FR2463297A1 - SERVO CONTROL APPARATUS USING A HEAT EVAPORATED MEDIUM AND A MOBILE WALL, PARTICULARLY FOR AN ADJUSTABLE VALVE - Google Patents
SERVO CONTROL APPARATUS USING A HEAT EVAPORATED MEDIUM AND A MOBILE WALL, PARTICULARLY FOR AN ADJUSTABLE VALVE Download PDFInfo
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Abstract
LE MOUVEMENT DE LA PAROI MOBILE 15 DE LA CHAMBRE 17 CONTENANT LE MILIEU EST TRANSMIS A UN ELEMENT DE COMMANDE 25 PAR UNE TRANSMISSION HYDRAULIQUE 18, 22, 24. AFIN DE REDUIRE LE TEMPS DE REPONSE DE L'APPAREIL, LA CHAMBRE CONTENANT LE MILIEU EST UN PREMIER COMPARTIMENT 17 D'UNE BOITE 14 PARTAGEE PAR LA PAROI MOBILE, UN PISTON 15 PAR EXEMPLE. LE DEUXIEME COMPARTIMENT 18 EST ISOLE THERMIQUEMENT DU PREMIER, IL EST EGALEMENT REMPLI DE MILIEU ET IL POSEDE UN VOLUME BEAUCOUP PLUS GRAND.THE MOVEMENT OF THE MOBILE WALL 15 OF CHAMBER 17 CONTAINING THE MEDIUM IS TRANSMITTED TO A CONTROL ELEMENT 25 BY A HYDRAULIC TRANSMISSION 18, 22, 24. IN ORDER TO REDUCE THE APPLIANCE RESPONSE TIME, THE CHAMBER CONTAINING THE MEDIA IS A FIRST COMPARTMENT 17 OF A BOX 14 SHARED BY THE MOBILE WALL, A PISTON 15 FOR EXAMPLE. THE SECOND COMPARTMENT 18 IS THERMALLY INSULATED FROM THE FIRST, IT IS ALSO FILLED WITH MEDIUM AND IT HAS A MUCH LARGER VOLUME.
Description
246329?246329?
L'invention concerne un appareil de servocommande thermodynamique comprenant une chambre étanche qui est exposée à des variations de température, contient un milieu s'évaporant sous The invention relates to a thermodynamic servo-control device comprising a sealed chamber which is exposed to temperature variations, contains an evaporating medium under
l' effet de la chaleur et possède une paroi déplaçable par la varia- the effect of heat and has a wall movable by the varia-
tion de volume de ce milieu, ainsi que des moyens pour transmettre tion of volume of this medium, as well as means to transmit
le déplacement de la paroi mobile à un élément de commande. moving the movable wall to a control element.
Des appareils de servocommande connus de ce type se Known servo devices of this type are
caractérisent par une réaction très lente à des variations de tempé- characterized by a very slow reaction to temperature variations
rature. Cette lenteur ou inertie limite l'emploi de ces appareils connus pour commander des vannes réglables, en raison de la longueur cross out. This slowness or inertia limits the use of these known devices for controlling adjustable valves, due to the length
des temps de réglage.setting times.
Il est certes concevable de réduire l'inertie des appa- It is certainly conceivable to reduce the inertia of the devices.
reils de servocommande connus en conjuguant des dispositifs de chauf- known servo control lugs by combining heating devices
fage et de refroidissement réagissant très rapidement - et demandant donc plus d'énergie - à la chambre o le milieu change de volume par fage and cooling reacting very quickly - and therefore requiring more energy - to the chamber where the medium changes volume by
son passage de la phase liquide à la phase vapeur ou inversement. its passage from the liquid phase to the vapor phase or vice versa.
D'un autre coté, il est un fait connu que des appareils de servocommande du type indiqué au début permettent d'obtenir des On the other hand, it is a known fact that servo-control devices of the type indicated at the beginning make it possible to obtain
courses de réglage particulièrement grandes, ce qui devient compré- particularly large adjustment strokes, which becomes
hensible lorsqu'on sait que les rapports volumiques obtenus entre la phase liquide et la phase vapeur dans la chambre vont d'environ 1:20 à 1:40 suivant le milieu utilisé et suivant les pressions dans sensitive when it is known that the volume ratios obtained between the liquid phase and the vapor phase in the chamber range from approximately 1:20 to 1:40 depending on the medium used and according to the pressures in
la chambre.bedroom.
