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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS POUR COMMANDER LE MOUVEMENT D'UN ORGANE EN
FONCTION DU MOUVEMENT D'UN AUTRE ORGANEo
La présente invention est relative, de manière générale, à des appareils pour commander le mouvement d'un organe en fonction du mouvement d'un autre organe.,. qui peut être considéré comme un organe moteur et qui possède une faible puissance d'entrainement, en sorte qu'une certaine forme de relais ou de servo-mécanisme doit être prévue. L'invention est particulièrement applicable aux appareils, dans lesquels l'organe moteur est un flotteur sensible au niveau d'un liquide dans un récipient et l'organe mené est un'élément de soupape, qui doit répondre aux variations du niveau du liquide et commande ainsi progressivement une amenée de liquide au récipient.
Un tel appareil peut être utilisé pour commander l'alimentation en eau d'une chaudière à vapeur ou en jus de sucre d'un évaporateur, et le flotteur est généralement monté dans une petite chambre communiquant à la fois avec les chambres de liquide et de vapeur, dans la chaudière ou l'évaporateur.
L'invention est spécifiquement relative à des appareils du type, dans lequel est prévu un relais comprenant deux parties mobiles, dont l'une est déplacée par le flotteur ou autre organe moteur ou meneur et dont l'autre est déplacée par la soupape d'alimentation ou autre organe mené; lorsque la première partie se meut, la position relative des deux parties est évidemment changée et ce changement est utilisé pour provoquer le déplacement de la soupape d'alimentation ou autre organe mené et, dès lors, de la seconde partie du relais dans la direction requise pour restaurer la position initiale relative des deux parties.
Dans les appareils de ce type à présent en usage, le relais est constitué par une soupape à piston, munie d'un manchon entre le piston et le cylindre (le manchon et le piston constituant les deux parties décrites plus haut) et cette soupape commande l'air comprimé, par lequel la soupape d'alimentation ou autre organe mené est actionné. Le-piston est déplacé mécanique::. ment par le flotteur et ceci est désavantageux pour plusieurs raisons. Tout
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d'abord, il est nécessaire de faire passer une tige ou organe analogue à travers la paroi du récipient;, en vue de la transmission du mouvement au piston, et ceci nécessite de prévoir une garniture d'étanchéité dans la paroi du récipient, qui est ordinairement sous pression.
Par ailleurs, une source appropriée d'air comprimé n'est souvent pas aisément disponible, et, si, au lieu d'air comprimé, on emploie de l'eau ou de l'huile, comme liquide de commande pour la soupape d'alimentation ou autre organe mené, il est difficile d'éviter les fuites dans le relais. En troisième lien, la faible énergie ou puissance d'entraînement, que peut fournir le flotteur, n'est parfois pas suffisante pour vaincre les frottements, en sorte que l'appareil ne répond pas avec précision aux variations du niveau du liquide. En- fin, le relais doit être au voisinage du récipient et si ce dernier est connecté à une chaudière à vapeur, le piston risque d'être surchauffé par rayonnement;
si le récipient est connecté à un évaporateur pour jus de sucre, on constate que le jus s'échappe parfois à la garniture d'étanchéité prévue dans la paroi du récipient et rend le relais inopérant.
Dans l'appareil du type spécifié ci-dessus, tous ces inconvénients sont évités, grâceà la présente invention. Celle-ci consiste, de manière générale, à constituer la partie du relais qui est déplacée par la soupape d'alimentation ou autre organe menépar un équipage mobile pour des moyens, grâce auxquels le mouvement de la soupape d'alimentation ou autre organe menéest lui-même commandé, et à actionner ces moyens magnétiquement par la partie déplacée par le flotteur ou autre organe moteur. Les parties du relais peuvent se trouver, de part et d'autre d'une partie non magnétique d'une paroi d'un récipient, résistant à la pression, en sorte qu'aucune gar- niture d'étanchéité n'est nécessaire.
Les moyens portés par l'équipage mobile comportent, de préférence, deux dispositifs séparés, dont l'un est sensible à un déplacement relatif des parties du relais dans une direction à partir d'une position centra-le et dont l'autre est sensible à un déplacement relatif dans la direction opposée.
