FR2458840A1

FR2458840A1 - Ensemble electronique pour commander des pompes a debit variable

Info

Publication number: FR2458840A1
Application number: FR8013098A
Authority: FR
Inventors: Richard Woodring; Thomas A Kowalski; Paul K Houtman; Charles H Whitmore
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-01-02
Also published as: JPS5650288A; BR8003626A; GB2056122A; US4285639A; CA1140655A; IT8022704A0; AU5921880A; DE3021927A1; GB2056122B; FR2458840B1; IT1131820B

Abstract

A.ENSEMBLE ELECTRONIQUE PERMETTANT D'ASSURER LA COMMANDE EN DEBIT ET EN PRESSION D'UNE POMPE A DEBIT VARIABLE COMPORTANT DES MOYENS ACTIONNES PAR UN FLUIDE POUR POSITIONNER UN ELEMENT AJUSTABLE DETERMINANT LE DEBIT DE CETTE POMPE. B.ENSEMBLE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN DISPOSITIF DE COMMANDE ELECTRIQUE 11 POUR ENGENDRER UN SIGNAL FLUIDIQUE DESTINE A ETRE APPLIQUE AUX MOYENS ACTIONNES PAR UN FLUIDE 15 CE DISPOSITIF COMPORTANT UN TRANSDUCTEUR 18 COUPLE A CET ELEMENT 16 DETERMINANT LE DEBIT POUR ENGENDRER UN SIGNAL INDICATIF DE LA POSITION DE CET ELEMENT, DES MOYENS POUR ENGENDRER UN PREMIER SIGNAL DE COMMANDE D'ENTREE REPRESENTATIF D'UN DEBIT DE SORTIE SOUHAITE DE LA POMPE 20, DES MOYENS COMBINANT CE PREMIER SIGNAL DE COMMANDE ET CE SIGNAL DE POSITION POUR ENGENDRER UN SIGNAL RESULTANT INDICATIF DE LA POSITION SOUHAITEE POUR L'ELEMENT 16 DETERMINANT LE DEBIT, ET DES MOYENS POUR CONVERTIR CE SIGNAL RESULTANT EN UN NIVEAU DE PRESSION DE FLUIDE PROPORTIONNEL DESTINE A ETRE APPLIQUE AUX MOYENS 15 ACTIONNES PAR LE FLUIDE. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA COMMANDE DES MACHINES A MOULER LES PLASTIQUES PAR INJECTION.

Description

L'invention est relative à un ensemble électronique permettant d'assurer

la commande en débit et en pression d'une pompe à débit variable comportant des moyens actionnés par un

fluide pour positionner un élément ajustable déterminant le dé-

bit de cette pompe. Des ensembles commandant aussi bien la pression que le débit sont connus pour des pompes à débit variable,

ces deux possibilités se présentant comme des options suscepti-

bles d'être sélectionnées pour chaque application particulière.

La compensation de pression est la forme la plus commune de

commande et la compensation de débit trouve également des utili-

sations très étendues lorsqu'il est souhaitable, par exemple,

de commander la quantité de mouvement d'un dispositif de manoeu-

vre. Il est également connu de combiner la compensation en débit

et en pression dans une mise en oeuvre commune et ceci est typi-

quement obtenu en prévoyant deux options essentiellement indé-

pendantes sur une pompe commune. Pour la conservation de l'éner-

gie, on a été amené à utiliser plus communément la grande sou-

plesse offerte par la pompe à débit variable comportant l'avan-

tage d'une commande commune en débit et en pression.

On en est également venu plus communément à inclure dans ces systèmes de commande des moyens de commande à distance non seulement pour procurer l'avantage de sélectionner ou de

modifier les caractéristiques opérationnelles de la pompe à dis-

tance, mais, ce qui est plus important, pour parvenir à assurer une telle commande de façon continue et selon une fonction d'un

signal électrique. De telles dispositions assurent un degré éle-

vé de possibilités et de souplesse pour l'ensemble.

Il a existé dans le passé des possibilités pour sé-

lectionner à distance les niveaux de compensation aussi bien de débit que de pression dans des pompes à débit variable, mais

ces possibilités impliquaient l'utilisation de dispositifs es-

sentiellement indépendants et le coût en était prohibitif dans

de nombreux cas d'application. Ces dispositifs consistent es-

sentiellement en ensembles de commande de position en boucle fermée, indépendante, pour positionner un élément mécanique, soit de la pompe elle-même, soit dans une partie de commande de

cette pompe. Chaque ensemble comporte typiquement une sec-

tion électronique amplificatrice d'erreur et de puissance, réa-

gissant à un signal de commande d'entrée et à un signal de 1 0 réaction dérivé d'un transducteur couplé à l'élément commandé

et comporte typiquement en outre, une vanne asservie pour dé-

livrer du fluide à un piston de commande.

Ainsi, par exemple dans le type de pompe à palette à volume variable décrit dans le brevet U.S. NI 3 549 281 de SCHINK et autres, un ensemble de commande de position à boucle fermée susceptible de positionner une tige de sortie, peut être couplé à la partie de compensation de la pompe Schink de sorte

que la tige de sortie est en prise avec l'extrémité du res-

sort dans la commande de compensation pour ajuster la sollici-

tation résultant du ressort. Ce dispositif assure alors une

compensation de pression à distance pour la pompe.

Simultanément avec ce qui précède, un second ensem-

ble de commande de position à boucle fermée peut comporter un transducteur de position couplé mécaniquement à la came annulaire de la pompe et réagir à un signal de commande afin d'assurer une pression de fluide au moyen d'une vanne asservie agissant par l'intermédiaire de fluide de sortie de la pompe sur le piston de commande de celle-ci qui assure le positionnement de la came annulaire. Ce dispositif assure une commande à distance

du débit de la pompe et en association avec la commande de pres-

sion décrite, se traduit par des possibilités combinées.