L'invention vise donc à créer un appareil de servocom- The invention therefore aims to create a servo device.
mande du type indiqué au début mais dont le temps de réponse soit requests of the type indicated at the start but whose response time is
particulièrement court.particularly short.
Selon l'invention, un tel appareil est essentiellement caractérisé en ce que la chambre est un premier compartiment d'une botte partagée intérieurement en deux par la paroi mobile, dont le second compartiment, isolé thermiquement du premier, est également rempli par ledit milieu, le volume du premier compartiment quand le milieu est liquide correspondant seulement à une fraction du volume du second compartiment, et en ce qu'un dispositif de transmission hydraulique est prévu entre le second compartiment et l'élément de According to the invention, such an apparatus is essentially characterized in that the chamber is a first compartment of a boot divided internally in two by the movable wall, the second compartment of which, thermally insulated from the first, is also filled by said medium, the volume of the first compartment when the medium is liquid corresponding only to a fraction of the volume of the second compartment, and in that a hydraulic transmission device is provided between the second compartment and the element
commande.ordered.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un will emerge more clearly from the following description of a
exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe axiale schématique d'un appareil de servocommande selon l'invention. L'appareil de servocommande 10 représenté possède un corps 11, dans la partie supérieure duquel est disposée une botte cylindrique 14 composée de deux demi-bottes 12, 13. Dans la botte 14 est disposé coulissant un piston 15 en matériau mauvais conducteur ou isolant thermique, lequel est étanché par rapport à la paroi nonlimiting exemplary embodiment, as well as the single figure of the appended drawing, which is a schematic axial section of a servo-control device according to the invention. The servo-control device 10 shown has a body 11, in the upper part of which is arranged a cylindrical boot 14 composed of two half-boots 12, 13. In the boot 14 is disposed slidingly a piston 15 made of poor conductive material or thermal insulator , which is sealed relative to the wall
intérieure de la botte 14. par une garniture de piston annulaire 16. inside of the boot 14. by an annular piston lining 16.
Le piston 15 partage par conséquent l'intérieur de la botte 14 en deux compartiments 17 et 18. Les deux compartiments sont remplis d'un milieu, de trichlorofluorométhane par exemple, qui est liquide à la température ambiante normale et passe progressivement et complètement à la phase vapeur quand la température monte. A la position représentée, le milieu est liquide, de sorte que le volume du compartiment 17 ne représente qu'une petite fraction du volume The piston 15 therefore divides the interior of the boot 14 into two compartments 17 and 18. The two compartments are filled with a medium, for example trichlorofluoromethane, which is liquid at normal room temperature and gradually and completely passes to the vapor phase when the temperature rises. In the position shown, the medium is liquid, so that the volume of compartment 17 represents only a small fraction of the volume
du compartiment 18.compartment 18.
A la demi-botte supérieure 12 - recouvrant le compar- At the upper half-boot 12 - covering the compar-
timent 17 et faite d'un matériau bon conducteur thermique - sont conjugués, d'une part, un enroulement électrique chauffant 19, d'autre part, un jeu de tôlesde refroidissement 20. Des fentes 21 dans le corps Il permettent la circulation de l'air ambiant sur timent 17 and made of a material that is a good thermal conductor - are combined, on the one hand, an electric heating coil 19, on the other hand, a set of cooling plates 20. Slots 21 in the body They allow the circulation of the ambient air on
les tôles de refroidissement 20.the cooling plates 20.
