CH632340A5

CH632340A5 - Procede et dispositif pour controler la concentration de particules solides en suspension dans un liquide.

Info

Publication number: CH632340A5
Application number: CH1023779A
Authority: CH
Inventors: Charles Frei
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE3041889A1; IT8068721A0; SE445957B; JPH0222330B2; US4362989A; GB2065306A; SE8007988L; DE3041889C2; FR2469706A1; JPS5686335A; GB2065306B; FR2469706B1; IT1129833B

Description

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REVENDICATIONS

1. Procédé pour contrôler la concentration de particules solides conductrices de l'électricité en suspension dans un liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler ce liquide entre des surfaces actives de dimensions déterminées de deux électrodes, à maintenir ces surfaces actives à une distance constante l'une de l'autre, à produire des décharges électriques entre ces surfaces et à contrôler une grandeur caractéristique du délai d'amorçage de ces décharges.

2. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes immobiles dont les surfaces actives sont placées l'une en face de l'autre à une distance prédéterminée, un circuit hydraulique pour faire circuler entre ces surfaces le liquide avec les particules en suspension, une source de tension continue connectée entre ces électrodes pour produire des décharges à faible niveau énergétique, et un circuit de mesure pour élaborer une grandeur caractéristique du délai moyen d'amorçage de ces décharges.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces actives des électrodes sont des surfaces de révolution parallèles et coaxiales.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de mesure comporte des moyens de comptage du nombre de décharges produites entre ces surfaces actives pendant un intervalle de temps déterminé.

Le contrôle de cette concentration est particulièrement nécessaire pour l'usinage par étincelage érosif d'une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil entre lesquelles circule un fluide d'usinage.

Dans ce cas, les particules, qui proviennent des débris de l'étincelage ou éventuellement d'un apport extérieur, jouent un rôle fondamental dans l'amorçage des décharges. En effet, on sait que l'usinage ne peut se produire dans de bonnes conditions que si la concentration des particules atteint un niveau déterminé. Il est donc important de pouvoir contrôler avec précision le niveau de cette concentration, de manière à maintenir un rendement d'érosion maximal au cours des opérations d'usinage. Plusieurs méthodes ont déjà été proposées pour mesurer et contrôler la pollution du fluide d'usinage, par exemple en mesurant l'opacité de ce fluide par des moyens optiques. Cependant, cette méthode n'est pas précise et se prête mal aux mesures des faibles concentrations utilisées dans l'usinage par étincelage.

Le procédé faisant l'objet de l'invention permet en revanche de mesurer la concentration des particules en suspension dans un liquide avec une grande précision et dans une plage de concentration très étendue. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler ce liquide entre des surfaces actives de dimensions déterminées de deux électrodes, à maintenir ces surfaces actives à une distance constante l'une de l'autre, à produire des décharges électriques entre ces surfaces, et à contrôler une grandeur caractéristique du délai d'amorçage de ces décharges.

Le dessin annexé montre à titre d'exemple une forme d'exécution d'un dispositif fonctionnant selon l'invention, et une utilisation de ce dispositif dans le cas d'une machine à usiner par étincelage érosif.

La fig. 1 illustre la relation physique de base utilisée pour mesurer la concentration.

• La flg. 2 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de mesure de cette concentration.

La fig. 3 représente une machine pour usiner par étincelage érosif utilisant le dispositif de la fig. 2.

Le diagramme de la fig. 1 montre comment varie la valeur moyenne du délai d'amorçage des décharges produites entre deux électrodes à travers un fluide diélectrique en fonction de la distance d'étincelage séparant ces électrodes pour différentes valeurs de la concentration des particules en suspension dans le fluide exprimées en pour-cent par unité de volume. Le délai d'amorçage est l'intervalle de temps séparant l'instant où une tension est appliquée entre les s électrodes et l'instant où commence la décharge. On peut constater que, pour une distance d'étincelage g constante, le délai moyen d'amorçage tD varie en sens inverse de la concentration de ces particules. Cependant, ce délai moyen varie également en fonction de la surface soumise à l'étincelage et de la tension d'amorçage des io décharges. Pour pouvoir utiliser la relation de la fig. 1 pour mesurer la concentration, il est donc également nécessaire de maintenir constants ces deux autres paramètres. On constate également qu'on peut conserver la même plage de variation du délai moyen d'amorçage tD en choisissant la valeur de la distance d'étincelage g en 15 rapport avec la plage de variation de la concentration.

La fig. 2 montre une forme d'exécution d'un dispositif de mesure de la concentration. Ce dispositif comporte une première électrode 1 en forme de tube et une seconde électrode 2, coaxiale à la première, dont la surface extérieure se trouve à une distance constante de la 20 surface inférieure de l'électrode 1.

Ces électrodes sont placées dans un circuit hydraulique, non représenté, de manière à faire passer le fluide à travers l'espace d'étincelage 3 compris entre les électrodes. Une source de tension continue 4 est connectée entre ces électrodes par l'intermédiaire d'une 25 résistance R, dont la valeur ohmique est suffisamment grande pour que les décharges amorcées par application de la tension de la source 4 ne soient pas entretenues et ne provoquent pas d'érosion. Ces décharges, qui sont en réalité des microdécharges, apparaissent aux bornes de la résistance R sous la forme d'impulsions de tension de 30 courte durée.

