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Perfectionnements aux générateurs de fonctions à pression de fluide.
La présente invention concerne des générateurs de fonc- tionsvariables à pression de fluide, c'est-à-dire des dispositifs servant à produire une relation fonctionnelle variable entre deux varioles représentées chacune par la pression d'un fluide dans une région.
On a déjà proposé de réaliser un générateur de fonctions pneumatique comprennent une came moulée avec précision au profil de la fonction requise, mats ce dispositif a l'inconvénient que la fonction ne peut être modifiée qu'en remplaçant la came par une autre came ayant un profil différent.
La présente invention procure un générateur de fonctions variables à pression de fluide qui comprend une ouverture d'entrée par laquelle une pression de fluide représentant une variable d'en-
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trée peut être appliquée, une ouverture de sortie par laquelle une pression de fluide représentant une variable de sortie peut être appliquât 4 une charge, une chambre dans laquelle un fluide peut être introduit sous pression, et plusieurs conduits qui sont dis- posés en parallèle et par lesquels du fluide peut s'échapper de la chambre,
chaque conduit 4 tant pourvu d'une soupape servant à empêcher le fluide de sortir de la chambre par ce conduit à moins que la pression de fluide dans la chambre dépasse une certaine va- leur qui est variable et/ou différente pour différentes soupapes, chaque conduit étant pourvu d'un étrangleur réglable disposé en série avec la soupape correspondante pour commander le débit du fluide qui s'échappe par ce conduit lorsque sa soupape est ouverte, l'entrée dans la chambre étant pourvue d'un étranglement de sorte qu'en fonctionnement, une chute de pression appréciable se produit à la traversée de l'étranglement lorsque du fluide N'échappe de la chambre par au moins un des conduits,
l'agencement étant tel que la pression de sortie du fluide soit fonction du débit total du fluide qui s'échappe de la chambre par les conduits et de la pression d'en- trés du fluide.
L'invention procure également un générateur de fonctions variables à pression de fluide qui comprend une chambre comportant une entrée par laquelle un fluide peut être introduit dans la cham- bre et une sortie par laquelle la pression de fluide régnant dans la chambre peut être appliquée à une charge, et plusieurs conduits qui sont disposes en parallèle et par lesquels du fluide peut 'échapper de la chambre, chaque conduit étant pourvu d'une soupape sorvant à empêcher le fluide de sortir de la chambre par le conduità moins que la pression de fluide dans la chambre dépasse une certaine valeur qui est variable et/ou différente pour différentes oupapes,
chaque conduit étant pourvu d'un étrangleur réglable disposé en série avec la soupape correspondante pour commander le débit du fluide qui s'échappe par le conduit lorsque sa soupape est ouverte et l'entrée étant pourvue d'un étrangement de sorte que, en fonc-
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tionnement, une chute de pression appréciable se produit entre la pression appliquée à l'entrée et la pression régnant dans la chambre lorsque du fluide s'échappe par au moins un des conduite.
En fonctionnement, du fluide est fourni à l'entréa à une pression qui représente une variable et la pression qui règne dune la chambre, qui est la pression appliquée à la charge, est égale à la pression appliquée à l'entrée moins la chute de pression à la traversée de l'étranglement. La chute de pression à la traversée de l'étranglement est déterminée par le débit du fluide pénétrant dans la chambre qui est égal au débit total du fluide qui s'échappe par les conduits (il est cependant essentiel que la charge ne de- mande alors pas de fluide). La pression de fluide qui est appliquée à la charge est donc fonction de la pression de fluide appliquée à l'entrée et la forme de la fonction peut être Modifiée en réglant . les différents étrangleurs.
Chaque étrangleur réglable comprend avantageusement un pointeau.
Pour pouvoir, modifier davantage la forme de la fonction, les soupapes sont avantageusement réglables c'est-à-dire que les pressions auxquelles elles s'ouvrent peuvent être réglées* Chaque soupape peut être une soupape à ressort ou une soupape de retenue et de moyens sont prévus pour appliquer une pression de fluide constante à la sortie de la soupape*
Le générateur de fonctions variables est avantageusement un générateur de fonctions variables pneumatique, c'est-à-dire qu'il peut Être utilisa avec un gaz comme fluide de travail.