A la demi-botte inférieure 13, recouvrant le comparti- At the lower half-boot 13, covering the compartment
ment 18, est reliée une extrémité d'un tube de liaison 22 dont l'autre extrémité est fixée de façon étanche dans une cloison de séparation 23 montée fixe dans le corps de l'appareil. Au coté opposé au tube 22 de la cloison 23 est fixée une extrémité d'un ment 18, is connected one end of a connecting tube 22, the other end of which is tightly fixed in a partition 23 fixedly mounted in the body of the device. On the side opposite the tube 22 of the partition 23 is fixed one end of a
soufflet 24, à l'autre extrémité duquel est fixée,par l'intermé- bellows 24, at the other end of which is fixed, by means of
diaire d'un disque 26, l'extrémité supérieure d'un élément de com- diary of a disc 26, the upper end of a com
mande 25. Ce dernier est réalisé sous forme d'un poussoir, il fait mande 25. The latter is made in the form of a pusher, it makes
saillie à l'extérieur à travers une traversée 27 en forme de tubu- protrudes outside through a tubular bushing 27
lure prévue au milieu du fond 28 fermant le corps Il en bas et il est sollicité par un ressort de rappel 29 qui a tendance à repousser lure provided in the middle of the bottom 28 closing the body Il at the bottom and it is biased by a return spring 29 which tends to push back
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l'élément de commande 25 dans le corps 1i et à comprimer ainsi le the control element 25 in the body 1i and thus compressing the
soufflet 24.bellows 24.
Le soufflet 24 est également rempli dudit milieu et il The bellows 24 is also filled with said medium and it
communique par le tube de liaison 22 avec le compartiment 18. communicates via the connecting tube 22 with the compartment 18.
Si - comme c'est le cas ici - la face utile du piston 15 agissant sur le compartiment 18 a la même grandeur que la face utile du soufflet 24, le rapport de-transmission entre les mouvementsde If - as is the case here - the useful face of the piston 15 acting on the compartment 18 has the same size as the useful face of the bellows 24, the transmission-transmission ratio between the movements of
relevage et d'abaissement du piston 15 et ceux de l'élément de com- raising and lowering of the piston 15 and those of the control element
mande 25 est de 1:1.25 is 1: 1.
Afin de maintenir dans ce cas le synchronisme entre le In order to maintain the synchronism between the
piston 15 et l'élément de commande 25 autant que possible sans hysté- piston 15 and control element 25 as much as possible without hysteresis
resis, une tige-entretoise 30 est disposée entre l'extrémité mobile du soufflet 24 et le cOté du piston 15 dirigé vers le compartiment 18. La tige-entretoise 30 peut être en verre ou en acier inoxydable par exemple ou en un autre matériau ayant une conductivité thermique resis, a spacer rod 30 is disposed between the movable end of the bellows 24 and the side of the piston 15 directed towards the compartment 18. The spacer rod 30 can be made of glass or stainless steel for example or of another material having thermal conductivity
relativement faible et elle traverse le-tube de liaison 22 avec jeu. relatively weak and it crosses the connecting tube 22 with play.
Lorsqu'une puissance de chauffage déterminée - repré- When a determined heating power - shown
sentant le signal de commande - est appliquée à l'enroulement de chauffage 19, la température de la demi-botte 12 donc aussi dans le compartiment 17 monte jusqu'à ce que la chaleur dissipée par les tôles de refroidissement 20 corresponde a la puissance de chauffage appliquée. Cette élévation de la température provoque l'évaporation feeling the control signal - is applied to the heating coil 19, the temperature of the half-boot 12 therefore also in the compartment 17 rises until the heat dissipated by the cooling plates 20 corresponds to the power of heating applied. This rise in temperature causes evaporation
d'une partie du milieu dans le compartiment 17, de sorte que le pis- part of the middle in compartment 17, so that the pis-
ton 15 est poussé vers le bas contre la force du ressort 29. L'éva- tone 15 is pushed down against the force of spring 29. The eva-
poration du fluide dans le compartiment 17 s'effectue très rapide- poration of the fluid in compartment 17 takes place very quickly-
ment, grâce au faible volume de ce compartiment, et elle se poursuit thanks to the small volume of this compartment, and it continues
jusqu'à ce qu'un équilibre soit établi avec l'élévation de la pres- until a balance is established with the increase in pressure
sion - produite par l'abaissement du piston 15 - dans le comparti- sion - produced by lowering the piston 15 - in the compartment
ment 18.ment 18.
