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EMI1.1
Dispositif de régulation rapide (Invention Gi lb ert NASSE;
La présente invention concerne un dispositif de régu- lation rapide, applicable à la régulation de toute variable phy- sique (débit, pression, température, tension, puissance, etc...).
Elle s'applique plus spécialement au réglage de la puissance four- nie par les groupes turbo-générateuret au réglage des grosses centrales d'un réseau général d'interconnexion. Le dispositif possède une rapidité de réglage bien supérieure à la rapidité des dispositifs connus, sans que la précision en soit diminuée. Pour obtenir une rapidité d'action élevée, le matériel de régulation doit être d'autant plus perfectionné, les jeux réduits au minimum. Le dosage des asservissements, afin de les adapter aux caractéris- tiques internes des appareils ou des machines contrôlées, devient une nécessité; enfin, l'indépendance des réglages doit être obte- nue dans toute la mesure possible, afin de permettre Inadaptation séparée des différents paramètres.
Tout système de régulation comporte nécessairement : - un appareil démesure qui détecte les écarts de la grandeur à régl er, - un organe de manoeuvre permettant de faire varier direc- tement ou indirectement la grandeur à régler, - un mécanisme intermédiaire assurant la liaison entre l'appareil démesure et l'organe de mano euvre.
Les dispositifs, qui font l'objet de la présente inven- tion, constituent le mécanisme intermédiaire entre l'appareil de mesure, supposé capable de fournir une élongation angulaire ou rectiligne liée à l'écart de la grandeur à régler, et l'organe de manoeuvre que nous supposons dépendre de la position d'un piston dans un cylindre.
Ces dispositifs se composent : - d'un relais régulateur transformant l'élongation e de l'appareil de mesure en un déplacement d somme de trois termes de forme :
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d e d2e d = A e + B --- +C d t d t2
A, B et C étant trois constantes ajustables.
- d'un distributeur dosant l'admission d'un fluide dans le cylindre contenant le piston de manoeuvre à partir du déplacement d du relais régulateur. Ce distributeur emprunte l'énergie nécessaire à son déplacement au fluide qu'il distribue, le relais régulateur se limitant à indiquer la, position que la partie mobile du distri- buteur doit occuper.
Ces dispositifs sont caractérisés par les points suivants : - relaie double symétrique - distributeur double symétrique - utilisation du mouvement louvoyant
En outre, le relais régulateur fait automatiouement la somme des trois termes fonction de l'écart et de ses deux pre- mières dérivées, grâce au déplacement de l'extrémité de la mem- brane, déplacement influencé par les trois termes.
De plus, le distributeur est conçu de telle façon qu'il est lui-même son propre servo-moteur.
Les figs. 1 à 5 représentent, à titre d'exemple non li- mitatif de l'invention, une réalisation du dispositif.
Les figs. 1, 2, 3, 4 représentent le relais régulateur.
La fig. 5 représente;ledistributeur.
La description qui suit fera mieux comprendre la portée de l'invention.
Les membranes 1 et 2 reçoivent un fluide sous pression (huile ou air par exemple) par des tubulures fixes 3 et 4. Ce fluide s'échappe par deux buses 5 et 6 qui sont partiellement mas- quées par l'écran 7commandé par l'appareil de mesure 8 (5 cor- respond à 1 et 6 à 2) .
Les membranes 1 et 2 sont fixées, par une de leurs extrémités, au bâti 9, en une section intermédiaire sur le cadre rigide 10 articulé autour de l'axe horizontal 11, enfin, par leur seconde extrémité, à l'entrètoise mobile 12 en forme de cadre, sur laquelleelles s'opposent deux à deux.
Cette entretoise porte un pontet 13 qui entratne, au moyen de l'articulation 14, le levier 15 qui, pivotant autour de l'axe horizontal 11,entraîne, par son extrémité inférieure la fourchette mobile16 du distributeur 17.
