitive member is the thermostat 14, hereinafter referred to as the pilot thermostat, which can be adjusted selectively in the known manner and which comprises a temperature sensitive element, or bulb 30, arranged in the chamber. room or in the conditioned zone and connected by a capillary tube 31 to a bellows 32 controlled by pressure. The power unit is preferably another thermostat 33, hereinafter referred to as a power thermostat and which is actuated by air extracted from the air supply pipes. A pilot element consisting of an air valve 34 regulates the flow of hot air and cold air to the power thermostat, so as to regulate the temperature of the fluid acting on said thermostat.
The valve 34 has a fixed housing 35 and a movable valve plunger 36 actuated by the bellows 32. The valve has a central orifice 37 to ensure, through an air supply line 38, the connection with the power thermostat. 33; the valve also has laterally offset orifices 39 and 40, arranged on opposite sides of the orifice 37 for respective connections, to the air ducts 41 and 42 which draw air from the air supply ducts hot 10 and 11. Plunger 36 carries a pair of axially spaced discs 43, 44 and is normally biased by a compression spring 45 bringing bellows 32 to a position where disc 43 opens, orifice 39 toward orifice. 37 and where the disc 44 closes the orifice 40.
The expansion or expansion of the bellows causes the gradual closing of the hot air port 39 and the gradual opening of the cold air port 40.
The power thermostat 35 has a bulb (temperature sensitive element) 46, which may have fins and which is encased in a casing 47 open in the vicinity of the opposite ends of the length of the bulb. The air supply line 38 is connected to one of these openings and brings air into the crankcase and onto the bulb; the other end of the housing is open to ensure the exhaust towards the atmosphere sphere of the air which has passed over the bulb. The bulb is connected to the damper bellows motor 17 by a capillary 48.
It will be understood that as the ambient temperature increases, the air valve bellows 32 expands and moves the plunger 36 in the proper direction to close the hot air port 39 and to open the cold air port 40. in the air valve 34. The temperature of the air which acts on the power thermostat is thus reduced and the spring 26 moves upwards the connecting rod 19 of the damper motor by an amount corresponding to the pressure drop in the air. the register bellows 17. Register plungers 22 and 23 are then moved to admit more cold air and lice reduce the quantity of hot air admitted, so as to satisfy the setting of the thermostat.
By this arrangement, a slight variation in temperature in the room which is conditioned, which would not itself produce sufficient power for the displacement of the registers, is sufficient to readjust the valve plunger 36 and to ensure a variation of much higher temperature in the air passing over bulb 46 of the power thermostat. The power thermostat then produces sufficient power to operate the dampers and vary the proportions of hot and cold air sent into the zone.
By way of example, a temperature variation of 10 in the zone produces a variation of 15o to 20o in the temperature of the air supplied to the power thermostat; such a temperature variation provides, in a large number of known fluids, sufficient power for actuating the registers.
The power thermostat is preferably a pressurized steam tube system with limited load or fill such that the load is completely gasified at a certain temperature, eg 27) C; extreme temperatures then cause only very small pressure variations in the bellows, preventing excessive expansion, and ensuring that the bellows remains precise within its temperature range for normal operation.
In the variant of FIG. 2, a rectilinear air flow regulator 50 is mounted between, and communicates through its opposite ends with the hot air supply pipe 10 and the cold air supply pipe 11. A single register 51, arranged transversely to the element 50 and perpendicular to its axis is axially displaceable between the opposite ends of the element 50; this register cooperates with orifices 52 made in the side walls to proportion the quantities of hot air and cold air admitted from the air supply ducts, in the area or in the room which is being conditioned .
The register motor, bellows 53, actuates the register by means of a suitable linkage comprising a connecting rod 54 and a lever arm 55 pivoted between its ends on a fixed axis 56. On the side of the axis 56 opposite to the connecting rod, the lever arm 55 is pivotally connected to the register plunger 51a, such that the contraction or expansion of the bellows 53 rotates the arm 55 about its pivot and moves the register linearly between them. ends of element 50.
The bellows motor 53 is normally biased towards its flattened or unexpanded position by an elastic element 57 acting on the lever 55, said elastic element yielding under the action of sufficient pressure in the bellows to overcome the spring and allow the expansion of the bellows. The elastic member 57 com carries a compression spring 58 surrounding a partially threaded shaft 60 which is pivoted at one end on the lever 55 and which is at its other end, slidably mounted in a fixed guide. The spring is held between the wall surrounding the guide path and an adjusting collar 59 screwed onto the shaft 60. Thus the initial position of the power motor 53 can be selectively determined by an appropriate adjustment of the compression of the spring.