La mesure dans laquelle la forme de la fonction produite peut âtre modifiée est limitée par le fait que le nombre de conduits par lesquels le fluide s'échappe de la chambre ne pout pas diminuer à mesure que la pression dans la chambre augmente, et par. consé- quant, le générateur de fonctions ne peut pas lui-même produire une fonction ayant une courbure positive,. De plus, la pente de la fone- tion à l'origine ne peut pas être abaissée en dessous de l'unité et
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la valeur de la fonction à l'origine ne peut pas être codifiée.
Afin de pouvoir produire des fonctions qui ne soient pas soumises à ces deux limitations, on peut modifier le généra leur de fonctions variables en remplaçant l'ouverture de sortie par laquel- le la pression de fluide régnant dans la chambre peut être appli- quée à une charge par un conduit de sortie établissant une communi- cation entre une source de fluide sous pression et la charge, et un dispositif de commande sensible à la chute de pression à la traver- ride de l'étranglement d'entrée peut être prévu et conçu pour mainte- nir la pression du fluide de sortie, plus ou moins une constante, égale ou directement proportionnelle à la chute de pression.
Le dispositif de commande peut comprendre une m'ambrant flexible dont une face est exposée à la pression de fluide régnant en amont de l'étranglement d'entrée et dont l'autre face est exposée à la pression de fluide régnant en aval de cet étranglement.
Le dispositif de commande comprend avantageusement aussi une seconde membrane flexible qui est rigidement reliée à la première membrane pour former un dispositif à membranes, une face de la seconde mem- brane flexible étant exposée à la pression de fluide de sortie et l'agencement étant tel que l'action de la pression de fluide de sortie sur la seconde membrane flexible s'oppose à la force exercée sur la première membrane résultant de la chute de pression, et une valve de commande susceptible de régir la pression du fluide de sortie de manière à maintenir le dispositif à membranes dans un état équilibré. La première membrane flexible peut faire partie de la paroi de la chambre.
La seconde membrane flexible peut également faire partie de la paroi de la chambre, la surface utile de la seconde membrane flexible différant de la surface utile de la pre- mière membrane.
La valve de commande est avantageusement conçut pour per- mettre au fluide de s'échapper du conduit de sortie à un débit déterminé, le conduit de sortie étant pourvu d'un étrangement situé en amont de la valve de sorte qu'en fonctionnement, une chute de pression appréciable se produit entre la source de fluide
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sous pression et la valve, l'agencement étant tel qu$une augmente. tion et une diminution de la chute de pression à la traversée de
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l'étrf1ltIDent. d'entrée tendent respectivement à diminuer et à augmenter le degré d'ouverture de la valve.
La valve de commande @
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comprond de préférence un ajutage fixe par lequel du fluide peut 1 'échapper du conduit de sortie et un organe relié au dispositif tu raembr,u181 et IIQb1e vers et depuis l'extrémité extérieure de l'aju- Uge pour limiter et faciliter respectivement l'échappement du fluit de d'.! conduit d sortie par l'ajutage, Un aident élastique peut être prévu pour appliquer une
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sollicitation en substance constante à la valve de commande. L,4l4- ment élastique est de préférence réglable pour pouvoir modifier cette force de sollicitation.
Afin de pouvoir produire des fonctions de courbure néga-
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t1TI, le générateur de fonctions variables comporte un ajutage modifia en rauplaçrrrt l'ouverture de sortie par laquelle la pres- .ion de fluide dans la chambre peut être appliquée à une charge par un conduit de sortie servant à établir une communication entre une source de fluide tous pression et la charge, le conduit de sortie
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étant e.n c0JW:
011.1n1cat10n avec l'entrée de la chambre en amont de l'étranglement, un conduit d'entrée ne communiquant pas avec la
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chambra et un dispositif de commande sensible à la chute de pres- sion a la traversée de 1' étranglement d'entrée et susceptible de maintenir la pression de fluide de sortie., plus ou moins une constante, égale ou directement proportionnelle à la différence entre la chute de pression et la pression d'entrée.
Dans la forme de générateur de fonctions modifié pour pouvoir produire des fonctions de courbure négative et où la pente de la fonction à l'origine est inférieure à l'unité, le dispositif
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de c:o#wlande comprend avantageusement une membrane flexible dont les deux faces sont respectivement exposées à la pression de fluide régnant en amont et en aval de l'étranglement d'entrée. Le disposi- tif de commande comprend également de préférence une membrane
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flexible supplémentaire qui eut rigidement reliée à ia prêtai art membrane pour former un d1spolJ1 Ut h Membranes, une face de :
La membrane flexible supplémentaire étant exposée à la pression de fluide d'entrée et l'agencement 4 tant tel. que l'action dé la Prtà- ion de fluide d'entrée sur la membrane flexible suppl#nentll1r. s'oppose à la force exercée sur la promî?tre membrane flexible résul- tant de la chute de pression, et une valve de cocmande susceptible de co=4nder la pression de fluide de sortie afin de main tenir le dispositif à membrane m dans un état équilibre* La première I1lembrane flexible peut faire partie de la paroi dit la chambre.