30. Lors de son abaissement, le piston 15 refoule du fluide hors du compartiment 18, à travers le tube de liaison 22 et le long de la tige 30, jusque dans le soufflet 24, lequel s'allonge en conséquence et transmet son mouvement, comme déjà indiqué, contre la force du ressort 29 à l'élément de commande 25, pouvant lui-même être couple à un organe commandé non représenté, une vanne de 30. When it is lowered, the piston 15 delivers fluid from the compartment 18, through the connecting tube 22 and along the rod 30, as far as the bellows 24, which lengthens accordingly and transmits its movement, as already indicated, against the force of the spring 29 at the control element 25, which can itself be coupled to a controlled member not shown, a valve
réglage par exemple.setting for example.
Si la puissance de chauffage appliquée change, la tem- If the applied heating power changes, the temperature
pérature dans le compartiment 17 change en conséquence, ce qui pro- The temperature in compartment 17 changes accordingly, which
duit, soit davantage de vapeur, soit la condensation d'une partie de la vapeur, jusqu'à ce que l'équilibre pression/température soit rétabli. Il est à noter qu'il est avantageux que le volume du compartiment 17 - à l'état non chauffé - soit choisi juste assez either more vapor or the condensation of part of the vapor until the pressure / temperature balance is restored. It should be noted that it is advantageous for the volume of compartment 17 - in the unheated state - to be chosen just enough
grand pour que la quantité de fluide qu'il contient suffise à pro- large enough that the amount of fluid it contains is sufficient to pro-
duire la course désirée en cas d'évaporation complète. Cette course reduce the desired stroke in case of complete evaporation. This course
peut au besoin être limitée par des butées sur l'élément de com- can be limited if necessary by stops on the
mande 25 et/ou sur le piston 15.25 and / or on piston 15.
L'espace entre la demi-botte inférieure 13 et la cloison 23 peut être rempli d'un matériau de calorifugeage 31 afin que les parties exposées aux variations de température de l'appareil de servocommande soient aussi bien que possible isolées thermiquement The space between the lower half-boot 13 and the partition 23 can be filled with an insulation material 31 so that the parts exposed to variations in temperature of the servo-control device are as thermally insulated as possible
des autres parties de l'appareil.other parts of the device.
L'appareil de servocommande travaille avec particuliè- The servo control unit works with particular
rement peu d'inertie lorsque la plage dans laquelle varient les little inertia when the range in which the
températures du compartiment 17 est nettement supérieure à la tempé- compartment 17 temperatures is significantly higher than the temperature
rature ambiante normale. Lorsque cela est le cas, le refroidissement dans le compartiment 17 à la suite d'une diminution de la puissance normal ambient temperature. When this is the case, the cooling in the compartment 17 following a decrease in power
de chauffage est en effet beaucoup plus rapide. La plage de tempé- heating is much faster. The temperature range
rature normale dans le compartiment 17 peut aller, par exemple, de à environ 1800C. Pour maintenir de telles températures dans le normal erection in compartment 17 can range, for example, from about 1800C. To maintain such temperatures in the
compartiment 17, il suffit d'une puissance de chauffage relative- compartment 17, a relative heating power is sufficient-
ment faible, grâce au petit volume de ce compartiment. due to the small volume of this compartment.
L'appareil de servocommande représenté peut être monté en n'importe quelle position. Il va de soi que le piston 15 pourrait The servo unit shown can be mounted in any position. It goes without saying that the piston 15 could
également être remplacé par un diaphragme ou un soufflet. also be replaced with a diaphragm or bellows.