Dans une forme d'exécution simple, la transmission magnétique consiste en aimants permanents, les dispositifs portés par l'équipage mobile comportant chacun un aimant, monté de manière à basculer vivement par suite de la répulsion magnétique exercée par un pôle ou les p8les d'un aimant, qui se déplace sur un trajet rectiligne ou courbe, lorsque se déplace l'organe de commande ou moteur. Lorsque cette transmission est utilisée conjointement avec un récipient pour un liquide, l'aimant mentionné en dernier lieu peut être agencé pour se déplacer à l'intérieur d'un tube non magnétique, qui est en communication interne avec le récipient et fermé à son extrémité extérienre et qui est suffisamment solide pour résister à la pression régnant à l'intérieur du récipient. L'équipage mobile peut être monté de manière à glisser à l'extérieur du tube.
Il n'est pas nécessaire qu'une résistance appréciable par frottement soit offerte au mouvement de l'aimant dans le tube, étant donné que l'aimant ne doit pas s'adapter très étroitement dans le tube. Les deux aimants portés par l'équipage mobile peuvent être montés de manière à basouler malgré une forte résistance par frottement. Par ailleurs, on ne prévoit aucun piston pouvant se bloquer, par suite d'une surchauffe ou d'une faite.
Enfin, les dispositifs portés par l'équipage mobile peuvent commander le mou- vement de la soupape d'alimentation ou autre organe commandé de toute manière convenable, de préférenceà la fois électriquement et hydrauliquement, l'or-' gane mené ou commandé étant déplacé hydrauliquement et les soupapes prévues dans le système hydraulique étant déplacées électriquement par l'ouverture et la fermeture de commutateurs faisant partie et constituant les pièces essentielles des dispositifs portés par l'équipage mobile.
Les dessins ci-annexés montrent un exemple de cette forme simple de transmission. Dans ces dessins: - les figures 1 à 4 sont des schémas montrant diverses positions de fonctionnement de l'appareil; - la figure 5 est, à plus grande échelle, une vue en élévation
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latérale de la transmission magnétique, et - la figure 6 est une vue de la transmission, dans la direction de la flèche VI de la figure 5.
Dans l'appareil représenté sur les dessins, une chaudière 2 est alimentée en eau, par une soupape ou vanne 4 et un tuyau 6. La variation admissible du niveau de l'eau dans la chaudière est indiquée en 8 à la figure 1.
L'appareil est agencé, de façon que, lorsque le niveau de l'eau s'élève vers sa limite supérieure, la soupape 4 se ferme progressivement, tandis que lorsque le niveau de l;eaudécroit vers sa limite inférieure, la soupape s'ouvre progressivement.
La chaudière 2 communique, par des conduits à eau et à vapeur 12 et 14, avec une chambre à flotteur 16, au-dessus de laquelle s'étend un tube non magnétique 18. Un flotteur 20 prévu dans la chambre 16 porte une tige 22 à l'extrémité supérieure de laquelle se trouve un long organe magnétique 24, qui est avantageusement constitué par deux aimants permanents en forme de barreaux, placés bout à bout dans un boîtier non magnétique.
Un équipage mobile 26 peut coulisser sur l'extérieur du tube 18.
Cet équipage mobile est constitué de deux plateaux 28 reliés entre eux par des montants 30. Deux consoles 32 sont montées sur deux des montants 30 et des berceaux 34 sont montés sur des pivots 36 dans ces consoles. Chaque berceau porte un barreau aimanté 38,39 et un commutateur à mercure unipolaire 40,41.
L'agencement des pôles des aimants permanents est indiqué à la figure 5. Il y a répulsion magnétique entre les pôles adjacents de l'organe magnétique 24 et les aimants 38, 39. Ainsi, lorsque l'organe magnétique 24 est dans une position centrale par rapport à l'équipage mobile 26, l'aimant 38 et le commutateur 40 s'inclinent en sens inverse des aiguilles d'une montre, contre une butée, tandis que l'aimant 39 et le commutateur 41 s'inclinent dans le sens des aiguilles d'une montre contre une autre butée, dans la position représentée à la figure 5 . Lorsque l'organe magnétique 24 s'élève par rapport à l'équipage mobile 26, il arrive à un point où l'aimant 38 et le commutateur 40 sautent dans le sens des aiguilles d'une montre, jusqu'à la rencontre,avec une autre butée.