The control device actuating the register motor 53 may be the same as that of FIG. 1; it can also be modified somewhat as shown. The pilot thermostat 14, which is placed in the room or in the zone being conditioned, actuates the power thermostat 133 by a three-way valve 134. The power thermostat 133 comprises a bulb 135 placed in a suitable slot. 61, inside a housing 136 which surrounds it <B>; </B> this housing to an outlet opening 137 connected by line 138 to the outlet opening of valve 134.
The slot 61 is formed in the box or assembly 62 of zone air distribution and opens at 63 in the vicinity of the spout or ori fice 64 for discharging the conditioned air, so as to define an air passage through which air in the room can be caused to flow by the suction of the discharge of conditioned air through opening 64. Housing 136 has openings 139 which extend longitudinally across. its opposite sides and which are aligned with the path of the air flow through said passage, so that the air passing through said slot passes over said bulb. Thus, the pilot thermostat regulates the temperature of the air passing over the bulb 135 by transmitting hot air or cold air to the housing 136 in response to the temperature variations felt by the pilot thermostat.
In general, the temperature of the cold air supplied is relatively low and the control system always has cold fluid available. When the cold air supplied approaches the ambient temperature of the room, a temperature compensating device can be provided to readjust the damper motor 53. Such a device is shown in the form of a thermostat member comprising a sensitive bulb. at temperature 65, placed in the cold air supply duct and a bellows 66 connected to this bulb by a capillary tube 67. One end of the bellows 66 is fixed to the housing of the register motor and its other end is free and is connected to the connecting rod 54 of the register motor 54.
It will be seen that the bellows 66 can re-adjust the damper motor bellows 53 so that the power required to operate the damper motor increases or decreases with changes in temperature of the cold air supply. For example, when the temperature of the cold air supplied increases and approaches the temperature of the air in the zone, the bellows 66 expands and tends to readjust the bellows 53 and the register 51 so as to admit more air. cold in the area and reduce the amount of power required to contract the bellows 53.
Conversely, when the temperature of the supplied air decreases, the bellows 66 contracts and tends to bring the register to a position closing the cold air inlet port. More power is therefore needed to increase the cold air supply.
The delay inherent in long capillary tubes can be avoided by using a relay power transmission between the power thermostat and the damper motor. Such a transmission can take the. in the form of a closed circuit of pressurized fluid as shown in FIG. 3 and which comprises a bellows 70 to act as a pump, a bellows 72 for a damper motor. and a connecting line 73.
The pump bellows 70 is connected to and actuated by the power thermostat bellows 71; the pump bellows 70, when subjected to the action of the thermostat bellows 71, produces pressure in the closed fluid system and causes the register bellows 72 to move, which actuates the registers. The power thermostat bellows 71 can also act as a pump for the fluid pressure system. This arrangement is shown in fig. 3a, where the bellows 71 is immersed in the fluid pressure chamber 71.
The embodiment of FIG. 4 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 by the fact that the power element of the thermal controller is the register motor itself. The register motor 75 comprises a pair of bellows elements 76 and 77 in opposition in chambers 78 and 79 respectively, formed in the motor housing 80. The corresponding movable ends of the bellows elements are connected to the opposite ends of the bellows elements. a common connecting rod 81 which is pivoted at 82 on one of the ends of a lever arm 83.
The latter oscillates about a fixed pivot axis 84 and its other end is pivotally mounted on the register plunger 85 to actuate the register as described above.
The flow control device comprises a pilot thermostat (not shown) actuating an air valve 87 which admits, by proportioning it the power fluid withdrawn from the supply lines, to the element actuated by pressure of the register engine. The air valve 87 comprises a fixed element or body 88 and a movable plunger 89. One end of this plunger abuts or is fixed on the movable end wall of the pilot thermostat bellows 86a, and which is normally stressed. by a compression spring 90 to a position in which the registers open the inlet port 12 for hot air and close the inlet port 13 for cold air.
The plunger can move rearwardly from this position to provide gradual opening of said cold air inlet port and closure of said hot air inlet port.
