EP0205381A1 - Electrofluidic jet/flapper transducer, and servo valve equipped with such a transducer - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electro-fluidic transducer of the nozzle / pallet type, in particular for the control of a hydraulic servo-valve from electrical signals.
- the invention relates more particularly to a transducer in which the movable pallet is constituted by a piezoelectric bimetallic strip at least one of the faces of which cooperates directly with at least one nozzle for controlling, as a function of the deformations of said bimetallic strip caused by said electrical signals , the leak rate of said one or more nozzles.
- the variation in the leakage rate of the nozzle (s) can be used, in known manner, to control the movements of the slide of a servo-valve.
- a piezoelectric bimetal strip is composed of two layers of materials separated by a common electrode. In one of the layers, the crystals contract while in the other they expand, which produces a camber of the blade.
- the bimetallic strip is rigidly embedded, at its two ends or else at only one of them (like a cantilever beam), in a casing containing the nozzles, so as to fix the rest position of the bimetallic strip relative to the nozzles.
- fixing by embedding can be made over the entire peripheral edge of the bimetallic strip.
- Servo-valves fitted with such transducers are appreciated for their reliability, due to the small number of parts of the transducer, for their small volumes and weight, and for their very low electrical consumption in static conditions.
- the object of the present invention is to remedy this drawback and to improve precision and repeatability, thanks to an improved transducer.
- the Applicant has studied the deformation of the piezoelectric bimetallic strips and has observed that the material cannot be held firmly, by embedding, without counteracting the free expansion or contraction of the crystals and thereby influencing the "deformation" of the bimetallic strip.
- the microcrystals undergo permanent compression and, at the edge of the embedding, the material undergoes a shearing force through the end edge of the embedding surface.
- the arrow or the camber of an embedded bimetallic strip is less than the deflection or natural camber that this bimetallic strip could freely take and that, moreover, the deformations are not identical during a complete cycle of variation of the electrical control voltage.
- the subject of the invention is a transducer of the nozzle / vane type, with piezoelectric bimetallic strip, cooperating directly with the nozzle (s), in which the piezoelectric bimetallic strip is held only in position, facing the nozzle (s), by substantially punctual or linear support members, acting on the two opposite faces of the bimetallic strip, located in the vicinity of the edges of said bimetallic strip, playing the role of pivots and authorizing the free natural deformation of said bimetallic strip over its entire surface under the effect of said signals electric.
- the invention also relates to hydraulic servo-valves controlled by a transducer / piezo-hydraulic as defined above.
- Figure 1 is a sectional view of a hydraulic servo valve controlled by a following transducer the invention.
- the hydraulic servo-valve shown in FIG. 1 essentially comprises an electro-fluidic transducer 2, constituting a pilot stage for a distributor 4. Such a servo-valve can be used to control a receiving device, for example a double-acting hydraulic cylinder 6.
- the transducer 2 comprises two nozzles or nozzles 8, 8 ', fixed in a casing 10, which open directly opposite the two faces of a pallet or bimetallic strip piezoelectric 12 receiving the electrical control signal by a conductor 14.
- the deformation of the pallet 12 modifies the leakage ratio between the two nozzles 8, 8 '.
- the distributor 4 can be of any known type. It comprises for example a switching slide 16 closing or uncovering the high pressure and low pressure lines 18, 20 as well as the use lines 22, 24 going to the jack 6.
- the slide 16 is centered by springs 26, 26 'and delimits, at its two ends, pressure chambers 28, 28 'which are in communication, by conduits 30, 32, 30', 32 'with the nozzles 8, 8'.
- the pallet 12 is mounted "floating" in a chamber 33 limited by the walls of the casing 10, that is to say without any embedding of a part of the pallet in a rigid support, for example in the walls of the casing 10.
- the pallet 12 is held only in position, facing the nozzles 8, 8 ', by substantially punctual or linear support members forming a suspension of the ball type.
- the first supports 'on one of the faces of the pallet, are constituted by two supports, in the form of an edge , 34, 34 'integral with a first wall of the casing 10.
- Second supports on the opposite face of the pallet, are constituted by elastic pressers 36, 36 ', applied against the pallet by springs 38, and whose heads are spherical, or cylindrical, to minimize friction and allow a "rolling" of the pallet on the pressers.
- the elastic pressers 36, 36 ' are supported by the second wall of the casing 10.
- the first members 34 form substantially linear supports
- the second members 36 form substantially punctual supports
- the first and second support members being located opposite one another, on the two opposite faces of the pallet, in the vicinity of the edges from the palette.
- Adjustment stops or shims 40, 40 ′ can be provided in the casing 10 to ensure the longitudinal centering of the pallet 12 in the casing.