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R E Y E N D I C A T I 0 N SR E Y E N D I C A T I 0 N S
1 - Appareil de servocommande comprenant une chambre dtanche qui est exposée à des variations de température, contient un milieu s'évaporant sous l'effet de la chaleur et possède une paroi déplaçable par la variation de volume de ce milieu, ainsi que des moyens pour transmettre le déplacement de la paroi mobile à un éldment de commande, caractérisé en ce que la chambre est un premier compartiment (17) d'une botte partagée intérieurement en deux par la paroi mobile (15), dont le second compartiment (18), isolé thermiquement du premier, est également rempli par ledit milieu, le volume du premier compartiment (17) quand le milieu est liquide correspondant seulement à une fraction du volume du second 1 - Servo-control apparatus comprising a sealed chamber which is exposed to variations in temperature, contains a medium which evaporates under the effect of heat and has a wall which can be displaced by the change in volume of this medium, as well as means for transmitting the movement of the movable wall to a control element, characterized in that the chamber is a first compartment (17) of a boot divided internally in two by the movable wall (15), including the second compartment (18), thermally isolated from the first, is also filled by said medium, the volume of the first compartment (17) when the medium is liquid corresponding only to a fraction of the volume of the second
compartiment (18), et en ce qu'un dispositif de transmission hydrau- compartment (18), and in that a hydraulic transmission device
lique (22, 24) est prévu entre le second compartiment (18) et l'élé- lique (22, 24) is provided between the second compartment (18) and the element
ment de commande (25).control (25).
2 - Appareil de servocommande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la botte (14) est cylindrique et est partagée en lesdits compartiments (17, 18) par un piston (15) déplaçable, un 2 - servo control device according to claim 1, characterized in that the boot (14) is cylindrical and is divided into said compartments (17, 18) by a movable piston (15), a
premier soufflet ou un diaphragme, le second compartiment (18) com- first bellows or diaphragm, the second compartment (18) comprises
muniquant par une conduite de liaison (22) avec un second soufflet (24), également rempli par ledit milieu, qui est appuyé d'un côté de façon fixe et dont l'autre côté est couplé à l'élément de com' providing by a connecting pipe (22) with a second bellows (24), also filled by said medium, which is supported on one side in a fixed manner and whose other side is coupled to the com 'element
mande(25, lequel est sollicité par un ressort de rappel (29). mand (25, which is biased by a return spring (29).
3 - Appareil de servocommande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la botte (14), la conduite de liaison (22) 3 - servo drive device according to claim 2, characterized in that the boot (14), the connecting pipe (22)
et le second soufflet (24) sont coaxiaux. and the second bellows (24) are coaxial.
4 - Appareil de servocommande selon la revendication 2, 4 - servo-control device according to claim 2,
caractérisé en ce que la face utile, agissant sur le second compar- characterized in that the useful face, acting on the second compar-
timent (18), du piston (15), du premier soufflet ou du diaphragme timent (18), piston (15), first bellows or diaphragm
possède la même grandeur que la face utile du second soufflet (24). has the same size as the working face of the second bellows (24).
- Appareil de servocommande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une tige-entretoise (30) qui est appuyée par une extrémité sur le piston (15), le premier soufflet ou le diaphragme et par l'autre extrémité sur ledit autre côté du second soufflet (24) et qui traverse avec jeu la conduite de liaison (22). 6 - Appareil de servocommande selon l'une quelconque - Servo-control apparatus according to claim 4, characterized in that it comprises a rod-spacer (30) which is supported by one end on the piston (15), the first bellows or the diaphragm and by the other end on said other side of the second bellows (24) and which crosses with clearance the connecting pipe (22). 6 - Servo control device according to any one
des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le piston (15), le of claims 1 to 5, characterized in that the piston (15), the
premier soufflet ou le diaphragme est en matériau mauvais conducteur thermique. 7 - Appareil de servocommande selon la revendication 5 first bellows or the diaphragm is made of poor thermal conductor material. 7 - Servo drive apparatus according to claim 5
ou 6, caractérisé en ce que la conduite de liaison (22) et la tige- or 6, characterized in that the connecting pipe (22) and the rod-
entretoise (30) sont en un matériau mauvais conducteur thermique. spacer (30) are made of a poor thermal conductor material.
8 - Appareil de servocommande selon l'une quelconque 8 - Servo control device according to any one
des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la paroi du premier of claims 2 to 7, characterized in that the wall of the first
compartiment (17) opposée au piston (15), au premier soufflet ou au compartment (17) opposite the piston (15), the first bellows or the
diaphragme coopère avec un dispositif de chauffage, avec un enrou- diaphragm cooperates with a heater, with a reel
lement électrique chauffant (19) par exemple, et avec un dispositif electric heating element (19) for example, and with a device
de refroidissement (20). -cooling (20). -
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