FR2472744A1 - Dispositif detecteur de rapport de pressions - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DETECTEUR DU RAPPORT DE PRESSIONS DANS DEUX CONDUITS. SELON L'INVENTION, DES CAPSULES MANOMETRIQUES 6 ET 7 TRANSFORMENT LA PRESSION EN FORCE QUI EST APPLIQUEE SUR LES BILLES 10 ET 11 D'UN LEVIER 12, FORMANT FLEAU DE BALANCE, ARTICULE AUTOUR D'UN AXE 13 SOLIDAIRE D'UN CHARIOT MOBILE 15. AUTOMATISATION DU FONCTIONNEMENT DE TURBOMACHINES INDUSTRIELLES OU AERONAUTIQUES ET PAR EXEMPLE COMMANDE D'UNE VANNE DE DECHARGE D'UN COMPRESSEUR, DETECTION D'UN ENCRASSEMENT DE LA MACHINE ET COMMANDE DIRECTE.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif détecteur de pressionsdestiné en particulier, mais non exclusivement à l'automatisation du fonctionnement de turbomachines industrielles ou aéronautiques dans lesquelles de nombreuses fonctions doivent être asservies à des rapports de pressions-entre deux points de la veine fluide ventrée d'air, compresseur , chambre de combustion, tuyère avec ou sans post combustion, etc..).

On connaît des dispositifs de ce type, dans lesquels deux conduits d'axes parallèles et contenant des fluides sous des pressions différentes sont reliés à un comparateur muni de moyens de signalisation qui peut indiquer un rapport prédétermin de pression dans les deux canalisations. Malheureusement1 ces dispositifs connus ne sont pas réglables, ceeât-à-dire que le rapport de pression est fixé une fois pour toutes par la structure du dispositif et ne peut pas être modifié. Or, il se trouve qu'en vue de fonctionnements particuliers, il est souvent nécessaire de modifier le rapport de pressions, cette modification étant en général relativement faible par rapport à une valeur nominale moyenne.

L'objet de la présente invention est donc la réalisation d'un dispositif qui permet la détection de rapport de pressionsdans deux conduits, le rapport prédéterminé des deux pressions étant réglable.

Selon la présente invention1 le dispositif détecteur du rapport de pression dans au moins deux conduits à pressions différentes et comprenant des moyens de transformation de la pression dans chacun des conduits en forcessensible- ment ponctuelles appliquées sur un comparateur muni de moyens de signalisation, est caractérisé en ce que lesdites forces sont appliquées sur au moins un levier articulé autour d'un point mobile permettant de faire varier la distance des points d'application par rapport à l'axe.

Alors que dans la technique antérieure on comparait directement les pressions ou les forces en résultant, l'idée fondamentale de l'invention consiste à prendre en considération non pas ces forces, mais le moment de ces forces par rapport à un axe. L'on dispose ainsi d'un paramètre, sur lequel il est possible d'agir, qui est la distance séparant les points d'application des forces et l'axe.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le levier précité est articulé sur un axe porté par un chariot mobile dans une direction perpendiculaire a celle des axes des canalisations, les forces sensiblement ponctuelles étant appliquées de part et d'autre dudit axe.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des figures qui représentent ;
La figure 1, une vue en coupe d'un détecteur selon l'invention ;
La figure 2, une vue en coupe d'un montage de deux détecteurs
La figure 3a, une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'invention
La figure 3b, une vue par dessus, en coupe, selon la ligneIII-III de la figure 3a
Les figures 4 et 5, ds modes de réalisation identiques à ceux des figures l et 3 dans laquelle le dispositif de signalisation électrique a été remplacé par une vanne.

Sur la figure 1, le dispositif détecteur de rapport de pression comprend un boîtier 1 sur lequel est fixé un couvercle 2. Sur le couvercle 2 est fixé un chapeau 3 par vissage,par exemple, de manière à constituer à l'intérieur du couvercle, deux chambres 4 et 5 à l'intérieur desquelles sont montées des capsules manométriques 6 et 7. Bien entendu les capsules manométriques peuvent etre remplacées par d'autres moyens équivalents techniques tels que des pistons de vérins pneumatiques ou hydrauliques.