- FIG. 2 there is shown diagrammatically, in FIG. 2, on an enlarged scale, the floating mounting system, on only one of the edges of the pallet 12, the pallet being represented in solid lines in its flat position of rest and in broken lines in its curved position (considerably exaggerated) under the effect of an electric voltage. It can be seen that, when it deforms, the pallet pivots without friction around the edge of the fixed support 34 and pushes the movable elastic pusher 36, without, practically, the free deformation of the pallet being hampered, as happened with the paddles embedded in the housing.
- the fixed support 42 no longer has a sharp edge, but a cylindrical support surface (or spherical in the case of a point support) so that there is a rolling of the surface of the pallet against the surface of the support member.
- the support members may be formed (on one or both sides of the pallet 12) by balls 44 of elastic material or, in the case of the use of a pallet of circular shape, by circular joints in elastic material.
- the support members are constituted by fingers 46, 46 ', with a spherical or cylindrical head, the fingers 46 forming the fixed supports, while the fingers 46' are pressed elastically against the pallet 12 by springs 38.
- the support members of the pallet 12 consist of pairs of two metal balls 48, 48 ′ housed in cavities 50, 50 ′ hollowed out in the walls of the housing 10 of the transducer.
- the balls form, for the pallet, a ball suspension which does not impede the free deformation of the pallet.
- support members which have been described can be combined together, for example a metal ball (FIG. 6) facing an elastic ball (FIG. 4), or opposite an elastic pusher such as 46 'in Figure 5.
- the number of pairs of support members may vary depending on the shape of the pallet. For example, for a rectangular pallet, one can use (FIG. 1) two pairs of support members each comprising a linear support (34) and a point support (36), or else three or four pairs of support organs. occasional support ( Figures 4, 5 and 6).
- transducers comprising a nozzle or nozzle opposite each of the faces of the piezoelectric bimetallic strip, the two nozzles operating differently.
- the invention also applies, of course, to the case where the transducer comprises only a single nozzle 8 facing one of the faces of the pallet 12, as shown schematically in FIG. 7. Again , the pallet 12 is held in place by a floating assembly comprising ball bearings 34, 34 'and 36, 36', for example similar to those of FIG. 1.
- FIG. 8 shows an embodiment of a transducer comprising a single nozzle 8 facing the pallet 12, the latter having a circular shape and not a rectangular shape.
- the casing 10 is formed by two assembled parts 10, 10 '.
- the part 10 ′ of the casing has a projecting circular lip 52, for example having a rounded profile, which constitutes a continuous line of support points on which bears the lower face of the pallet 12 and against which this lower face can move by rolling during deformation of the pallet.
- the second supports on the opposite face of the pallet 12, are constituted by a circular joint with round section 54, of elastic material, which is positioned in a circular groove 56 hollowed out in the part 10 of the casing.
- the circular pallet 12 is thus supported, in a floating manner, without embedding, in the vicinity from its peripheral edge, by two continuous circular support lines facing each other.
- FIG. 9 A variant of this arrangement, for the same transducer, is partially shown in FIG. 9 where the projecting circular lip 52 ', formed in the part 10' of the casing, has an edge profile.
- the pallet 12 is then free to pivot around this edge, as has been explained in connection with FIGS. 1 and 2, this edge forming a continuous line of support points.
- the second support members may be constituted by a plurality (for example 3) of pushers 46 ′, with a spherical head, subjected to the action of springs 38 ′ and similar to what is shown in FIG. 5.
- FIG. 10 a floating assembly of a pallet 12 is shown schematically in a casing 10 by means of a mechanical support 34 in the form of an edge, on one of the faces of the pallet, and by means of a hydrostatic nozzle. 58, supplied with pressurized liquid through a conduit 60.
- the suspension is made hydrostatically, by nozzles 58, 58 ′, on the two faces of the pallet 12, the latter being kept centered in the casing 12 by centering shims 40.
- a plurality of hydrostatic stops for example three equiangularly distributed
- the nozzles preferably supplying hydrostatic grooves or "pockets" as is usual for fluid bearings.
- the hydrostatic suspension system above is advantageous, because it gives a sufficiently stiff suspension, without imposing any mechanical friction on the pallet, which leaves it with its entire natural freedom of deformation.
- the hydraulic fluid under High pressure for example 100 to 400 bar
- the bimetallic strip operates in the hydraulic fluid (oil) which fills the chamber 33 of the casing, as in the cases where the pallet support system is mechanical or elastic.
- FIGS. 12A, 12B, 12C it is also possible to use, as shown in FIGS. 12A, 12B, 12C, an ornate pallet 12 having cutouts 62 leaving at least one free strip 64 between them, on which no support member acts.
- the support members have been shown diagrammatically by arrows 66, 66 ', 66 ", these support members possibly being of any of the types described in the foregoing.
- each active strip 64 of the bimetallic strip can be associated with a nozzle or with two nozzles, the locations of which have been indicated 68.
- the support members have been symbolized by arrows 66.