Various known air valves can be used for this purpose. The valve shown comprises, formed in the body of the valve 88; axially spaced orifices 91 and 92 to ensure the connection, respectively by the air ducts 93 and 94 with the chambers 78 and 79, and four laterally offset orifices 95, 96, 97 and 98 for connection to the ducts of air supply. The two central offset orifices 96 and 97 are connected by ducts to the cold air supply line 99 which draws cold air from the main cold air supply line 11; the two offset orifices at the ends, 95 and 98, are connected by ducts to the hot air supply duct 100 which draws hot air from the main hot air supply duct 10.
The valve body has an elongated chamber 101 into which the plunger 89 extends. The plunger carries spaced pistons 102, 103, and 104. The piston 102 regulates the flow in line 93 from the air supply line. hot 100; piston 103 regulates the flow in lines 93 and 94 from the cold air supply line <B> 99; </B> and piston 104 controls the flow to line 94 from the cold air line. hot air supply 100.
When the pressure in the pilot thermostat bellows is insufficient to overcome the compression of the spring 90, the plunger is urged towards the position shown in FIG. 4 in which hot air entering the orifice 91 and the pipe 93 to the chamber 78 and where the cold air entering the orifice 97 passes through the orifice 92 and the pipe 94 to the chamber 79 The air inlet ports 96 and 98 are closed by the pistons 103 and 104 respectively.
In this position, the hot air in chamber 78 expands bellows 76 and cold air from chamber 79 contracts bellows 77, thereby rotating lever arm 83 clockwise. shows around its fixed pivot and por both the register 105 to a position which closes the orifice 13 for the arrival of cold air and fully opens the orifice for the arrival of hot air.
As the temperature rises in the room or zone, the pilot thermostat bellows 86a expands and moves the valve plunger 89 rearward, so that the piston 102 gradually closes the orifice 95 leading to line 93 and udder 103 opens port 96 going to line 93. At the same time, piston 103 closes port 97 going to line 94 and piston 104 opens port 98 going to. the orifice 92. It can therefore be seen that, when the valve plunger is moved rearward, the temperature of the air going to the chamber 78 decreases while that of the air going to the chamber 79 increases; which produces an anti-clockwise movement of the lever arm 83 and the cold air inlet opening 13 and the closing of the hot air inlet opening 12 .
The proportions of hot and cold air admitted into the zone or the room are thus automatically modified, to meet the demand of the pilot thermostat, by an autonomous device regulating the air flow which is very sensitive and which does not require any external power. In the embodiment of FIG. 5, the fluid, such as water for example, cannot be vented into the atmosphere. The pressure of the fluid in the cold fluid supply pipe 110 is preferably greater than that of the fluid in the hot fluid supply pipe 111.
An orifice plate 112 is disposed transversely in the hot fluid supply pipe 111 so as to create a region of high pressure on the upstream side and a region of low pressure on the downstream side of the plate. The hot fluid taken from the supply pipe 111 on the upstream side of the plate 112 and the cold water taken from the supply pipe 110 are respectively admitted in defined proportions to a power thermostat 114 by a pilot thermostat, indicated in 113, of construction and operation similar to those of the embodiment shown in FIG. 1.
The pilot thermostat comprises a temperature-sensitive bulb 115 and a three-way valve 116, which is connected to the hot fluid and cold fluid supply lines via lines 117 and 118, and to the pilot thermostat via line 119.
The power thermostat 114 includes a temperature sensitive elongated fin bulb 120 enclosed in an elongated housing 121. A capillary tube 123 connects the bulb to a suitable pressure driven drive member (not shown) which actuates the power. The flow regulator member in the supply lines 110 and 111. The housing 121 has an inlet port 124 near one end of the bulb 120 to provide the connection with the fluid supply line 119. The housing also has an outlet 125 near the other end of the bulb 120, to provide the connection through line 126 with the supply pipe <B> 111 </B> on the low pressure side ( downstream) of the orifice plate 112.
It can be seen that the temperature of the fluid going to the power thermostat 114 is regulated by the pilot thermostat 113 and that this fluid flows, from the high pressure points, in the supply pipes, through the valve 116, the pipe 119 then along bulb 120 into the power thermostat housing 121 and through pipe 126 to a region of low pressure in supply pipe 111. In this way, the pilot thermostat responds to small changes in temperature. temperature in a room or in a zone and causes the production of power in a second element without requiring any power other than that which is available in the system subject to regulation.