Dans de tels ensembles, selon l'art antérieure, il est évident avec la complexité accrue d'un système combinant à la fois le débit et la pression, que la fiabilité devient -un sujet de préoccupation du fait du nombre des composants mis en oeuvre. Un sujet de préoccupation plus important toutefois

est le coût de réalisation d'un tel système. La grande couples-

se d'adaptation apportée par la pompe à débit variable a placé récemment celle-ci au premier plan comme étant le dispositif

qui peut assurer la nécessaire conservation de l'énergie. Tou-

tefois, pour qu'elle trouve une large utilisation, il est impor-

tant que les commandes qui lui sont associées et qui lui assu-

rent sa faculté d'adaptation, ne soient pas d'un coût prohibitif.

La présente invention concerne un ensemble de com-

mande simplifié pour des pompes à débit variable ou analogue, et assure des possibilités de commande combinées de débit et de pression pour de telles pompes. Cet ensemble est réalisé sous la forme d'un ensemble électronique utilisant des dispositifs amplificateurs opérationnels à circuit intégré susceptibles 2.- d'agir par l'intermédiaire de signaux de commande électriques de débit et de pression, afin d'assurer une telle commande dans une pompe à débit variable. Une commande est également prévue pour compenser le glissement dans la pompe à des niveaux de pression variés et il peut être ajusté pour assurer une compen- sation différente selon l'âge de la pompe et des composants de l'ensemble.

Dans une réalisation préférée de l'invention, l'en-

semble est mis en oeuvre pour commander une pompe à palettes

à débit variable utilisée dans une machine à mouler par injec-

tion les matières plastiques. Dans une telle application, il est souhaitable d'assurer une vitesse de fermeture commandée pour le moule et d'assurer ensuite un effort commandé sur le

moule ainsi fermé pendant l'opération de moulage par injection.

Une telle application est particulièrement adaptée à la pompe

à débit variable pour laquelle on assure initialement une com-

mande en débit pour obtenir la vitesse commandée de fermeture

du moule et ensuite une commande en pression pour obtenir l'ef-

fort commandé de serrage du moule. Dans cette application, il est également souhaitable pendant la partie commandée en débit

du cycle, d'utiliser également la commande en pression de l'en-

semble afin d'éviter l'apparition d'un état de surcharge.

Dans une réalisation préférée de l'invention, une pompe classique du type à palettes à déplacement variable est - utilisée en même temps qu'une vanne compensatrice actionnée par

le fluide, cette vanne étant régulée par une vanne électro-hydrau-

lique du type à commande proportionnelle recevant des signaux

d'un ensemble de commande électronique.

le compensateur est constitué en partie par une vanne à tiroir sollicité par un ressort, recevant la pression du fluide de la sortie de la pompe à déplacement variable et délivrant un niveau régulé de pression de fluide au piston de commande de la pompe selon une fonction du niveau de la pression de sortie du fluide. Dans un dispositif compensateur typique, une telle pression de fluide agit sur le tiroir de la vanne qui est sollicité à l'opposé par un ressort. Dans les ensembles

selon l'art antérieur, la sollicitation du ressort était suscep-

tible d'être ajustée manuellement ou bien était réglable au moyen d'un ensemble de contrôle de position à boucle fermée. Dans cette réalisation de l'invention, la sollicitation du ressort 3, - sur le t'roir de la vanne compensatrice est augmentée par la pression de fluide engendrée à partir de la sortie de la pompe à palettes sous la commande d'une vanne électro-hydraulique

asservie. La vanne asservie est du type à commande proportion-

nelle engendrant à sa sortie un niveau de pression de fluide proportionnel à l'amplitude d'un signal électrique appliqué à

son entrée.

Un tel signal électrique est engendré dans un sys-

tème de commande d'amplificateur opérationnel à circuit intégré

qui reçoit des signaux électriques d'entrée de niveau de comman-

de de débit de pression ainsi qu'un signal de réaction indiquant

la position de la came annulaire dans la pompe à palettes.

Un étage intégrateur dans l'ensemble de commande reçoit le signal de commande d'entrée de débit combiné et le signal de réaction à partir du transducteur de position de la came annulaire et il engendre un-signal de sortie indiquant

la position désirée pour la came annulaire dans la pompe à pa-

lettes. Ce signal de sortie est appliqué à un étage totalisa-

teur recevant la sortie d'un second amplificateur opérationnel

qui, à son tour, agit sur le signal combiné de la sortie de l'am-

plificateurintégrateur et un signal de commande indicatif d'un

niveau maximal de pression souhaité. La sortie du second ampli-

ficateur est appliquée par l'intermédiaire d'un circuit logique à l'entrée d'un troisième amplificateur opérationnel en même

temps que le signal en provenance de la sortie de l'amplifica-

teur intégrateur. Le circuit logique agit d'uns manière telle que la sortie du second amplificateur opérationnel limite la

valeur du signal appliqué au troisième amplificateur opération-

nel, cette action assurant la fonction de limitation de la pression. Un signal résultant est alors engendré à la sortie du troisième étage amplificateur et appliqué à un-amplificateur de puissance pour engendrer un signal de commande destiné à être appliqué à la vanne électrohydraulique. La vanne engendre alors un niveau de pression dans la partie du compensateur sollicitée par ressort, afin d'engendrer en retour un niveau de pression souhaité sur le piston de commande de la pompe à palettes et donc un positionnement souhaité de la came annulaire de cette pompe. Des modifications de niveau de la pression de sortie causées par des modifications de la charge imposée à la pompe, se traduisent par des signaux de pression modifiés sur la vanne 4.-

électro-hydraulique et le compensateur de pression, et sont mo-

dulées de façon continue dans l'ensemble pour maintenir une

commande souhaitée en débit et en pression pour cet ensemble.