- Each strip 64 can be electrically decoupled from its neighbors by cutting a part of the electrodes according to grooves 70 or 70 'judiciously arranged so as to decouple the mechanical interaction of the bimetallic strips 12 between them, each active strip receiving its electrical signal by a separate conductor 14, 14 ', 14 ".
- each active strip 64 can be fixed in a two-support version, the location 68 of the nozzle (or nozzles) being located between two supports. But, as it is represented in FIGS.
- each strip 64 can be fixed by simple support, in the manner of a cantilever beam, the location 68 of the nozzle then being at the free end of the blade to benefit, vis-à-vis the nozzle, from the total deformation of the bimetallic strip.
- An attachment similar to a cantilever attachment can also be achieved with a pallet 12 of simple, elongated rectangular shape, as is schematically shown in FIG. 14, where the deformation of the pallet 12 has been considerably exaggerated.
- two fixed supports 34, 34 ' close together, are provided in the vicinity of one of the edges 72 of the pallet and cooperate with opposite elastic supports 36, 36' while the nozzles 8, 8 'cooperate rent with the pallet 12 in the vicinity of its free edge 74, so as to use all of the deformation of the bimetallic strip over substantially its entire length.
- the floating mounting system of the bimetallic strip according to the invention without any embedding, makes it possible to obtain a much higher "displacement / control voltage" ratio and to reduce to a very great extent the hysteresis phenomenon.
Abstract
Le transducteur (2) comprend une palette-bilame piézo-électrique (12) dont les déplacements, sous l'effet de signaux électriques, contrôlent directement la fuite de une ou deux buses-gicleurs (8,8').La palette (12) est montée flottante, sans aucun encastrement, entre des appuis fixes (34,34') et élastiques (36,36') du genre rotulaire, n'entravant pas la libre déformation (flèche ou cambrure) de la palette.L'invention permet d'augmenter le rapport "tension du signal/déplacement" de la palette et de réduire l'hystérésis pour obtenir de meilleures précision et fidélité de réponse.The transducer (2) comprises a piezoelectric bimetallic vane (12) whose movements, under the effect of electrical signals, directly control the leakage of one or two nozzle-jets (8,8'). The vane (12 ) is mounted floating, without any recess, between fixed supports (34,34') and elastic supports (36,36') of the swivel type, not hindering the free deformation (deflection or camber) of the pallet. allows to increase the "signal voltage/displacement" ratio of the vane and to reduce the hysteresis to obtain better precision and response fidelity.
Description
La présente invention concerne un transducteur électro-fluidique du type buse/palette, notamment pour la commande d'une servo-valve hydraulique à partir de signaux électriques.The present invention relates to an electro-fluidic transducer of the nozzle / pallet type, in particular for the control of a hydraulic servo-valve from electrical signals.
L'invention vise plus particulièrement un transducteur dans lequel la palette mobile est constituée par un bilame piézo-électrique dont l'une au moins des faces coopère directement avec au moins une buse pour contrôler, en fonction des déformations dudit bilame provoquées par lesdits signaux électriques, le débit de fuite de ladite ou desdites buses.The invention relates more particularly to a transducer in which the movable pallet is constituted by a piezoelectric bimetallic strip at least one of the faces of which cooperates directly with at least one nozzle for controlling, as a function of the deformations of said bimetallic strip caused by said electrical signals , the leak rate of said one or more nozzles.
La variation du débit de fuite de la ou des buses peut être utilisée, de façon connue, pour piloter les déplacements du tiroir d'une servo-valve.The variation in the leakage rate of the nozzle (s) can be used, in known manner, to control the movements of the slide of a servo-valve.
Un transducteur de ce genre, pour la commande d'une servo-valve, a été décrit par exemple dans la demande de brevet allemand DT-25.11.752, publiée le 7 octobre 1976.A transducer of this kind, for controlling a servo-valve, has been described, for example, in German patent application DT-25.11.752, published on October 7, 1976.
On sait qu'un bilame piézo-électrique est composé de deux couches de matériaux séparées par une électrode commune. Dans une des couches, les cristaux se contractent alors que dans l'autre ils se dilatent, ce qui produit une cambrure de la lame.It is known that a piezoelectric bimetal strip is composed of two layers of materials separated by a common electrode. In one of the layers, the crystals contract while in the other they expand, which produces a camber of the blade.
Dans les transducteurs proposés jusqu'à présent, le bilame est encastré rigidement, à ses deux extrémités ou bien à une seule d'entre elles (à la façon d'une poutre cantilever), dans un carter contenant les buses, de manière à fixer la position de repos du bilame par rapport aux buses. Dans le cas d'un bilame ayant une forme circulaire, la fixation par encastrement peut être faite sur tout le bord périphérique du bilame.In the transducers proposed so far, the bimetallic strip is rigidly embedded, at its two ends or else at only one of them (like a cantilever beam), in a casing containing the nozzles, so as to fix the rest position of the bimetallic strip relative to the nozzles. In the case of a bimetallic strip having a circular shape, fixing by embedding can be made over the entire peripheral edge of the bimetallic strip.