Le déplacement relatif de l'entretoise 12, par rapport au cadre 1C, est rendu proportionnel à l'écart des pressions dans les membranes 1 et 2, au moyen de ressorts 18 et 19.
Le couple provoqué par..l'allongement ou le raccourci.-,se-
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sement des portions de membranes comprises entre le bâti 9 et le cadre 10, lors des déplacements angulaires de ce dernier autour de l'axe 11 est rendu très faible par l'emploi de membranes à grande élasticité.
Dans son déplacement angulaire autour de l'axe 11, le cadre 10 entraine un secteur denté 20 et le contrepoids 21 qui permet de compenser presque complètement l'action de la pesan- teur sur la partie mobile, le petit excès de la pesanteur permet- tant de compenser à peu près totalement, pour de petits déplace- ments angulaires, la réaction élastique des membranes 1 et 2.
Le secteur denté 20 entraîne un pignon 22 monté sur l'axe 23. Cet axe porte uh disque 24, formé d'un empilage de plusieurs disques constituant un volant 25 à moment d'inertie va- riable. Un aimant 26 agit sur le disque 24 et constitue un frein à. courants de Foucault réglable au moyen de la vis 27.
En variante, on peut rendre rectiligne les déplace- ments du cadre 10 et de l'entretoise 12 par l'emploi de glissière comme le représente la fig. 3.
Le déplacement de l'écran 7 peut être rectiligne ou circulaire. Dans ce dernier cas, l'écran 7 doit avoir un profil approprié, de façon que le déplacement rectiligne des buses 5 et 6 soit proportionnel à l'écart angulaire de l'appareil de mesure, fig.4.
La partie mobile 31 du distributeur est de révolution et tourne dans le fourreau de distribution 32 sous l'impulsion d'un jet du fluide distribué s'échappant des buses 3 et 4 et frappant les roues à aubes 35 et 36 portées par la partie mobile.
Deux jets du fluide distribué s'échappent par les extrémités 37 et 38 de la partie mobile et viennent frapper les palettes 39 et 40 dont l'écartement est rendu constant par la fourchette 41.
Les palettes 39 et 4G sont légèrement inclinées par rapport à la perpendiculaire à l'axe de rotation de 31 et les jets qui sortent des extrétités 37 et 38 de 31 sont légèrement inclinés par rap- port à l'axe de rotation de 31, de façon à communiquer à la par- tie mobile31, un mouvement louvoyant se composant d'une rotation et d'un mouvement d'oscillation.
Ces jets qui sortent des extrémités 37 et 38 provien- nent de la chambre centrale 42 à travers les canaux 43 et 44 percés dans l'axe du mobile 31. Ces canaux communiquent avec les chambres d'extrémité 45 et 46. La partie mobile, dans son déplacement axial, découvre les lumières 47 d'admission et d'échappement du fluide moteur vers le servo-moteur 48.
Le déplacement de la fourchette 41 est assuré par le levier du relais régulateur sur lequel elle est fixée.
Le fonctionnement est le suivant :
L'organe de mesure 8 entraîne l'écran 7 et lui commu- nique un déplacement angulaire proportionnel à l'écart de la. grandeur à régler. Le déplacement relatif de l'écran 7 devant les buses 5 et 6 modifie les pressions à l'intérieur des membranes 1 et 2. Le cadre 10 se déplacejusqu'à ce que l'équilibre des pressions soit rétabli. En régime stationnaire, les pressions sont égales dans les membranes 1 et 2 et le déplacement de l'écran 7 a été "recopié" par le mouvement des buses mobiles 5 et 6.
@
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En régime variable, le déplacement du cadre 1@ est freiné par le dispositif à courants de Foucault 24-26 et par l'inertie de la partie mobile (volant 85); ce qui nécessite un écart de pression dans les deux membranes,proportionnel 1 la somme de ces deux effets, c'est-à-dire: d e d2e
B --- + C --- d t d t B et C étant deux constantes ajustables par déplacement de l'aimant 26 et par l'adjonction ou la suppression de disoues dans le volant 25.