Dans le chapeau 3, sont formés des ajutages 8 et 9 qui permettent le raccordement du dispositif à deux conduits sous pression, non représentés. Lorsque le rapport des
pressions de ces deux conduits atteindra une yaleur prédé-
terminée, cette information sera matérialisée sous la
forme d'un signal électrique par exemple. Les fonds 6a et
7a des capsules manométriques constitués par des soufflets
métalliques, par exemple,portent sur des billes 10 et 11.

Les billes 10 et li reposent du côté opposé à celui des
soufflets sur un levier 12 articulé autour d'un axe 13.

Cet axe 13 est tourillonné dans une chape 14 solidaire
d'un chariot mobile 15 pouvant se déplacer en transla
tion sur le fond 16 du boîtier sous l'influence de
deux vis 17 et 18 de filetagesopposés.Dans l'exemple qui
a été représenté les surfaces 6a et 7a des soufflets
sont identiques, de sorte que les forces appliquées sur
les billes,et par 1d, sur le levier sont proportionnelles
aux pressions régnant dans les conduits.Comme cela a été
dit précidemmentR le levier 12 permet de comparerenon pas
les forces appliquées sur les billes1 mais les moments de
ces forces par rapport à l'axe 13. C'est-a-dire que Si
la force exercée sur la bille lO est égale à fl et si la
distance du point d'application de la force à l'axe 13 est
égale à xl et si f2 est la force exercée par la bille il sur
le levier 12 et Si x2 est la distance du point de contact de la bille Il à l'axe, l'état d'équilibre sera obtenu pour fl xl = f2 x2 , c'est-à-dire que le rapport des forces exercées et donc des pressions est égal au rapport inVerse des distances des points d'application desdites forces.

Il en résulte que si leon désire modifier le rapport des pressions que l'on cherche à détecter, il suffit par une simple translation du chariot mobile 15 de modifier les distances entre l'axe 13 (qui est mobile) et les points d'applications des billes 10 et 11. Sur la figure l, l'état d'équilibre qui se traduit par une position horizontale du levier 12 est détecté par un microcontact 19 qui par le faisceau de conducteurs 20 est relié au tableau de commande de l'appareil, le levier 12 portant un doigt 12a qui porte sur le contact 19.

Sur la figure 4, le dispositif détecteur proprement dit est le même et ses éléments constituants portent les mêmes références, la seule différence notable consiste en ce que le levier 12 vient porter lorsqu'un rapport prédéterminX de pression est atteint, non pas. sur un microcontaot ou organe analogue mais sur une bille 21 encastrée dans le chariot mobile 15 et qui vient appuyer sur un poussoir 22 dont la tige commande le clapet d'une vanne 23 normalement maintenue contre son siège par un ressort de rappel 24. Cette vanne est contenue dans un carter 25 solidaire du boîtier 1 et l'étanchéité entre la vanne et la tige de poussoir 22 est assurée par un joint 26 qui isole le poussoir de la vanne.On notera que la tête 22a du poussoir 22 doit être de surface suffisamment grande pour s'appliquer sur la bille 21, quelle que soit la position du chariot mobile 15 sur la surface 16. Le mode de réalisation représenté sur la figure 4 permet ainsi un asservissement automatique de la manoeuvre d'une vanne en fonction d'un rapport prédéterminé de pressions dans les deux canalisations.

La figure 2, représente un ensemble de deux détecteurs selon la figure 1, montésen parallèle sur les conduits 8 et 9. Dans les turbomachines industrielles ou aéronautiques, il est en fait courant que l'on désire effectuer une opération quelconque lorsque le rapport de pression hydrostatique dans deux conduits est compris entre une valeur inférieure et une valeur supérieure.

Le détecteur représenté sur la figure 2, permet d'obtenir ces deux valeurs par des réglages différents des dispositifs reliés en parallèle sur les arrivées 8 et 9 de fluide.