L'invention va être décrite plus en détail en se référant aux dessins cijoints, dans lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique

sous forme d'un diagramme par blocs de la combinaison d'un en-

semble de commande électrique et de la pompe à débit variable

de l'invention, montrant la génération des signaux dans cet en-

semble et le type de compensation de charge effectuée, - la figure 2 est une vue latérale en coupe de la vanne de compensation de pression conforme à l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique

plus détaillée de la partie de commande électronique de l'en-

semble montrant l'interconnexion avec la vanne électro-hydrau-

lique et la pompe à palettes à volume variable, - la figure 4 est une vue latérale en coupe d'une

vanne électro-hyraulique susceptible d'être utilisée en combi-

naison avec la vanne de compensation de la figure 2.

En se référant maintenant en détail aux dessins, et tout d'abord à la figure 1, l'ensemble de commande conforme à l'invention est indiqué dans son ensemble par 10 et comporte

un ensemble de commande électronique 11, une vanne électro-

hydraulique 12 (EHV), une vanne de compensation de pression 14,

un piston de commande 15, une came annulaire 16 et un transduc-

teur de position 18. Le piston de commande 15 et la cama annu-

laire 16 ainsi que la sortie de fluide 19 indiquée sous la forme

d'un compartiment, constituent la pompe à palettes à volume va-

riable 20 qui est le dispositif fournissant à une charge 21 une pression et un débit de fluide ajustables. La représentation

schématique de la sortie de fluide 19 a pour but d'indiquer l'ef-

fet que la pression de sortie du fluide a sur d'autres compo-

sants de l'ensemble, cette action en retour du signal fluidique

étant indiquée par les lignes de réaction 22, 24 aboutissant res-

pectivement à EHV 12 et au compensateur de pression 14.

Une autre boucle de réaction est prévue qui comporte

le transducteur de position 18, lequel engendre un signal élec-

trique sur la ligne 25 pour être appliqué à l'ensemble de comman-

de électrique 11, ce signal sur la ligne 25 étant indicatif de la position physique de la came annulaire 16 dans la pompe à 5.- débit variable 20. L'ensemble de commande est complété sur la représentation de la figure 1 par l'application de signaux de commande électriques sur les lignes 26 et 27, ces signaux étant respectivement indicatifs des limites souhaitées du débit et de la pression. Dans la réalisation préférée de l'invention, une pompe à palettes à volume variable est utilisée, fournissant du fluide sous pression pour une machine de moulage par injection afin d'énergiser le vérin du moule, le vérin d'injection et

le moteur de la vis de la machine. En fonctionnement, un tel mé-

canisme de machine peut être actionné séparément ou en combi-

naison variée et il est évident que la grande faculté d'adapta-

tion apportée par la pompe de type à débit variable est parti-

culièrement adaptée à de telles applications. Bien qu'une pompe à palettes à débit variable soit mentionnée, il est évident que d'autres types de dispositifs, tels qu'une pompe à,piston à

course variable, peut être utilisée en combinaison avec l'ensem-

ble de commande. En fait, l'ensemble de la présente invention peut être utilisé dans de nombreuses applications oi la commande d'un élément commun est souhaité à partir d'une combinaison de

signaux électriques de commande comme indiqué ci-dessus.

Dans la pompe à palettes à débit variable 20 de la réalisation préférée de l'invention, il est bien connu que le positionnement de la came annulaire 16 détermine l'extension relative des palettes dans la pompe, donc détermine le débit de sortie de cette pompe et peut être utilisé comme un dispositif pour commander à la fois les niveaux de pression et de débit de la pompe. On peut se référer au brevet U.S. N0 3 964 844

WHITMORE et autres publié le 22 Juin 1976 pour la description

du fonctionnement d'une telle pompe à palettes à volume variable.

Dans le type de pompe à piston axial, un mode de fonctionnement similaire est obtenu par le réglage de l'angle de la plaque de commande de cette pompe, le débit de sortie de cette pompe étant susceptible d'être contrôlé de façon similaire par un

transducteur de position, tel que celui indiqué en 18.

Dans l'ensemble de commande 10, représenté sur la figure 1, des signaux électriques appliqués aux lignes 25, 26, 27, ont pour résultat d'engendrer un signal de commande

sur la ligne 30, ce signal étant appliqué à la vanne électro-

hydraulique 12. La vanne 12 est un dispositif proportionnel 6.- qui agissant sur la sortie de fluide 19 de la pompe 20, reçue

par l'intermédiaire de la ligne 22, engendre un niveau de pres-

sion de sortie sur la ligne 31 qui est proportionnel à la pres-

sion de fluide sur la ligne 22 et au signal de commande électri-

que apparaissant sur la ligne 30. le signal de pression sur la ligne 31 est alors appliqué au compensateur de pression 14 pour

commander la sortie de fluide 19 de la pompe 20.

Comme indiqué, la pompe à palettes à débit variable est une pompe classique ayant une came annulaire 16 ajustable qui est déplacée physiquement par un piston de commande 15 sous

la sollicitation du fluide sous pression. Dans ce cas, la pres-

sion de fluide est engendrée par le compensateur de pression 14

pour commander la sortie de la pompe 20. Le compensateur de pres-

sion 14 de cette réalisation préférée est pour une partie un compensateur classique agissant en conjonction avec le piston de commande 5 et la came annulaire 16 de la pompe, pour assurer à la sortie de celle-ci une pression compensée, par exemple de la manière décrite dans le brevet U.S. 3 549 281 de SCHINX et autres. Dans de tels compensateurs de pression de l'art antérieur, un ajustement manuel de l'action du ressort est effectué pour commander l'effort agissant sur le tiroir de la vanne qui, à

son tour, délivre du fluide sous pression destiné à être appli-

qué au piston de commande 15 de la pompe. Cette pression est une

fonction du niveau de la pression de sortie qui agit sur le ti-

roir de la vanne en opposition à l'action du ressort. Un tel en-

semble typique est représenté sur la figure 1 par la connexion de la ligne 24 en provenance de l'étage de sortie de fluide 19 de la pompe 20 au compensateur de pression 14 afin d'engendrer un signal de sortie de ce compensateur sur la ligne 32 pour

être appliqué au piston de commande 15 qui, à son tour, va posi-

tionner la came annulaire 16.