Les servo-valves équipées de tels transducteurs sont appréciées pour leur fiabilité, due au petit nombre de pièces du transducteur, pour leurs faibles volumes et poids, et pour leur très faible consommation électrique en régime statique.Servo-valves fitted with such transducers are appreciated for their reliability, due to the small number of parts of the transducer, for their small volumes and weight, and for their very low electrical consumption in static conditions.
Cependant, la précision et la répétabilité de ce type de servo-valves sont insuffisantes pour certaines applications. En effet, la courbe du déplacer- ment du bilame par rapport à la buse associée, en fonction de la tension appliquée au bilame, peut présenter une histérésis d'environ 15 %. Il en résulte que les caractéristiques de sortie de la servo-valve (pression ou débit) sont affectées de la même imprécision.However, the precision and repeatability of this type of servo valve is insufficient for certain applications. In fact, the curve of the movement of the bimetallic strip relative to the associated nozzle, as a function of the tension applied to the bimetallic strip, can have a histeresis of approximately 15%. As a result, the output characteristics of the servo-valve (pressure or flow) are affected by the same imprecision.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et d'améliorer la précision et la répétabilité, grâce à un transducteur perfectionné.The object of the present invention is to remedy this drawback and to improve precision and repeatability, thanks to an improved transducer.
La Demanderesse a étudié la déformation des bilames piézo-électriques et a observé qu'on ne pouvait pas tenir fermement le matériau, par encastrement, sans contrarier la libre dilatation ou contraction des cristaux et influencer, par là-même, la "déformée" du bilame. Dans la zone d'encastrement, les microcristaux subissent une compression permanente et, en bordure de l'encastrement, le matériau subit un effort de cisaillement par l'arête terminale de la surface d'encastrement. Il en résulte que la flèche ou la cambrure d'un bilame encastré est inférieure à la flèche ou cambrure naturelle que pourrait prendre librement ce bilame et que, au surplus, les déformations ne sont pas identiques au cours d'un cycle complet de variation de la tension électrique de commande.The Applicant has studied the deformation of the piezoelectric bimetallic strips and has observed that the material cannot be held firmly, by embedding, without counteracting the free expansion or contraction of the crystals and thereby influencing the "deformation" of the bimetallic strip. In the embedding zone, the microcrystals undergo permanent compression and, at the edge of the embedding, the material undergoes a shearing force through the end edge of the embedding surface. As a result, the arrow or the camber of an embedded bimetallic strip is less than the deflection or natural camber that this bimetallic strip could freely take and that, moreover, the deformations are not identical during a complete cycle of variation of the electrical control voltage.
La Demanderesse a découvert qu'il était possible de remédier aux inconvénients décrits ci-dessus grâce à un montage "flottant" du bilame piézo-électrique.The Applicant has discovered that it is possible to remedy the drawbacks described above thanks to a "floating" mounting of the piezoelectric bimetallic strip.
L'invention a pour objet un transducteur du type buse/palette, à bilame piézo-électrique, coopérant directement avec le ou les buses, dans lequel le bilame piézo-électrique est maintenu seulement en position, en regard de la ou des buses, par des organes d'appui sensiblement ponctuels ou linéaires, agissant sur les deux faces opposées du bilame, situés au voisinage des bords dudit bilame, jouant le rôle de pivots et autorisant la libre déformation naturelle dudit bilame sur toute sa surface sous l'effet desdits signaux électriques.The subject of the invention is a transducer of the nozzle / vane type, with piezoelectric bimetallic strip, cooperating directly with the nozzle (s), in which the piezoelectric bimetallic strip is held only in position, facing the nozzle (s), by substantially punctual or linear support members, acting on the two opposite faces of the bimetallic strip, located in the vicinity of the edges of said bimetallic strip, playing the role of pivots and authorizing the free natural deformation of said bimetallic strip over its entire surface under the effect of said signals electric.
Grâce à cette disposition, on supprime totalement tout encastrement du bilame intervenant sur une surface appréciable de celui-ci.Thanks to this arrangement, any embedding of the bimetallic strip occurring on an appreciable surface thereof is completely eliminated.
Toutes autres choses égales par ailleurs, on a pu mesurer qu'avec un transducteur suivant l'invention l'hystérésis est seulement de l'ordre de 1 % au lieu d'environ 15 %, comme indiqué précédemment.All other things being equal, it has been possible to measure that with a transducer according to the invention the hysteresis is only of the order of 1% instead of approximately 15%, as indicated previously.