Aucun effet n'est produit sur l'aimant 39 et sur le commutateur 41. Lorsque l'organe magnétique 24 retourne à une position centrale par rapport à l'équipage mobile 26, l'aimant 38 et le commutateur reviennent en sautant vers leurs positions initiales. De même, un abaissement de l'organe magnétique 24 par rapport à l'équipage mobile 26 amène l'aimant 39 et le commutateur 41 à sauter en sens inverse des aiguilles d'une montre et à revenir à leur position initiale, lorsque l'organe magnétique 24 revient à la sienne.
L'équipage mobile 26 est connecté à la tige d'un élément de soupage 10, par l'intermédiaire d'un levier 42, d'un câble 44 et d'un second levier 46. Le trajet de l'équipage mobile 26, correspondant au déplacement complet de l'élément de soupape 10, peut être modifié par déplacement du pivot 48 du levier 42.
La soupape 4 est fermée par admission d'un fluide hydraulique sous pression dans une chambre 50, de façon que ce liquide puisse agir sur un piston 52 porté par la tige de l'élément de soupape 10. La soupage est ouverte par un ressort 54, lors de l'échappement du fluide hydraulique hors de la chambre 50. L'admission et l'échappement du fluide hydraulique sont commandés par deux soupapes 56 et 58 commandées par des solénoides, qui sont, à leur tour commandés par les commutateurs 40 et 41. L'action des soupapes et solénoldes deviendra apparente, au cours de la description suivante d'un cycle de fonctionnement de l'appareil.
A la figure 1, le niveau de l'eau est dans une position intermédiaire et l'élément de soupape 10 est également dans une position intermédiaire et est fixe. Les aimants 38 et 39 sont dans les mornes positions qu'à la figure 5. Le commutateur 41 est ouvert et, dès lors, la soupape 51 qu'il commande est fermée. Ainsi, le fluide hydraulique est dans l'impossibilité de s'échapper de la chambre 50 vers un tuyau de retour 60.
En même tempe. le
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commutateur 40 est fermé;, en sorte que la soupape 56 qu'il commande, est ouverte et le fluide hydraulique peut passer librement d'un tuyau d'alimentation 62 à un tuyau de retour 64 et ne doit pas surmonter une soupape 66, chargé par un ressort, qui commande l'admission à la chambre 50, l'élément de soupape 10 étant ainsi amené à sa position de fermeture. Le mouvement amendant résultant de l'équipage mobile 26 par rapport à l'organe magnétique 24 a pour effet de ramener l'aimant 38 et le commutateur 40 dans leurs positions initiales. L'élément de soupape peut se déplacer, en parcourant une série de telles étapes, jusque dans la position montrée à la figure 3.
Dans cette position, le niveau de l'eau est le plus élevé et la soupape 4 est complètement fermée.
La figure 4 montre l'agencement des divers éléments de l'appareil, lorsque le niveau de l'eau a diminué et que la soupape 4, qui était fermée, commence juste à s'ouvrir., L'élément magnétique 24 est déplacé vers le bas par rapport à l'équipage mobile 26 et l'aimant 39 ainsi que le commuta- teur l ont changé de position. Ainsi, la soupape 58 est ouverte et le fluide hydraulique est admis à s'échapper de la chambre 50 vers le tuyau de retour 60, en sorte que l'élément de soupape 10 est déplacé vers la position d'ouver- ture, sous l'action du ressort 54.
Le mouvement descendant résultant de l'équipage mobile 26 par rapport à l'élément magnétique 24 a pour effet de ramener l'aimant 39 et le commutateur 41 à leurs positions iniiales-
La durée de chaque étape de mouvement dépend de la vitesse auquel le niveau de l'eau change et, même si cette vitesse venait à excéder faiblement la vitesse de déplacement de l'équipage mobile, l'élément de soupape suivrait jusqu'à ce que l'équipage mobile 26 et l'organe magnétique 24 aient été ramenés dans leurs positions relatives initiales.