Ainsi, pour une position donnée de la came annu-

laire 16, lorsque la pompe 20 est entealnée à une vitesse cons-

- tante par le moteur électrique ou analogue afin de fournir un débit de fluide de sortie à une charge 21, un état stable de la pompe 20 du compensateur de pression 14 s'établit. S'il survient

une modification dans la charge 21, par exemple par un accrois-

sement de cette charge, la pression de la sortie de fluide 19

sera augmentée et cet accroissement sera répercuté au compensa-

4B teur de pression 14 au moyen de la ligne de réaction 24. Ceci 7.- se traduit par un abaissement du niveau de la pression du fluide

se manifestant sur la ligne 32 et agissant sur le piston de com-

mande 15 qui décale la came annulaire 16 pour diminuer le débit de sortie de la pompe. Cette action se traduit par-une tendance à réduire le niveau de pression de sortie du fluide et se pour-

suivra jusqu'à ce qu'une nouvelle position stable soit obtenue.

* Dans cette réalisation de l'invention, un compensa-

teur de pression modifié 14 est utilisé pour commander la posi-

tion de la came annulaire 16 dans la pompe 20. On se référera à la coupe représentée sur la figure 2. Le corps de vanne 35 comporte un alésage inférieur 36 et un a:ésage supérieur 38 avec

des alésages transversaux de connexion 39, 40 servant respecti-

vement d'orifices d'aspiration et d'orifices de pression de l'en-

semble, l'alésage 40 recevant la pression de sortie du fluide de la pompe 20. Un second orifice d'aspiration 41 communique avec l'alésage inférieur 36 tout comme un alésage de piston de commande 42, ce dernier constituant la connexion pour la ligne indiquée en 32 sur la figure 1 prévu pour délivrer du fluide sous pression au piston de commande 15. Un grand alésage 44 à une extrémité du corps 35 constitue une chambre de ressort qui

communique avec l'alésage supérieur 38 au moyen d'alésages trans-

versaux 45. Une extrémité de l'alésage supérieur 38 est filetée en 46 pour recevoir un raccord de liaison avec EHV 12 comme cela

est indiqué par la ligne 31 sur la figure 1.

L'alésage inférieur 36 dans le corps de vanne 35 est fermé à son extrémité gauche-par un bouchon fileté 48 et contient un tiroir de vanne 50 comportant des portées 51, 52 et 53 glissant de façon étanche dans le corps de vanne 35. le tiroir 50 comporte un perçage central s'étendant sur une partie de sa longueur axiale, ce perçage assurant une communication au moyen des trous percés transversalement 55 entre l'orifice de pression 40 de l'ensemble et l'extrémité gauche du tiroir 50 à l'extérieur de la portée 51. On voit ainsi que la pression d'ensemble appliquée à l'orifice 40 agira sur les portées 51, 53 en sollicitant le tiroir 50 vers la droites comme on peut le

voir sur la figure 2.

Le tiroir de vanne 50 est sollicité vers la gauche au moyen d!un- ressort de compression 56 contenu dans la chambre

de ressort 44 et agissant par l'intermédiaire de butées de res-

sort contre l'extrémité droite du tiroir de vanne 50. La chambre 8.- de ressort 44 est fermée à sa droite au moyen du capot 58 pour

constituer une chambre étanche communiquant uniquement avec l'a-

lésage supérieur 38 par l'intermédiaire du perçage transversal 45. La pression dans la chambre 44 agit contre l'extrémité droite du tiroir 50 pour engendrer un effort qui concurremment avec

l'action du ressort 56 sollicite le tiroir 50 vers la gauche.

Même s'il n'y a pas de pression dans la chambre 44, le ressort 56 sollicite le tiroir de vanne 50 vers la gauche et vers une

position o la portée 52 ne recouvre pas le perçage 42 du pis-

ton de commande pour permettre l'écoulement de la pression du système à partir de l'orifice 40 vers l'orifice 42 du piston de commande, Il est clair que lorsque le tiroir de vanne 50 est déplacé vers la droite sous la sollicitation de la pression de l'ensemble, la portée 52 peut être déplacée dans une position o elle ferme partiellement l'orifice 42 régalant ainsi la

pression vers le piston de commande, et si le tiroir 50 conti-

nue à être déplacé vers la droite, comme représenté sur la figu-

re 2, la portée 52 fermera complètement le trajet de communica-

tion entre les orifices 40, 42 et ouvrira le trajet entre l'o-

rifice 42 du piston de commande et l'orifice d'aspiration 39, grâce à quoi la pression sur le piston de commande 15 sera

évacuée vers le côté aspiration de la pompe de fluide 20.

L'extrémité gauche de l'alésage supérieur 38 est fermée au moyen d'un pointeau 60 sollicité par un ressort et dont le c8té aval se situe dans l'alésage d'aspiration 39 pour assurer une fonction de soupape de détente. La sollicitation

du pointeau 60 peut être ajustée en vissant à une tige de sup-

port 61 dans le corps de vanne 35. La structure de vanne de

compensation 14 est complétée par un orifice 62 de diamètre ré-

duit situé dans l'alésage transversal 40 de pression de l'en-

semble à l'intersection avec l'alésage supérieur 38 et établis-

sant la communication avec lui.