L'invention a également pour objet les servo-valves hydrauliques pilotées par un transducteur/pie- zo-hydraulique tel que défini ci-dessus.The invention also relates to hydraulic servo-valves controlled by a transducer / piezo-hydraulic as defined above.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des dessins qui montrent diverses formes de réalisation de l'invention.The invention will be better understood using the description and the drawings which show various embodiments of the invention.
La figure 1 est une vue en coupe d'une servo-valve hydraulique pilotée par un transducteur suivant l'invention.Figure 1 is a sectional view of a hydraulic servo valve controlled by a following transducer the invention.
- Les figures 2 et 3 sont des vues partielles, considérablement agrandies, de la fixation du bilame, au repos et lorsque le bilame se déforme.Figures 2 and 3 are partial views, considerably enlarged, of the fixing of the bimetallic strip, at rest and when the bimetallic strip deforms.
- La figure 4 illustre la fixation du bilame par des supports élastiques.Figure 4 illustrates the fixing of the bimetal strip by elastic supports.
- La figure 5 illustre la fixation du bilame par des supports mécaniques élastiques.FIG. 5 illustrates the fixing of the bimetal strip by elastic mechanical supports.
- La figure 6 montre des appuis rotulaires du bilame par billes.FIG. 6 shows the rotary bearings of the bimetallic strip by balls.
- La figure 7 est une vue schématique d'un transducteur buse/palette à une seule buse.Figure 7 is a schematic view of a nozzle / paddle transducer with a single nozzle.
- La figure 8 est une vue en coupe d'un transducteur à palette circulaire, avec une seule buse.Figure 8 is a sectional view of a circular vane transducer, with a single nozzle.
- La figure 9 est une vue partielle du transducteur de la figure 8, avec un autre mode de réalisation du système de fixation de la palette.Figure 9 is a partial view of the transducer of Figure 8, with another embodiment of the pallet fixing system.
- Les figures 10-et 11 montrent la fixation flottante de la palette par appuis hydrostatiques.Figures 10-and 11 show the floating attachment of the pallet by hydrostatic supports.
- Les figures 12A, 12B, 12C et 13A, 13B, 13C sont des vues en perspective de palettes piézo-électriques ouvragées.Figures 12A, 12B, 12C and 13A, 13B, 13C are perspective views of worked piezoelectric paddles.
- La figure 14 est une représentation schématique d'encore une variante de fixation flottante de la palette dans un transducteur suivant l'invention.Figure 14 is a schematic representation of yet a variant of floating attachment of the pallet in a transducer according to the invention.
La servo-valve hydraulique représentée sur la figure 1 comprend essentiellement un transducteur électro-fluidique 2, constituant un étage pilote pour un distributeur 4. Une telle servo-valve peut être utilisée pour commander un appareil récepteur, par exemple un vérin hydraulique à double effet 6.The hydraulic servo-valve shown in FIG. 1 essentially comprises an electro-
Dans le mode de réalisation représenté, le transducteur 2 comporte deux buses ou gicleurs 8, 8', fixées dans un carter 10, qui débouchent directement en regard des deux faces d'une palette ou bilame piézo-électrique 12 recevant le signal électrique de commande par un conducteur 14.In the embodiment shown, the
Ainsi qu'il est connu, la déformation de la palette 12 modifie le rapport des fuites entre les deux buses 8, 8'.As is known, the deformation of the
Le distributeur 4 peut être d'un type quelconque connu. Il comporte par exemple un tiroir de commutation 16 obturant ou découvrant les conduits haute pression et basse pression 18, 20 ainsi que les conduits d'utilisation 22, 24 allant au vérin 6. Le tiroir 16 est centré par des ressorts 26, 26' et délimite, à ses deux extrémités, des chambres de pression 28, 28' qui sont en communication, par des conduits 30, 32, 30', 32' avec les buses 8, 8'.The distributor 4 can be of any known type. It comprises for example a switching
Le fonctionnement d'une telle servo-valve est suffisamment connu pour qu'il suffise de rappeler que les signaux électriques appliqués à la palette piézo-électrique 12 permettent de commander l'organe moteur 6.The operation of such a servo-valve is sufficiently known that it suffices to recall that the electrical signals applied to the
Suivant l'invention, et comme il est clairement représenté sur la figure 1, la palette 12 est montée "flottante" dans une chambre 33 limitée par les parois du carter 10, c'est-à-dire sans aucun encastrement d'une partie de la palette dans un support rigide, par exemple dans les parois du carter 10.According to the invention, and as is clearly represented in FIG. 1, the
La palette 12 est maintenue seulement en position, en regard des buses 8, 8', par des organes d'appui sensiblement ponctuels ou linéaires formant une suspension de type rotulaire.The