La etc.-onde membrane flexible peut égaleront faire partie de la paroi du la chez bre, la surface utile de la seconde membrane flexible étant diffé- rente de celle de la première membrane*
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La valve de commande est *VAnt&6<<M<t disposée de ma- nlëre à permettre au fluide de t'échopper du conduit d..o2t1.
à une vitesse déterminée, le conduit de sortie étant pourvu d'un
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étranglement situé en C1ont de la valve de sorte qu'un fonctionne- ment, une chute de pression appréciable se produit entre la source de fluide sous pression et la valve, l'agencement étant tel qu'une augmentation de la chute de pression à la traversée de l'étrangle- ment d'entrée tend à augmenter le degré d'ouverture de la valve de commande et une diminution de la chute de pression à la traversée
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de l'étranglement d'entrée tend à le diminuer.
La valve de commande comprend de préférence un ajutage fixe par lequel du fluide peut
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l'échapper de la conduite de sortie et un organe attaché au dloposi-1 tif A membrane. et mobile vers et députa l'extrémité extérieure de ' 1$ejut4ge pour limiter et faciliter respectivement l'échappement du fluide de la conduite de sortie par l'ajutage.
Un organe élastique peut être prévu pour appliquer une force de sollicitation en substance constante à la vulve de commande.
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L'.Sl6ment élastique est avantageusement réglable pour pouvoir &10<11- fier cette force de sollicitation.
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L'invention procure également un 811Úïm. de fluide qui
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comprend un générateur de fonctions variables à pression de fluide comme décrit plus haut et un relais à pression de fluide accouplé à la sortie du générateur de foncions* Le relais à pression de flui- de est un dispositif comportant une impédance d'entrée élevée et une impédance de sortie faible et il débite donc du fluide sans demander un débit de fluide substantiel quelconque du générateur de fonctions.
Le gain de pression obtenu grâce au relais peut être de l'ordre de l'unité.
L'invention procure également un système de fluide qui comprend un amplificateur de pression de fluide et un générateur de fonctions variables à pression de fluide disposé comme un élément de réaction autour d'un amplificateur, le gain de l'amplificateur étant suffisamment élevé pour que la relation sortie-entrée du système soit approximativement égale à l'inverse de la relation sortie-entrée du générateur de fonctions seul, L'amplificateur de pression de fluide est en substance semblable au rebis à pression de fluide sauf que le gain de pression est élevé au lieu d'être de l'ordre de l'unité. Ce système peut produire des fonctions de cour- bure positive mais non pas des fonctions de courbure négative.
Le système comprend également avantageusement un second générateur de fonctions variables à pression de fluide comme décrit plus haut dont la sortie est accouplée à l'entrée de l'amplificateur. Le système peut alors produire n'importe quelle fonction à valve ou soupape unique soumise aux limitations imposées par le nombre fini de con- duits et les gammes de réglages des soupapes et des étrangleurs.
Trois formes de générateur de fonctions variables pneu- matique suivant l'invention et trois systèmes pneumatiques compre- nant chacun une ou plusieurs formes de générateur de fonctions seront décrits ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 est une coupe axiale d'une forme de générateur de fonctions variables pneumatique; les Fige, 2 à 4 montrent schématiquement l'agencement
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des trois systèmes pneumatiques comprenant chacun un générateur de fonctions variables pneumatique comme représenté sur la Fig. 1; @ la Fig. 5 est une coupe axiale schématique d'une seconde forme de générateur de fonctions variables pneumatique;
la Fig. 6 est une coupe axiale, à plus grande échelle, d'une des soupapes du générateur de fonctions variables pneumatique représenté sur la Fig. 5; la Fig, 7 représente schématiquement la relation existant entre la seconde et la première formes de générateur de fonctions variables pneumatique.) et, la Fig. 8 est une coupe axiale schématique d'une troisiè- me forme de générateur de fonctions variables pneumatique
Sur la Fig. 1 des dessina la première forme de généra- teur de fonctions pneumatique comprend un bloc 1 dans lequel est formée une chambre 2.