Une vanne électro-hydraulique typique susceptible

d'être connectée à l'extrémité filetée 46 de l'alésage supé-

rieur 38 de la vanne de compensation 14 de la figure 2, est

représentée sous une forme schématique sur la coupe de la figu-

re 4. La vanne 12 est une vanne de commande à pression propor-

tionnelle fournissant une pression de sortie essentiellement proportionnelle au niveau d'un signal de courant électrique d'entrée appliqué à cette vanne. Dans la réalisation préférée 9._ de l'invention, un modèle 82 de vanne de commande de pression proportionnelle fabriquée par la Fema Corporation de Portage,

Michigan, pièce nO 82820, est utilisé. Cette vanne est suscepti-

ble d'assurer une commande de pression de sortie dans une gamme jusqu'à approximativement 4,5 kg/cm2 pour un courant d'entrée allant approximativement jusqu'à 1/2 Ampère. Des variations

de débit d'environ 1,70 litre par minute à 0,55 kg/cm2, jus-

qu'à environ 1,21 litre par minute à approximativement 4,4 kg/cm2 sont assurées par cette vanne. Il est évident toutefois qu'il ne s'agit ici que d'un type de vanne pouvant être employé dans des ensembles de cette sorte et que bien d'autres types similaires

de vannes peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'in-

vention. La vanne EHV 12 comporte une bobine motrice 66 montée dans un boltier de vanne 68 pour créer une force magnétique sur une armature mobile longitudinalement 69 montée coaxialement dans cette bobine. L'armature 69 sert à commander le débit de fluide à travers une buse ou un siège de vanne 70 avec lequel

il coopère, ce siège de vanne canalisant le fluide entre l'ori-

fice d'entrée 71 et l'orifice de sortie 72. L'orifice d'entrée

71 de la vanne EHV 12 est relié à l'orifice fileté 46 dans l'a-

lésage supérieur 38 de la vanne de compensation 14, comme indi-

qué par la ligne 31 sur la figure 1, tandis que l'orifice de sortie 72 s'évacue à la pression atmosphérique en retour vers le réservoir. Ainsi lorsqu'un signal électrique est appliqué

au conducteur d'alimentation 74 de la bobine 66, un champ magné-

tique est crée qui sollicite l'armature 69 contre le siège de vanne 70 en opposition au débit de fluide traversant ce siège de vanne et en restreignant ainsi le passage dans le siège de

vanne 70. Cette réduction du débit se traduit par une contre-

pression dans l'orifice d'entrée 71 et, par conséquent, dans

l'alésage supérieur 38 de la vanne de compensation 14.

En fonctionnement on peut peut voir que le compen-

sateur 14 agit pour commander la pression vers l'orifice 42 des-

servant le piston de commande, selon une fonction de la pres-

sion de sortie de la pompe 20 qui est appliquée à l'orifice de pression de l'ensemble 40 et selon une fonction de la pression engendrée dans la chambre de ressort 44 sous le contrôle de ERV 12. La pression dans l'alésage supérieur 38 est dérivée de la pression d'ensemble appliquée à l'orifice 40 diminuée de la 10.0- chute de pression à travers l'orifice 62 qui, pour des niveaux opérationnels typiques, est de l'ordre de 0,44 kg/cm2. La chute

de pression à travers l'orifice 62 est introduite pour compen-

ser l'action du ressort 56 et neutralise effectivement cette action. Ainsi les forces agissant sur le tiroir 50 dans des conditions opérationnelles typiques sont essentiellement et uniquement une fonction de la pression d'ensemble appliquée à l'orifice 40 et de la pression à l'intérieur de la chambre de ressort 44 engendrée selon une fonction de BHV, 12, On peut voir dans cette réalisation de l'invention, qu'une commande en pression ou une commande en débit peut être effectuée encommandant la pression régnant dans la chambre de

ressort 44 pour engendrer en retour le niveau de pression appro-

prié à l'orifice 42 du piston de commande en vue de son appli-

cation au piston de commande 15 de la pompe 20, de manière à

positionner la came annulaire 16 pour un débit de sortie appro-

prié. On peut voir également qu'une telle commande peut s'effec-

tuer à distance d'autant plus qu'un signal électrique est uni-

quement nécessaire au conducteur d'entrée 74 de la vanne EHV 12 pour obtenir, soit la commande de débit, soit la commande de pression.

En se référant maintenant à la figure 3 représen-

tant schématiquement la partie électrique de l'ensemble, on voit qu'un signal de commande électrique est engendré sur les lignes

74 pour commander le niveau de pression à la vanne 12 de comman-

de de pression proportionnelle qui, à son tour, influence la pression à la vanne de compensation 14 de la pompe à palettes à débit variable 20, comme décrit précédemment. le transducteur de position 18 est repnrésenté comme étant couplé à la pompe à

débit variable 20 par l'intermédiaire de la ligne en tirets 78.

Un tel couplage est une entrée en prise physique de l'élément mobile du transducteur de position 18 avec la came annulaire 16

de la pompe 20, de sorte que le transducteur 18 engendre un si- gnal électrique à sa sortie sur la ligne 79, ce signal étant proportionnel

à la position de la came annulaire 16, et donc

à la variation du débit de sortie de la pompe 20. Dans la réa-

lisation préférée de l'invention, le transducteur 18 est un

transducteur de déplacement à courant continu (DOUT) c'est-à-

dire un dispositif qui engendre un signal de sortie en courant continu, selon une fonction de la position de l'élément mobile il1.- 12.- du transducteur. Le signal de réaction sur la ligne 79 est appliqué à la borne 80 de l'ensemble de commande électronique 11 en tant que l'une des entrées de cet ensemble. les signaux

de commande d'entrée sont appliqués aux bornes 81, 82 représen-

tatives respectivement des niveaux de débit et de pression

pour la pompe 20.

* L'ensemble de commande électrique 11 comporte des amplificateurs opérationnels à circuit intégré et un étage de

sortie discret amplificateur de puissance, le premier amplifica-

teur 84 étant connecté à un circuit intégrateur et le second

et le troisième amplificateurs 85, 86 étant connectés à des am-

plificateurs totalisateurs inverseurs. L'amplificateur de puis-

sance de sortie 87 est un transistor de puissance connecté selon

une configuration à émetteur commun. Pour cette description,

la représentation de l'alimentation en puissance des circuits électroniques a été supprimée, cependant il est bien entendu que les amplificateurs 84 et 87 sont alimentés en énergie d'une manière bien connue du spécialiste. En l'espèce, des niveaux de tension ont été indiqués aux différentes bornes en utilisant un signe + ou - entre paMenthèse, indiquant de façon typique

une source régulée de tension d'alimentation.