La durée de chaque étape dépend également du trajet relatif parcouru par l'élément magnétique et par l'équipage mobile 26, entre la position,, dans laquelle l'élément magnétique amène l'aimant approprié 38 ou 39 à sauter en avant, et la position, dans laquelle l'élément magnétique fait sauter l'aimant en arrière. Ce trajet peut être considéré comme le mouvement magnétique perdu. De plus, un autre mouvement perdu intervient, lors du renversement du mouvement du niveau de l'eau.
Ge mouvement perdu est le trajet de l'élément magnétique, de la position, dans laquelle il amène un des aimants 38 ou 39 à sauter en arrière, à la position, dans laquelle l'aimant en question est amené à sauter en avant. Il est évident qu'à chaque position fixe de l'élément de soupape correspondent quelques niveaux, très proches l'un de l'autre, de l'eau. Ainsi, des fluctua- tions mineures du niveau de l'eau ne provoquent pas de mouvements indûment fréquents de Isolément de soupape.
Outre le réglage du pivot 48, il est également possible d'ajus- ter l'appareil en déplaçant les consolés 32 vers le haut ou vers le bas sur les montants de l'équipage mobile. crâce à ces ajustements, une distance plus ou moins grande entre niveaux maxima et minima de l'eau et un mouvement perdu plus ou moins grand peut être permis, selon les circonstances. On peut, par exemple, considérer que, dans une chaudière, il est désavantageux d'admettre de l'eau, à moins que le niveau de l'eau soit tombé jusqu'à être voisin du minimum tolérable .
L'appareil décrit en. détails¯peut être modifié dediverses manières. Ainsi, les aimants peuvent travailler par attraction., au lieu de par répulsion. De plus, au lieu d'être constitués par des commutateurs à mercure, les dispositifs portés par l'équipage mobile peuvent être constitués par des commutateurs à entrefer. De plus, l'équipage mobile ne doit pas porter deux dispositifs, mais un seul aimant, peut actionner un commutateur à deux directions unipolaire ou deux commutateurs fermeture-ouverture. Avec un seul aimant actionné par répulsion, il n'y aura pas de position intermédiaire et, par conséquent, l'organe mené sera chassé.
De plus, la structure des aimants peut '-- varier; ainsi, un aimant en fer à cheval, monté de manière à bascu- ler autour d'un axe horizontal, peut embrasser le tube et actionner soit un seul commutateur à deux directions, soit deux commutateurs. Avec un tel aimant, l'élément magnétique porté par la tige du flotteur peut être une arma- ture, qui ne constitue pas elle bême un aimant permanent.
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En outre, dans l'appareil suivant l'invention, la manière dont l'organe mené est actionné peut varier dans une large mesure; ainsi cet organe peut être déplacé par de l'air comprimé, le système pneumatique étant commande par des soupapes-pilotes, qui commandent l'amenée et l'échappement d'air et qui constituent les parties ou pièces essentielles des dispositifs portés par 1-1-équipage mobile.Similairement, la connexion entre l'organe commandé et l'équipage mobile peut être de tout type convenable. La seule condition nécessaire est que l'équipage mobile se déplace, lorsque se déplace la soupape d'alimentation. ou autre organe commandé ou mené. On préfère, toutefois, que les parties du relais soient reliées mécaniquement à l'organe moteur et à l'organe commandé ou mené.
REVENDICATIONS.
1.Dispositif à relais, comprenant un organe de commande ou mo- teur, un organe commandé ou mené, et deux parties de relais déplacées respec- tivement par l'organe moteur et par l'organe mené, un changement dans la po- sition relative des deux parties provoquant un déplacement de l'organe mené et, par conséquent, de la seconde partie, dans une direction propre à ramener les deux parties dans leurs positions relatives initiales, caractérisé en ce que la partie susdite, déplacée par l'organe mené, est un équipage mobile pour des moyens, grâce auxquels le mouvement de l'organe mené est commandé, ces moyens étant actionnés magnétiquement par la partie susdite déplacée par l'organe moteur.