Un tuyau d'entrés 3 débouche duns une outrée à une extrémité de la chambre 2, l'entrée étant pourvue d'un étranglement 4 de diamètre limita A l'autre extrémité de la cham- bre 2, une ouverture de sortie 5 est prévue et s'ouvre Uns un tuyau de sortie 6.
Six conduits par lesquels le gaz peut s'échapper de la chambre 2 sont disposés le long de cette chambre. Chacun de ces con- duits comprend un alésage 7 qui établit une communication entre la chambre 2 et une cavité 8. La cavité 8 est ouverte à l'atmosphère par une lumière 9 qui est décalée par rapport à l'alésage 7. La section réelle de l'entrée dans chaque alésage 7 est déterminée par un pointeau réglable 10 qui est introduit par la partie du bloc opposée à l'alésage 7 et qui se visse dans le bloc 1.
La partie d'extrémité extérieure de chaque alésage 7 s'évase vers l'extérieur et sert de siège pour une soupape 11 qui est sollicitée vers sa position fermée par un ressort hélicoïdal 12, Le ressort hélicoï- dal 12 travaille en compression entre la soupape 11 et une vis de réglage 13 qui permet de régler la pression à laquelle chaque sou- pape 11 s'ouvre.
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Le générateur de fonctions fonctionne de la façon suivan- te : de l'air comprimé est débité par le tuyau d'entrée 3 à une
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preu!;Ion Bitume dans une certaine ee avantageuse par exemple de 3 à 15 ou de 3 à 37 livres/pouce carré (0,21 A 1,05 ou 0,21 à 1,9 i:c/c:n2). La pression . exacte représente la quantité d'entrée et 3.U pression à la sortie représente la quantité de sortie. t.r. négligeant tout gradient de pression dans la chambre, la différence JEt"Z ikst égale à la chute de pression à la traversée de. l'étrangle- ment 4.
Les vis de réglage 13 sont réglées de façon que les dif-
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férentes soupapes 11 s'ouvrent à des pressions différentes et, par conséquent, à mesure que la pression d'entrée x éUrJ4ento, le noubrJ des soupapes 11 qui s'ouvrent augmente également de .nt.ae que le nombre de conduits par lesquels de l'air s'échappe de la chaabre 2.
La contribution apportée par chaque conduit, lorsque sa soupape 11 est couverte, au débit de fuite total dépend du réglage du pointeau correspondant 10.
Le fonctionnement du générateur de fonctions représenta sur la Fig. 1 peut être analysé de la façon suivante au moyen des symboles suivants, les conduits étant numérotés de 1 à 6 : x- pression d'entrée y- pression de sortie F- débit de fuite total du gaz qui s'échappe par les conduits
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pb - débit do fuite du gaz passant par un nombre & de conduits 'b pression a laquelle la soupape 11 associée aux conduits s'ouvre Kob - débit du gaz par unité de différence de pression à la trs. versée de 1'étranglement formé par le pointeau 10 &uoe16 -i -::' .$:r."'- 1'iSC , conduits. #*# Ke- débit du gaz par unité de différence de pression à la traver- sée de l'étranglement 4 "- nombre de soupapes 11 qui sont ouvertes.
En supposant une circulation capillaire, le débit de fui-
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te par chaque conduit est proportionnel à la différence entre la pression de sortie y. et la pression à laquelle la soupape 11 corres- pondant* s'ouvre, parce que chaque soupape 11 tend à maintenir à son endroit une chute) de pression constante*
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Cela étant, p b 1±b (Y-Yb) (y Yb) et F . Ë Ke (Y-Yb) (Yn< Y(.'''n+l> Mais la chute de pression à la traversée de l'etr&ngleaent 4 est des E 0 et par conséquent, '1 la X .. i b , (YwY) (Yn <Y<1n+l) Une diffrentiatin pour trouver la pente dans cet intervalle donne: <lx .. l ..
K.2:. 1\0 (Yn <1 <1n+l> ou u dx a 1 n ('If < Y< y ) 0 La pente dans l'intervalle (Yn, 1n+l) peut être exprimée en termes de pente dans l'intervalle (}rn-l' Yn) de la façon lui.. vante dx #:##r Ú'n-l<:r<:Yn) +to '6:1 1 0 ou " '" 1 x b m Ú'n-l <Y<1n) en prenant C V ('ln-V ln) 3''n,,: 1<1n> t- âz (enz â',. 'xa 'n+.) dy d7 ('ln' Tn+l> (yn <1< ln+J.> et d'une manière correspondante pour e, on obtient C V (ln' n+l) cc Cfrl (Xn-llt1n) + (yn (In.1pyn
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On verra que la pente reste constante dans chaque intervalle considéré, la valeur de la pente étant déterminée par
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le K'< (bu ...n), c'est-à-dire par les réglages des pointeaux 10.