L'écart de pression qui apparaît entre les membranes 1 et 2 en régime dynamique est fourni par un léger déplacement relatif des buses 5 et 6 et de l'écran 7, mais les propriétés de ce système sont telles nue le moindre déplacement relatif de ces organes entraîne une variation importante de pression. Il en résulte que l'écart dépression entre les deux membranes 1 et 2 nécessaire au déplacement du cadre 10 est obtenu pour un déplacement relatif insignifiant des buses 5-6 et de l'écran 7.
Cet écart de pression se'traduit par un déplacement proportion- nel de l'entretoise 12 par rapport au cadre 10.
Finaleemnt, le déplacement angulaire du levier 15 est la somme de trois termes de forme : d e d2e d = A e + B dtt + C dt2
Les jets de fluide sortant des buses 3 et 4 viennent frapper les roues à aubes 35 et 36 et communiouent à1 la partie mobile31 un mouvement de ro tation.
Les pressions dans les chambres 45 et 46 sont fonc- tion des distances entre les extrémités 47 et 48 de la partie mobile et les palettes 39 et 40. La partie mobile se déplace longitudinalement de telle façon que les pressions dans les chambres 45 et 46 soient égales. Les extrémités des palettes 39 et 4C sont parallèles, mais non perpendiculaires a l'axe de rotation de la partie mobile.
Les jets qui sortent des extré- mités 37 et 38 de la partie mobile sont normaux aux extrémités inclinées des palettes de telle façon qu'en tournant, la partie mobile 31 est amenée d'un mouvement louvoyant se décomposant en une rotation et un déplacement alternatif ce qul surprime toute prise de point pour le déplacement de la partie mobile 31 et toute insensibilité due aux recouvrements éventuels des lumières 47 par les bossages de la partie mobile 31.
Lorsque le relais régulateur entraîne le levi er 49 et lui communique un déplacament angulaire, l'entrecise 41 et les palettes 39 et 4C sent soumises à un déplacement parallèle à l'axe de rotation de la partie mobile 31 et d'une rotation au- tour d'un axe parallèle l'axe de rotation du levier 49. Il en résulte un déplacement de la partie mobile 31 qui se centre à nouveau de façon que les pressions dans les chambres 45 et 46 soient égales. Ce déplacement correspond au déplacement horizontal de l'entretoise 41.
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Dans son déplacement horizontal, les bossages de la partie mobile 31 découvrent les lumières 47 ce qui provoque l'admission d'un débit de fluide lié au déplacement horizontal sur l'une des faces du piston du servo-mo teur 48. Ce piston sedéplace avec une vitesse proportionnelle au débit de fluide, c'ést-à-dire fonction du déplacement d du levier 49.
Ce der- nier étant de la forme. d e d2 e
A e + B --- + C 2 d t d t2 la vitesse de déplacement du piston du servo-moteur 48 est fonction de l'écart e relevé par l'appareil de mesure du relais régulateur ainsi que de ces deux premières dérivées d e et d2e d t d t2
L'organe de manoeuvre lié à la position du piston du servo-moteur 48 est ainsi déplacé avec une vitesse, fonction de d e d e d2e
A @ + B --- + C --- d t d t d t2 On,ne sort pas du domaine de l'invention si, utilisant des moyens équivalents, on conserve au dispositif les caracté- ristiques énoncées ci-dessus.
En particulier, l'invention couvre aussi bien le relais que le distributeur pris et utilisés isolé- ment, chacun pouvant être combiné respectivement avec distribu- teur ou relais d'un modèle différent. L'invention couvre évidemment la combinaison des deux-appareils qui ont la caractéristique connue d'être double et symétrique.
' Est couvert par l'invention 1-'utilisation du mouve- ment louvoyant aux distributeurs en vue de leur donner une sen- sibilité maximum.
Le fluide de manoeuvre peut être quelconque, air compri- mé, eau, huile.