En raison de la capacité existant entre les électrodes 1 et 2, il est clair qu'après chaque microdécharge la tension entre ces électrodes n'augmente que progressivement, puisque la capacité formée par ces électrodes doit être rechargée à travers la résistance R. La durée 35 séparant deux microdécharges successives est donc une fonction croissante du délai d'amorçage, de sorte que le nombre de microdécharges par unité de temps constitue une mesure du délai moyen d'amorçage desdites microdécharges. Ce nombre de microdécharges est calculé par un dispositif 5 (fig. 2) qui comporte un compteur 6 4o dont l'entrée est reliée à la borne commune de la source 4 et de la résistance R. Un circuit de mémorisation 7 reçoit l'information du compteur 6 et la transmet à un indicateur visuel 8. Un oscillateur 9 à fréquence fixe est connecté au compteur 6 et au circuit mémoire 7, de manière à commander à des intervalles de temps fixes, d'une part, la 45 mémorisation du nombre des microdécharges produites pendant cet intervalle de temps et, d'autre part, la mise à zéro du compteur 6.

Les électrodes représentées à la fig. 2 pourraient avoir des formes différentes, par exemple coniques ou plates, de manière à permettre un ajustage de la distance d'étincelage en rapport avec le niveau de la 5» concentration. On pourrait utiliser la même méthode de mesure de la concentration en remplaçant les électrodes de mesure de la fig. 2 par l'électrode-pièce et l'électrode-outil d'une machine à usiner par étincelage érosif. Dans ce cas, cette mesure pourrait être faite seulement après la phase d'ébauche, au cours des phases de finition, 55 lorsque la surface soumise à l'étincelage garde une valeur constante. Il faudrait, de plus, utiliser une servocommande de l'électrode ou de la pièce qui soit conçue pour maintenir la distance d'étincelage à une valeur rigoureusement constante au cours de l'usinage, par exemple en réglant l'avance de l'électrode de manière à maintenir le niveau de 611 la tension des décharges érosives à une valeur constante. Cette disposition aurait l'avantage d'effectuer la mesure de la concentration à l'endroit même où se produit l'usinage.

La fig. 3 représente une machine à usiner par étincelage dont le fluide d'usinage est contrôlé par la méthode faisant l'objet de 65 l'invention.

Une électrode 10 est déplacée par rapport à une pièce 11 au moyen d'un servomécanisme 12. Les décharges d'usinage sont produites par une source de courant continu 13 et un interrupteur

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électronique 14 contrôlé par un générateur d'impulsions 15. Le servomécanisme 12 est commandé par un circuit de réglage 36 de manière à maintenir des conditions d'étincelage déterminées entre l'électrode 10 et la pièce 11.

Le fluide d'usinage est amené dans la zone d'usinage au moyen 5 d'une buse d'injection 16, et il est récolté dans une cuve 17. Le circuit hydraulique dans lequel circule ce fluide comprend une pompe 18, un filtre 19 disposé dans un by-pass 20 et un dispositif de mesure 21 composé de deux électrodes immobiles 22 et 23 placées dans le canal d'injection en amont de la buse 16.

Les décharges à faible niveau énergétique sont produites, comme dans l'exemple de la fig. 2, par une source de tension 4 connectée aux électrodes 22 et 23 par l'intermédiaire d'une résistance R. Un circuit de mesure 5, analogue à celui de la fig. 2, émet un signal représentatif du nombre moyen des décharges par unité de temps. Ce signal est i s comparé au signal de référence d'un potentiomètre 24 par un amplificateur opérationnel 25 dont le signal de sortie commande, par l'intermédiaire d'un commutateur 26, soit une vanne 27 permettant la réintroduction directe du fluide pollué dans la zone d'usinage, soit une vanne 28 contrôlant l'apport de fluide propre sortant du filtre 19. 20

Cette installation permet un contrôle de la concentration en particules solides du fluide introduit dans la zone d'usinage.

La mesure de cette concentration pourrait aussi être faite en aval de la zone d'usinage entre la cuve 17 et la pompe 18, ou à la sortie d'un canal d'aspiration du fluide d'usinage disposé à travers l'une ou l'autre des électrodes.

Une forme de mise en œuvre du procédé selon l'invention a été décrite ci-dessus en référence à l'utilisation de ce procédé dans une machine à usinage par étincelage. Toutefois, il est clair qu'il existe de nombreux domaines d'application de ce procédé qui sont étrangers à l'usinage par étincelage. Ainsi, le procédé en question pourrait fort bien être utilisé pour contrôler la teneur en limaille du liquide qui est utilisé lors de l'usinage classique sur des machines-outils. Cette mesure pourrait être utilisée, par exemple, pour régler le débit de liquide nécessaire. De même, dans des moteurs à explosion station-naires ou montés sur véhicules, l'huile de lubrification du moteur pourrait être soumise à un contrôle périodique ou continu de sa teneur en particules conductrices, ce contrôle permettant de déterminer à quel moment il devient nécessaire de procéder à la vidange du moteur et au remplacement de son huile.

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