Un signal de commande d'entrée représentatif d'un

niveau souhaité de débit est engendré au curseur du potentiomè-

tre 90 et est appliqué par l'intermédiaire de composants de circuits appropriés à une entrée d'un étage totalisateur 91

lui-même connecté à l'entrée inversante de l'amplificateur inté-

grateur 84. Le signal de réaction en provenance du transducteur 18 appliqué à la borne 80 est couplé de façon similaire, à la

jonction totalisatrice 91 pour y être combiné avec d'autres si-

gnaux, afin d'engendrer une entrée sur l'étage intégrateur 84.

De façon typique le signal de commande d'entrée à la borne 81 est un signal de niveau positif dans la gamme de 0 à 6 Volts avec un signal de niveau plus élevé indiquant un niveau souhaité plus élevé de débit pour la pompe à débit variable 20. Le signal

de réaction appliqué à la borne 80 est un signal de niveau néga-

tif également dans la gamme d'approximativement 0 à - 6 Volts qui est indicatif de la position de la came annulaire 16 dans la pompe 20 et tel qu'un niveau plus négatif de tension indique

un débit de fluide plus important pour la pompe 20. L'amplifi-

cateur intégrateur 84 comportant un condensateur 92 monté en 13.- réaction sur lui pour assurer la fonction d'intégration, sert à engendrer un niveau de tension à sa borne de sortie 94, ce

niveau se modifiant d'une quantité proportionnelle au signal ap-

pliqué à l'entrée, c'est-à-dire à la jonction totalisatrice 91.

L'amplificateur intégrateur 84 est de préférence un dispositif de haute qualité, capable de maintenir à sa borne de sortie 94 un niveau de tension qui soit fonction de la tension d'entrée 91, et ce dispositif peut être un circuit intégré Motorola type

NO 1456 G ou équivalent, comme peuvent l'être les autres am-

plificateurs opérationnels 85, 86. L'amplificateur de puissance

87 peut 8tre un transistor de type 2N6045 ou son équivalent.

La sortie de l'amplificateur intégrateur 84 est

appliquée à l'entrée inversante 85 d'un autre amplificateur opé-

rationnal 86 pour engendrer un signal à la borne de sortie 96, ce signal étant appliqué à l'électrode de base du transistor de puissance de sortie 87. Un signal de commande est ainsi engendré

sur les conducteurs 74 pour 8tre appliqué à la vanne EHV 12.

On voit ainsi qu'un ensemble de commande de posi-

tion à boucle fermée est mis en oeuvre pour commander la posi-

tion de la came annulaire 16 de la pompe 20. En supposant qu'un signal de commande d'entrée représentatif d'un niveau désiré

de débit soit appliqué à la borne 81, et donc à la jonction to-

talisatrice 91, un niveau de tension sera engendré à la borne de sortie 94 de l'étage intégrateur 84 et, par l'intermédiaire des amplificateurs 86, 87 il sera appliqué à EHV 12. Ce signal sollicite l'armature 69 de EHV 12 et tend à lui faire fermer l'orifice 70 de la vanne en créant un accroissement du niveau de pression à l'orifice d'entrée 71 ainsi que dans l'alésage

supérieur 38 de la chambre de ressort 44 de la vanne de com-

pensation 14. En se référant en outre à la figure 2, en l'ab-

sence de toute pression d'ensemble, le ressort de vanne 56 sol-

licitera le tiroir de vanne 50 vers la gauche assurant une com-

munication entre l'orifice de pression 40 et l'orifice 42 du piston de commande ce qui assure une communication vers ce k piston de commande 15 pour positionner la came annulaire 16 dans une position oh un débit de sortie plus important peut être délivré par la pompe 20. Cependant, tout établissement de la pression d'ensemble dans l'orifice de pression 40 agira sur les portées 51, 53 pour solliciter le tiroir 50 vers la droite en surmontant l'action relativement faible du ressort 56. La

14.- 5

portée 52 va fermer la communication avec l'orifice 42 du pie-

ton de commande et emp4cher tout établissement ultérieur de

pression sur ce piston de commande 15.

Dans des conditions initiales, telles que celles décrites, le transducteur de position 18 engendrera une tension

relativement basse indicative de la position relativement déca-

lée de la came annulaire 16 de la pompe 20. Avec un tel signal de réaction de bas niveau, un signal combiné prendra naissance

à la jonction totalisatrice 91 pour produire de façon continue-

un accroissement ultérieur dans le niveau de sortie de ltampli-

ficateur intégrateur 84, un signal de commande plus important que sur les lignes de sortie 74, et une alimentation en énergie permanente de BHV 12. Avec un accroissement de pression ultérieur dans la chambre de ressort 44, la force agissant sur la surface droite du tiroir de vanne 50 s'ajoutera à celle du ressort 56 - et sollicitera le tiroir de vanne 50 vers la gauche, jusqu'à ce

que la portée 52 ne recouvre plus l'orifice 42 du piston de com-

mande pour permettre l'écoulement du fluide vers ce piston de commande 15. Cette pression ainsi augmentée va déplacer la came annulaire 16 dans une autre position accroissant ainsi le débit de sortie de la pompe. Cet autre déplacement de la came annulaire 16 sera répercuté sous la forme d'une tension négative accrue

à partir du transducteur de position 18. Cette séquence se pour-

suivra Jusqu'à ce que le signal en provenance du transducteur 18 soit égale et opposée à celui appliqué à l'entrée de débit

81 de façon à se traduire par une tension nulle sur la jonc-

tion totalisatrice 91, empochant ainsi une autre modification dans le niveau de sortie de l'amplificateur intégrateur 84. la tension de sortie à la borne 94 sera stabilisée à ce niveau

engendrant ainsi un signal représentatif en amplitude de la po-

sition désirée de la came annulaire 16.