Le fluide sous pression dans le premier conduit qui est, par exemple, à la pression la plus haute, est introduit dans le dispositif par l'ajutage 8 et pénètre ainsi dans les capsules 6a et 6b alors que le second fluide, à pression relativement plus basse, est introduit par l'ajutage 9 et pénètre. dans les capsules 7a et7b.

Lorsque l'une des pressions augmente alors que l'autre diminue ou vice versa, le rapport de pressions se modifie et dans un premier temps, le contacteur 19a du détecteur 27a change d'état, ce qui se traduit par l'émission d'une première information vers le panneau de commande (non repré senté) puis si le rapport continue à évoluer dans le même sens, le contacteur 19b du détecteur 27b émet un second signal qui peut par exemple annuler les effets du premier.Bien que dans les exemples qui ont été donnés précédemment la détection d'un rapport prédétermine de pressions soit signalée par un microcontact, on peut bien entendu, obtenir des signaux nécessaires par des détec- tours de proximité, des capteurs de déplacement, etc
Par ailleurs, les surfaces des cellules manométriques peuvent être différentes lorsque les pressions dont on veut détecter un rapport déterminé sont de valeurs très éloignées luune de l'autre. Dans les exemples qui viennent dBetre donnés, le levier 12 constitue un fléau dgune balance.L'utilisation des billes 10 et Il pour assurer le contact entre la capsule et le levier 12 permet dgobtenir un glissement sans contrainte sur les capsules manométriques 6 et 7, il en va de même pour la bille 21 dans le mode de réalisation repré sente sur la figure 4.

Dans les exemples précédents, le chariot 15 se déplace sous laction de deux vis 17 et 18 mais on peut également obtenir ce déplacement par des moyens différents tels que came, vérin électrique ou pneumatique Ces dispos sitifs de réglage actif permettent la possibilité dgun ajustement automatique télécommandé etZou asservi
Dans les modes de réalisation précédents, le levier 12 est au début de chaque opération incliné dans un sens, puis atteint une position prédéterminée et bascule ensuite dans 18autre sens.Ce que lson détecte est en fait le passage en position prédéterminée du levier 12 qui indique un rapport prédéterminé de pression. Bien entendu les vis 17 et 18 ou plus généralement les moyens de déplacement du chariot peuvent être gradues directement selon une échelle représentative des rapports de pression. Les figures 3 et 5 représentent un autre mode de réalisation dans lequel la détection de l'existence d'un rapport déterminé de pression å l'intérieur de deux conduits permet d'obtenir soit un signal électrique (figure 3) soit la manoeuvre d'une vanne (figure 5).Sur la figure 3a! le corps 1 du détecteur comprend deux chamhres 28 et 29 de direction opposée et écartées l'une de l'autre qui présentent des ajutages 30 et 31 correspondant avec des capsules manométriques 32 et 33 identiques aux capsules 6 et 7 des modes de réalisation précédents. La face inférieure desdites capsules porte sur des billes respectivement 34 et 35 qui s'appuient sur deux bras de levier différents 36, 37, articulés sur des points fixes 38 et 39 du dispositif, les deux bras 36 et 37 venant au contact d'une bille 40 dont la position variable détermine des distances xl et x2 entre les points d'appui des billes 34 et 40 d'une part et 35 et 40 d'autre part (Fig 3b).

On a ainsi la possibilité de faire varier les distances xl et x2 de manière à régler le déclenchement du détecteur pour un rapport de pressionsdonné. Selon une caractéristique de l'invention, le déplacement de la bille 40 est obtenu de la façon suivante. La bille 40 est enchassée à l'intérieur d'ur. levier 41 monté pivotant autour d'un axe fixe 42 et présentant à l'extrémité opposée une lumière 43 qui coopère avec un galet à excentrique 44. Lorsqu'on fait tourner le galet, celui-ci se déplace le long de la lumière 43 ce qui provoque, compte tenu de l'articulation fixe en 42 le déplacement latéral de la bille 40 et par suite la modification des distances xl et x2.Bien entendu la rotation du galet 44 peut êtrç étalonnée pour permettre une lecture du rapport de pression que l'on désire détecter. LQun des deux bras de levier, et dans l'exemple représenté, le bras 36 vient porter sur un poussoir 45 monté coulissant à l'intérieur du corps 1, le poussoir 45 pouvant modifier l'état électrique de conduction d'un microcontacteur 46 relié au circuit de commande.