Les positions des points d'extrémité des intervalles sont 4ét.1- nées par le fb" (b-l, .n), c'est-à-dire par le réglage des via 13.
De mg4tb C "a -7 (Yn' 1 < C ti -7 (ynlp yin) de aorte que la fonction y(x) a une courbure négative*
Sur la Pigé 2 des dessine, une forme de système pneumati-
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que coup rend un relais pneumatique à dont l'entrée est raccordée à la sortie d'un générateur de fonctions variables pneumatiques rA, le générateur de ronctions U étant tel que représenté sur la F1S- 1.
Dans ce système, le relais pneumatique ± sert dé charge à haute im- pédanco appropriée pour le générateur de fonctions G et compense
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l'atténuation dans le générateur de fonctions, si on désirs égale- ment obtenir un gain.
Sur la Fig. 3, une seconde forme de système pneumatique
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comprend un amplificateur pneumatique à haut !t,ain A et un générateur de fonctions variables pneumatique ¯0 comme le montre la Fig. 1 disposé comme élément de réaction autour de l'amplificateur A.
Si le gain de l'amplificateur 4 est suffisamment élevé, la relation fonctionnelle entre la quantité d'entrée X de tout le système et la quantité de sortie t de tout le système est approxi-
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mQt1v4meJ1t l'inverse de la relation fonction elle existant entre x et y, les quantités d'entrée et de sortie du générateur de fanez- tions Q seul.
Par conséquent, si y a f(x)p X IJ: t(y).
Cela permet de régler les points d'extrémité des intor- 'alle1 (dans chacun desquels la pente est constante) par rapport à la quantité d'entrée X et produit des fonctions de courbure positive.! Sur la Fige 4. une troisième forme de système pneumatique
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est identique à celle représentée sur la Fig.2 sauf que un second générateur de fonctions variables pneumatique C' exactement sembla- ble à C' est prévu, la sortie du générateur de fonctions C' étant accouplée à l'entrée de l'amplificateur A. Cette disposition permet de produire des fonctions de courbure positive et négative ainsi que des fonctions de courbure mixte.
Néanmoins, les fonctions qui peuvent être produites sont encore soumises à deux limitations d'importance pratique considérable pour certaines applications' En premier lieu,, la valeur de y à l'origine ne peut pas être modifiée, et, en second lieu, la valeur de à l'origine ne peut pas être abaissée en dessous de l'unité.
Sur la Fig.5, la seconde forme de générateur de fone- tions variables pneumatique comprend un boîtier métallique en substance cylindrique en quatre parties 14, 15, 16 et 17. Une membrane flexible 18 est serrée entre les deux parties supérieures 14 et 15 (comme le montre la Fig. 5). Une seconde membrane flexible 19 est serrée entre les deux parties 15 et 16 et une troisième me@- brane flexible 20 est serrée entre les deux parties inférieures 16 et 17. La forme intérieure du boîtier est telle que les surfaces utiles ou efficaces de la première et de la troisième membranes 18 et 20 sont égales l'une à l'autre et sont chacune inférieures à la surface utile de la seconde membrane 19.
Les parties centrales des trois membranes 18,19 et 20 sont rigidement reliées par une broche verticale 21 coaxiale au boîtier*
L'intérieur du boîtier est divisé par les trois membranes 18, 19 et 20 en une première chambre 22 située au-dessus de la pre- mière membrane 13, une seconde chambre 23 entre la première et la seconde membranes 18 et 19, une troisième chambre 24 entre la seconde et la troisième membranes 19 et 20 et une quatrième chambre 25 en dessous de la troisième membrane 20.
La première chambre 22 communique avec l'atmosphère par une lumière 26 coaxiale au boîtier et par une lumière parallèle 27 formées toutes deux dans la partie supérieure 14 du boîtier. Un ressort 28 est placé dans la première chambre 22 et porte vers
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le bas sur la partie supérieure de la broche 21 là où cette broche'
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est fixée a la première membrane 18, la force exercée par le res- sort 28 pouvant être réglée au moyen d'une vis 29.
La seconde chambre 23 comporte une entrée 30 ménagée dans la partie 15 du boîtier de manière à communiquer avec la trot..