On voit qu'avec la pompe 20 fonctionnant à un ni-

veau de débit compensé souhaité, résultant d'une tension déter-

minée avec la borne d'entrée 81, tout abaissement de cette ten-

sion, tel que celui obtenu en ajustant le curseur du potentio-

mètre 90 vers le bas sur un niveau de tension moins élevé, va -provoquer un signal d'entrée négatif à la jonction totalisatrice 91 modifiant ainsi le niveau à la sortie 94 de l'amplificateur intégrateur 84 d'une façon opposée à celle précédemment décrite, avec ce résultat qu'un niveau de signal plus bas est appliqué au conducteur d'entrée 74 de EHV 12 pour engendrer un signal de sortie de pression de fluide d'un niveau plus bas. Un tel niveau de pression plus bas va se répercuter dans la chambre

de ressort 44 avec pour résultat qu'une force moindre sera ap-

pliquée au tiroir de vanne 50 vers la gauche, si bien que le tiroir 50 sera sollicité vers la droite sous l'influence de la pression d'ensemble. Cette action aura pour résultat que la portée 52 sur le tiroir ouvrira le trajet de communication entre l'orifice 42 du piston de commande et l'orifice d'aspiration 39, abaissant ainsi la pression sur le piston de commande 15 et

déterminant un mouvement en arrière de la came annulaire 16.

Cette action se poursuivra jusqu'à ce que la sortie du transduc-

teur 18 égale celle à la borne d'entrée 91 pour engendrer un

signal nettement nul sur la jonction totalisatrice 91 et stabi-

liser le niveau de pression à la vanne BVH 12.

Une commande continue est assurée selon une fonc-

tion du signal appliqué à la borne d'entrée de commande de débit 81. Bien que ce signal soit représenté comme étant dérivé

d'un potentiomètre 90 ajustable manuellement, il peut être dé-

rivé d'une tout autre manière, par exemple en tant que sortie

d'un ensemble de commande par calculateur pour commander automa-

tiquement à distance la pompe à débit variable 20 en fonction

de paramètres sélectionnées.

Une autre particularité de l'invention est qu'une limite de pression concurrente de la pompe à débit variable 20 peut être assurée par la combinaison de signaux dans le système de commande électronique 11. le signal de commande limite de la commande de pression est appliqué à la borne 82 en étant dérivé du curseur d'un potentiomètre 100. Ce niveau de tension se situe typiquement de 0 à + 6 Volts, la tension la plus élevée

indiquant le niveau le plus élevé de limite de commande de pres-

sion pour la pompe 20. le signal de commande de pression en provenance de la borne d'entrée 82 est appliqué à une seconde

jonction totalisatrice 102 et combiné avec la sortie de l'am-

plificateur intégrateur 84 par la connexion d'une résistance d'entrée 104. Un signal résultant est alors appliqué à l'entrée inversante du second amplificateur opérationnel 85 et une sortie

proportionnelle est engendrée à la borne de sortie 105.

le signal à la borne de sortie 105 est appliqué par l'intermédiaire d'un réseau logique à diodes essentiellement 15.-

constitué des diodes 107, 108 à l'entrée 95 du second amplifica-

teur opérationnel 86. La diode 107 est connectée selon une cer-

taine polarité pour assurer une fonction de blocage sur le ni-

veau du signal apparaissant à la borne d'entrée 95 de façon que le niveau du signal n'excède pas le niveau du signal de commande

de pression à la borne 82. Ceci emptche que le signal de com-

mande apparaissant sur la ligne 74 dépasse un niveau souhaité et empêche en conséquence la pression de sortie du fluide de EHV 12 de dépasser un niveau correspondant, ce qui assure ainsi une fonction de compensation de pression pour le système de

commande. Il est bien entendu qu'une telle action sera appli-

cable dans le mode de contr8le de débit dans lequel, lorsque la pompe 20 est commandée en positionnant la came annulaire avec un décalage plus important et qu'ainsi davantage de fluide s'écoule par la sortie, ce débit sera emp4ché de dépasser un

niveau préréglé qui est déterminé par le réglage du potentio-

mètre 100 de compensation de la pression.

Pour permettre une meilleure compréhension du fonc-

tionnement de l'ensemble de commande électrique 11, des niveaux

de signaux représentatifs demit être fournis, qui sont carac-

téristiques d'une gamme typique de valeurs susceptible de con-

venir pour un ensemble de ce type. Les signaux de commande de débit à la borne 81 sont combinés avec les signaux de réaction

en provenance de la borne 80 sur la jonction totalisatrice 91.

Avec un signal résultant positif sur la jonction 91, le signal à la borne de sortie 94 de l'amplificateur intégrateur 84 croltra

dans le sens négatif.

Supposons qu'un signal de 4 Volts soit appliqué à

la borne d'entrée de pression 82, en étant dérivé du potentio-

mètre 100. Ce signal est appliqué à la jonction totalisatrice 102 et combiné avec le signal à la borne 94. Si, à ce moment, la borne de sortie 94 de l'amplificateur intégrateur 84 est à un niveau de 0 volt, le signal résultant à la borne d'entrée 102 sera de 4 Volts et engendrera un signal négatif de 4 Volts à la borne de sortie 105. Puisque l'anode de la diode 107 est plus négative que la borne de cathode connectée à la jonction totalisatrice 95, il n'y aura pas de verrouillage et la tension

à la jonction 94 pourra fluctuer.

Par contre, lorsque la tension à la borne de sortie 94 atteint un niveau négatif de 5 Volts, ce signal sera combiné 16.-

avec le signal de 4 Volts à la borne 82 de compensation de pres-

sion pour engendrer sur la jonction totalisatrice 102 un signal résultant négatif de 1 Volt, engendrant en conséquence un niveau positif de l Volt à la borne de sortie 105. La diode 107 est alors polarisée vers l'avant permettant au signal positif de 1 Volt à la borne 105 d'être totalisé avec le signal négatif de Volts à la borne 104 pour donner une valeur nette négative de

4 Volts en 95 (jonction totalisatrice de l'amplificateur opéra-

tionnel 86). En conséquence on voit que la borne de sortie de l'amplificateur inverseur 86 ne peut pas dépasser le niveau de

4 Volts appliqué àla borne 82 assurant ainsi un niveau de limi-

tation de pression pour l'ensemble de commande 11.