Dans le cas de la figure 1 (et en supposant que la palette 12 est une lame allongée de forme rectangulaire), des premiers appuis,' sur l'une des faces de la palette, sont constitués par deux supports, en forme d'arête, 34, 34' solidaires d'une première paroi du carter 10. Des seconds appuis, sur la face opposée de la palette, sont constitués par des presseurs élastiques 36, 36', appliqués contre la palette par des ressorts 38, et dont les têtes sont de forme sphérique, ou cylindrique, pour minimiser les frottements et permettre un "roulement" de la palette sur les presseurs. Les presseurs élastiques 36, 36' sont supportés par la seconde paroi du carter 10.In the case of FIG. 1 (and assuming that the
Les premiers organes 34 forment des appuis sensiblement linéaires, les seconds organes 36 forment des appuis sensiblement ponctuels, les premiers et seconds organes d'appui étant situés en face les uns des autres, sur les deux faces opposées de la palette, au voisinage des bords de la palette.The
Des butées ou cales de réglage 40, 40' (fixes ou ajustables) peuvent être prévues, dans le carter 10, pour assurer le centrage longitudinal de la palette 12 dans le carter.Adjustment stops or
On a représenté schématiquement, sur la figure 2, à une échelle agrandie, le système de montage flottant, sur un des bords seulement de la palette 12, la palette étant représentée en traits pleins dans sa position plane de repos et en traits interrompus dans sa position incurvée (considérablement exagérée) sous l'effet d'une tension électrique. On voit que, lorsqu'elle se déforme, la palette pivote sans frottement autour de l'arête du support fixe 34 et repousse le poussoir élastique mobile 36, sans que, pratiquement, la libre déformation de la palette soit entravée, comme cela se produisait avec les palettes encastrées dans le carter.There is shown diagrammatically, in FIG. 2, on an enlarged scale, the floating mounting system, on only one of the edges of the
Dans la variante représentée sur la figure 3, le support fixe 42 présente, non plus une arête vive, mais une surface d'appui cylindrique (ou sphérique dans le cas d'un appui ponctuel) de façon qu'il se produise un roulement de la surface de la palette contre la surface de l'organe d'appui.In the variant shown in Figure 3, the
Dans la variante représentée sur la figure 4, les organes d'appui peuvent être constitués (sur l'une ou sur les deux faces de la palette 12) par des billes 44 au matériau élastique ou, dans le cas de l'utilisation d'une palette de forme circulaire, par des joints circulaires en matériau élastique.In the variant shown in Figure 4, the support members may be formed (on one or both sides of the pallet 12) by
Dans la variante représentée sur la figure 5, les organes d'appui sont constitués par des doigts 46, 46', à tête sphérique ou cylindrique, les doigts 46 formant les supports fixes, tandis que les doigts 46' sont pressés élastiquement contre la palette 12 par des ressorts 38.In the variant shown in Figure 5, the support members are constituted by
Suivant la variante de la figure 6, les organes d'appui.de la palette 12 sont constitués par des couples de deux billes métalliques 48, 48' logées dans des cavités 50, 50' creusées dans les parois du carter 10 du transducteur. Les billes forment, pour la palette, une suspension rotulaire n'entravant pas la libre déformation de la palette.According to the variant of FIG. 6, the support members of the
Bien entendu les différents types d'organes d'appui qui ont été décrits peuvent être combinés entre eux, par exemple une bille métallique (figure 6) en regard d'une bille élastique (figure 4), ou en regard d'un poussoir élastique tel que 46' sur la figure 5.Of course the different types of support members which have been described can be combined together, for example a metal ball (FIG. 6) facing an elastic ball (FIG. 4), or opposite an elastic pusher such as 46 'in Figure 5.
Le nombre des paires d'organes d'appui peut varier suivant la forme de la palette. Par exemple, pour une palette rectangulaire, on peut utiliser (figure 1) deux paires d'organes d'appui comprenant chacune un appui linéaire (34) et un appui ponctuel (36), ou bien trois ou quatre paires d'organes d'appui ponctuels (figures 4, 5 et 6).The number of pairs of support members may vary depending on the shape of the pallet. For example, for a rectangular pallet, one can use (FIG. 1) two pairs of support members each comprising a linear support (34) and a point support (36), or else three or four pairs of support organs. occasional support (Figures 4, 5 and 6).
Dans le cas d'une palette circulaire, on utilise avantageusement trois paires d'organes d'appui équiangulairement répartis, ou encore une infinité de points d'appui en continu, formant une ligne continue d'appui, comme on le verra à propos du mode de réalisation de la figure 8.In the case of a circular pallet, three pairs of support members are advantageously used equiangularly distributed, or even an infinite number of continuous support points, forming a continuous support line, as will be seen in connection with the embodiment of FIG. 8.