On a représenté sur la figure 5, un mode de réalisation analogue à celui de la figure 3 et les mêmes références indiquent les mêmes éléments. Dans ce mode de réalisation, le poussoir 45 agit, non pas sur un contacteur électrique mais sur un clapet 47 d'une vanne désignée dans son ensemble par 48, le clapet étant appliqué sur son siège par un ressort 49. Ainsi, lorsqu'une certaine valeur du rapport de pression est atteinte, le bras 36 pousse le poussoir 45 vers le bas ce qui décolle le clapet de son siège et permet la mise en communication des orifices 50 et 51 de la vanne 48. Dans le cas où l'on désire commander une vanne en fonction du rapport de pressions détecté, le mode de réalisation représenté sur la figure 5 est particulière recommandé dans la mesure ou le levier 36 reste fixe par rapport au clapet de détection.Par ailleurs l'utilisation d'une bille 40 pour assurer la liaison mecanique entre les deux bras de levier 36 et 37 permet de limiter les phénomènes d'usure à des parties qui ne sont pas critiques pour le fonctionnement du détecteur.

L'invention vise également un procédé de prédétermination du réglage d'un détecteur du rapport de pression.

Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. En particulier, llinvention n'est nullement limitée au cas de pressions dont le rapport varie faiblement autour d'une valeur moyenne. Dans le cas ou l'une des pressions est fixe, l'appareil peut être utilisé pour réaliser des étalonnages ou des mesures.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif détecteur de rapport de pressions à l'intérieur de deux conduits à pressions différentes ccmprenant des moyens de transformation desdites pressions en forces sensiblement ponctuelles appliquées sur un comparateur muni de moyens de signalisation, caractérisé en ce que lesdites forces sont appliquées sur au moins un levier articulé autour d'un point mobile dont une position détermine le rapport prédéterminé.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier précité présentant deux bras est articulé sur un axe porté par un chariot mobile, les forces sensiblement ponctuelles étant appliquées sur chacun des bras.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces sensiblement ponctuelles précitées résultant de la poussée d'un organe de pression sont transmises par des billes.

4. Dispositif selon les revendications l et 3, caractérisé en ce que le levier précité est constitué de deux bras articulés en leurs extrémités opposées sur des points fixes du dispositif et en contact l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'une bille mobile dans une direction perpendiculaire à celle des axes des conduits.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé-en ce que l'un des bras précités est muni d'un poussoir venant porter sur un contacteur électrique afin d'en modifier l'état lorsqu'un équilibre mécanique correspondant au rapport des pression désiré est réalisé.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un des bras est solidaire d'un poussoir venant porter sur le clapet d'une vanne, de sorte que lorsque le rapport des pressions est atteint, la position du clapet varie.

7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chariot mobile précité est déplacé au moyen de vs.

8. Dispositif selon la revendication 4, caraco térisé en ce que la bille de contact entre les bras de levier est montée à 17 intérieur d un support articulé à l'une de ces extrémités autour duun point fixe et coopérant à son autre extrémité avec un excentrique

9. Dispositif permettant de commander le fone tionnement d une machine entre deux valeurs de rapport de pressions,caractérisé en ce que chaque conduit est connecté à deux dispositifs selon les revendications 1 à 8 régés à des valeurs de rapport de pressions différentes.

10. Procédé de réglage d'un détecteur de rapport de pressions,caractérisé en ee quflil consiste à transformer les pressions en forces sensiblement ponctuelles et à les appliquer sur des bras de levier dont on fait varier la Ion gueur par déplacement de leur point d'appui.