Une particularité supplémentaire de l'ensemble de commande est que d'autres fonctions de compensation peuvent être mises en oeuvre dans le système par des techniques variées

de traitement de signaux électriques, plut8t que par l'utilisa-

tion de dispositifs complexes de vannes, etc.. Par exemple,

puisqu'il est connu que le glissement d'une pompe est en rela-

tion avec le niveau de la pression de sortie de cette pompe, une compensation relativement facile peut àtre assurée pour de telles pertes par glissement, par l'utilisation dans l'ensemble de commande d'un signal proportionnel au niveau de la pression de sortie de la pompe. En l'occurence, puisque les signaux de commande apparaissant sur les lignes 74 et appliqués à EHT 12 sont en relation avec le niveau de la pression de sortie de la pompe 20, une partie de ces signaux peut être réinjectée d'une manière additive avec le signal d'entrée de commande pour le

niveau de commande du débit arrivant sur la borne 81, afin d'en-

gendrer un signal de commande modifié. Un tel signal est obtenu

dans le circuit émetteur du transistor de sortie 87 en étant dé-

veloppé à travers le potentiomètre 110 et fourni par l'intermé-

diaire du curseur 111 à la jonction totalisatrice 91 pour être combiné avec le signal de commande appliqué à la borne 81 et le signal de réaction appliqué à la borne 80. Alors que le curseur du potentiomètre 110 est normalement ajusté dans une position prédéterminée pour compenser automatiquement le glissement,

il peut être réajusté de tenmps en temps pour assurer une pro-

portion plus ou moins grande du signal de compensation sur la

ligne 111. Cela permet alors une modification de la compensa-

tion pour un glissement accru de la pompe, en fonction de l'âge 17._

de celle-ci.

Bien que dans la réalisation préférée de l'inven-

tion, une forme modifiée de la vanne compensatrice 14 soit re-

présentée, il est clair que les enseignements de cette inven-

tion sont également applicables à d'autres réalisations. Ainsi,

une vanne électro-hydraulique telle que EHV 12 peut être combi-

née selon différentes dispositions pour commander les niveaux de pression sur des dispositifs, tels que le piston de commande

de la pompe à débit variable 20. L'appareillage de la pré-

sente invention est toutefois préféré, car il donne un ensemble

réagissant mieux et de façon plus sensible.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S ) Ensemble pour assurer la commande en débit et en pression d'une pompe à débit variable comportant des moyens actionnés par un fluide pour positionner un élément ajustable déterminant le débit de cette pompe, cet ensemble de commande électrique engendrant un signal fluidique destiné à 9tre appli- qué à ce moyen actionné par un fluide, ensemble caractérisé en ce qu'il comporte: - un transducteur couplé à l'élément déterminant le débit pour engendrer un signal indicatif de la position de cet élément, - des moyens pour engendrer un premier signal de commande d'entrée représentatif d'un débit de sortie souhaité de la pompe, - des moyens combinant ce premier signal de commande et ce signal de position pour engendrer un signal résultant indica- tif d'une position désirée pour l'élément déterminant le débit, - des moyens pour convertir ce signal résultant en un niveau de pression de fluide proportionnel destiné à 9tre appliqué aux moyens actionnés par un fluide. ) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour engendrer un second signal de commande d'entrée représentatif d'un niveau désiré de la pression de sortie de la pompe, ainsi que des moyens pour emp&cher ce signal résultant de dépasser ce second signal de commande, assurant ainsi un niveau de compensation de pression. ) Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de conversion comportant des moyens suscepti- bles de fonctionner électriquement pour commander le débit de fluide en réponse au signal résultant. ) Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de conversion comportent en outre une vanne compensatrice de pression pour la pompe, cette vanne compensa- trice de pression réagissant au débit de fluide en provenance des moyens susceptibles de fonctionner électriquement. ) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe est une pompe à palettes à volume variable, tandis que lesmoyensactionnéspar un fluide revêtent la forme d'un piston de commande pour positionner la came annulaire de la pompe.

19.- ) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé

en ce que les moyens susceptibles d'être positionnés électrique-

ment rev9tent la forme d'une vanne de pression électro-hydrau-

lique. 70) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compensateur de pression comporte un dispositif de vanne à tiroir pour réguler la pression appliquée au moyen

actionné par un fluide selon une fonction du niveau de la pres-

sion de sortie de la pompe.

80) Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le compensateur de pression comporte des moyens pour solliciter le tiroir dans la vanne à tiroir selon une fonction du signal de pression en provenance du moyen susceptible d'etre

actionné électriquement.

9 ) Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le compensateur de pression comporte en outre, un orifice recevant la pression de fluide en provenance de la sortie de la pompe et communiquant avec une chambre pour y développer une pression de fluide, les moyens susceptibles d'être actionnés électriquement étant susceptibles d'8tre actionnés pour commander la pression dans cette chambre, une des extrémités du tiroir étant soumise à la pression régnant

dans cette chambre pour commander la position du tiroir.

) Ensemble selon.la revendication 9, caractérisé en ce que la pression de fluide de sortie de la pompe sollicite

le tiroir dans un sens opposé-à la force agissant sur l'extré-

mité de ce tiroir soumise à la pression régnant dans la chambre.

) Ensemble selon la revendication 3, caractérisé

en ce que les moyens de combinaison comportent un circuit inté-

grateur réagissant aux signaux de commande et de position pour

engendrer le signal résultant.

) Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour engendrer un signal proportionnel au signal résultant et destiné à 9tre appliqué aux moyens de combinaisons pour corriger le glissement de la pompe. 20.-