Il a surtout été question dans ce qui précède de transducteurs comportant une buse ou gicleur en regard de chacune des faces du bilame piézo-électrique, les deux buses fonctionnant différentiellement. Mais l'invention s'applique aussi, bien entendu, au cas où le transducteur ne comprend qu'une seule buse 8 en regard de l'une des faces de la palette 12, comme cela est représenté schématiquement sur la figure 7. Là encore, la palette 12 est maintenue par un montage flottant comportant des appuis rotulaires 34, 34' et 36, 36', par exemple analogues à ceux de la figure 1.Above all, reference has been made to transducers comprising a nozzle or nozzle opposite each of the faces of the piezoelectric bimetallic strip, the two nozzles operating differently. But the invention also applies, of course, to the case where the transducer comprises only a
On a représenté sur la figure 8 un mode de réalisation d'un transducteur comportant une seule buse 8 en regard de la palette 12, celle-ci ayant une forme circulaire et non pas rectangulaire.FIG. 8 shows an embodiment of a transducer comprising a
Le carter 10 est formé de deux parties assemblées 10, 10'. La partie 10' du carter comporte une lèvre circulaire en saillie 52, ayant par exemple un profil arrondi, qui constitue une ligne continue de points d'appui sur laquelle porte la face inférieure de la palette 12 et contre laquelle cette face inférieure peut se déplacer par roulement lors des déformations de la palette.The
Les seconds appuis, sur la face opposée de la palette 12, sont constitués par un joint circulaire à section ronde 54, en matériau élastique, qui est positionné dans une gorge circulaire 56 creusée dans la partie 10 du carter.The second supports, on the opposite face of the
La palette circulaire 12 est ainsi supportée, de façon flottante, sans encastrement, au voisinage de son bord périphérique, par deux lignes d'appui continues circulaires se faisant face.The
Une variante de ce montage, pour le même transducteur, est représentée partiellement sur la figure 9 où la lèvre circulaire en saillie 52', ménagée dans la partie 10' du carter, a un profil en arête. La palette 12 est alors libre de pivoter autour de cette arête, comme il a été exposé à propos des figures 1 et 2, cette arête formant une ligne continue de points d'appui. Les seconds organes d'appui peuvent être constitués par une pluralité (par exemple 3) de poussoirs 46', à tête sphérique, soumis à l'action de ressorts 38' et analogues à ce qui est représenté sur la figure 5.A variant of this arrangement, for the same transducer, is partially shown in FIG. 9 where the projecting circular lip 52 ', formed in the part 10' of the casing, has an edge profile. The
Bien entendu un même mode de suspension, avec appuis en ligne continue et/ou avec appuis ponctuels, peut s'appliquer à des palettes piézo-électriques de forme polygonale.Of course the same suspension mode, with continuous line supports and / or with point supports, can be applied to piezoelectric pallets of polygonal shape.
On a décrit et représenté jusqu'à présent des organes d'appui mécaniques ou élastiques pour maintenir la palette 12, mais il est également possible d'utiliser, sur l'une des faces ou sur les deux faces de la palette, des organes d'appui de type hydrostatique analogues à ceux utilisés par exemple dans les paliers hydrostatiques.Mechanical or elastic support members have so far been described and shown to hold the
Sur la figure 10 on a représenté schématiquement un montage flottant d'une palette 12 dans un carter 10 au moyen d'un support mécanique 34 en forme d'arête, sur une des faces de la palette, et au moyen d'une buse hydrostatique 58, alimentée en liquide sous pression par un conduit 60.In FIG. 10, a floating assembly of a
Dans le mode de réalisation de la figure 11, la suspension est faite hydrostatiquement, par des buses 58, 58', sur les deux faces de la palette 12, celle-ci étant maintenue centrée dans le carter 12 par des cales de centrage 40.In the embodiment of FIG. 11, the suspension is made hydrostatically, by
Bien entendu, et notamment dans le cas d'une palette de forme circulaire, on prévoit une pluralité de butées hydrostatiques (par exemple trois équiangulairement réparties), les buses alimentant de préférence des gorges ou "poches" hydrostatiques ainsi qu'il est usuel pour les paliers fluides.Of course, and in particular in the case of a circular-shaped pallet, a plurality of hydrostatic stops (for example three equiangularly distributed) is provided, the nozzles preferably supplying hydrostatic grooves or "pockets" as is usual for fluid bearings.
Le système de suspension hydrostatique ci-dessus est avantageux, car il donne une suspension suffisamment raide, sans imposer aucun frottement mécanique à la palette, ce qui laisse à celle-ci son entière liberté naturelle de déformation. Au surplus, dans une servo-valve hydraulique, le fluide hydrauligue sous Haute pression (par exemple 100 à 400 bars) est disponible, pour alimenter la suspension hydrostatique, sans nécessiter aucune installation complémentaire. Bien entendu, le bilame fonctionne dans le fluide hydraulique (huile) qui remplit la chambre 33 du carter, comme dans les cas où le système de support de la palette est mécanique ou élastique.The hydrostatic suspension system above is advantageous, because it gives a sufficiently stiff suspension, without imposing any mechanical friction on the pallet, which leaves it with its entire natural freedom of deformation. In addition, in a hydraulic servo-valve, the hydraulic fluid under High pressure (for example 100 to 400 bar) is available, to supply the hydrostatic suspension, without requiring any additional installation. Of course, the bimetallic strip operates in the hydraulic fluid (oil) which fills the
On a décrit dans ce qui précède des transducteurs utilisant des palettes piézo-électriques de forme rectangulaire, polygonale ou circulaire, ces palettes étant pleines.Transducers using piezoelectric vanes of rectangular, polygonal or circular shape have been described in the foregoing, these vanes being full.
Mais on peut utiliser également, comme il est représenté sur les figures 12A, 12B, 12C, une palette 12 ouvragée présentant des découpes 62 laissant subsister entre elles au moins une bande libre 64 sur laquelle n'agit aucun organe d'appui.However, it is also possible to use, as shown in FIGS. 12A, 12B, 12C, an
Les organes d'appui ont été schématisés par des flèches 66, 66', 66", ces organes d'appui pouvant être de l'un des types quelconques décrits dans ce qui précède. La ou les buses, schématisées par leur point d'impact 68 sur la palette 12, débouchent en regard des bandes libres 64 de la palette. Les découpes 62 permettent d'adapter la flexibilité de la palette bilame tout en éloignant de la zone de contrainte maximale l'influence de la fixation.The support members have been shown diagrammatically by
On peut également prévoir, comme il est représenté sur les figures 13A, 13B, 13C, des formes plus complexes, présentant plusieurs fentes pour former des bilames 12 particulièrement ouvragés en vue d'exécuter des fonctions multiples. Chaque bande active 64 du bilame peut être associée à une buse ou à deux buses dont on a indiqué les emplacements 68. Les organes d'appui ont été symbolisés par des flèches 66.It is also possible to provide, as shown in FIGS. 13A, 13B, 13C, more complex shapes, having several slots for forming
Chaque bande 64 peut être découplée électriquement de ses voisines en découpant une partie des électrodes suivant des saignées 70 ou 70' judicieusement disposées de façon à découpler l'interaction mécanique des bilames 12 entre eux, chaque bande active recevant son signal électrique par un conducteur distinct 14, 14', 14". Comme il est représenté sur la figure 13C, chaque bande active 64 peut être fixée en version deux appuis, l'emplacement 68 de la buse (ou des buses) étant situé entre deux appuis. Mais, comme il est représenté sur les figures 12A, 12B, 12C, 13A, 13B, chaque bande 64 peut être fixée en simple appui, à la façon d'une poutre cantilever, l'emplacement 68 de la buse se trouvant alors à l'extrémité libre de la lame pour bénéficier, vis-à-vis de la buse, de la déformation totale du bilame.Each
Une fixation analogue à une fixation cantilever peut également être réalisée avec une palette 12 de forme simple, rectangulaire allongée, comme il est schématiquement représenté sur la figure 14, où la déformation de la palette 12 a été considérablement exagérée. Dans ce cas, deux appuis fixes 34, 34' rapprochés, sont prévus au voisinage de l'un des bords 72 de la palette et coopèrent avec des appuis élastiques opposés 36, 36' tandis que les buses 8, 8' coopèrent avec la palette 12 au voisinage de son bord libre 74, de façon à utiliser la totalité de la déformation du bilame sur sensiblement toute sa longueur.An attachment similar to a cantilever attachment can also be achieved with a
Il est connu que l'un des inconvénients des bilames piézo-électriques utilisés dans les transducteurs buse/palette jusqu'à présent est la tension de commande élevée qu'ils nécessitent (plus de 100 V et, généralement de l'ordre de 200 V) et que leurs autres inconvénients sont le faible déplacement (quelques dizaines de microns), déplacement qui est contrarié par le ou les encastrements du bilame dans le carter, ainsi que la non reproductibilité des déplacements au cours d'un cycle de déformation.It is known that one of the drawbacks of the piezoelectric bimetallic strips used in the nozzle / paddle transducers so far is the high control voltage which they require (more than 100 V and, generally of the order of 200 V ) and that their other drawbacks are the small displacement (a few tens of microns), displacement which is thwarted by the embedding of the bimetallic strip in the casing, as well as the non-reproducibility of the displacements during a deformation cycle.
Le système de montage flottant du bilame suivant l'invention, sans aucun encastrement, permet d'obtenir un rapport "déplacement/tension de commande" beaucoup plus élevé et de réduire dans une très grande mesure le phénomène d'hystérésis.The floating mounting system of the bimetallic strip according to the invention, without any embedding, makes it possible to obtain a much higher "displacement / control voltage" ratio and to reduce to a very great extent the hysteresis phenomenon.
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