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sième chambre 24 par un conduit 31 qui est formé par des passages ménagé dans les parties 15 et 16 du boîtier ensemble avec une ou-
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varturn coïncidente ménagée dans la seconde Membrane 19. Le conduit 31 est pourvu d'un étranglement 32.
La troisième chambre 24 est pourvue de plusieurs con- duits ,le- sortie 33 qui sont chacun formés dans la partie 16 du boï- tier etqui sont pourvus d'une valve indiquée d'une façon générale ' par le chiffre 34. Un seul conduit de sortie 33 tit sa valve 34 sont représentas.
Sur la Fig. 6 des dessins, chaque valve 34 comprend un pointeau réglable 35 qui est visse dans un alésage axial ménagé
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dans un bouchon 36. Le bouchon 36 est vissé dans la partie 'extrt.. mité extérieure du conduit de sortie 33 et un anneau d'étanchéité 37 est prvu. La partie d'extraite intérieure du conduit de sortie 33 est diminuée de manière à présenter un siège annulaire pour une
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loupaplt de retenue 38 qui est sollicitée contre le siège par un ressort hélicoïdal 39 et qui travaille en compression entre 10extré-1 mité intérieur* du bouchon 36 et la soupape 38.
Ainsi, en fonction-
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nement, la soupape de retenue 38 l'nte fermée jusqu'à ce que la pression qui règne dans la troisième cnambre 24 dépasse une valeur donnée qui dépend du réglage du bouchon 36, la soupape 38 s 'ouvrant alore et permettant à l'air de s'échapper de la troisième chambre 24 à un Vitesse dépendant du réglage du pointeau 35. Comme dans le cas du générateur de fonctions variables pneumatique représenté sur
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la Fis. 1, les différentes valves 34 (qui correspondent aux poin- teaux 10 et aux soupapes 11 représentés sur la Fig. 1) sont réglées en général pour s'ouvrir à des pressions différentes et pour donner des débits de fuite différents lorsqu'elles sont ouvertes.
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Sur la Fig. 5, la paroi de la quatrième chambre 25 est pourvue d'une lumière 40 qui est ménagée dans la partie 17 du boï- tier et qui est coaxiale au boîtier et exactement semblable à la lumière 26. Un ajutage 41 est logé dans la lumière 40 et son extré- mité intérieure peut être obturée par l'extrémité inférieure de la broche 21. Un conduit d'alimentation 42 débouche dans la quatriè- me chambre 25 et a la forme d'un alésage ménage dans la partie 17 du boîtier et pourvu d'un étranglement 43 et un conduit de sortie 44 qui a également la forme d'un alésage ménagé dans la partie 17 du boîtier part de la quatrième chambre.
La seconde forme de générateur de fonctions variables pneumatique fonctionne de la façon suivante. De l'air est amené à l'entrée 30 de la seconde chambre 23 à une pression représentant une variable d'entrée fixe et de l'air sortant de la seconde chambre 23 pénètre duns la troisième chambre 24 par le conduit 31 et l'é- trangleur 32. Dans l'état stationnaire, la vitesse à laquelle l'air pénètre dans la troisième chambre 24 par le conduit 31 est égale au débit total de l'air qui s'échappe de la troisième chambre 24 par les conduits de sortie 33 et les soupapes associées 34 qui dépend de la pression de l'air dans la troisième chambre 24 et du réglage des valves 34.
La pression d'air dans la quatrième chambre représente une variable de sortie y qui est égale à la pression à laquelle l'air est introduit dans le conduit d'alimentation 42 moins la chute de pression à la traversée de l'étranglement 43 et cette chute de pression est déterminée par le débit de l'air dans l'étranglement 43 qui, sous un régime permanent, est égal (en supposant que la charge appliquée au conduit de sortie 43 ne demande pas de débit d'air) au débit de l'air qui s'échappe de la quatrième chambre 25 par l'ajutage 41.
Le débit de l'air passant dans l'ajutage 41 dépend à son tour de la pression d'air dans la quatrième chambre 25 et de la position de la broche 21 qui est déterminée par les pressions d'air dans les chambres 22, 23, 24, par le réglage de la vis de ré- glage 29 et par la relation existant entre les surfaces utiles des trois membranes 18, 19 et 20.
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La forme de fonction H(x) produite par la seconde tome de générateur de fonctions ressortclairementde la Fig. 7 qui représente schématiquement une réalisation équivalente comprenant un générateur de fonctionsvariables pneumatique de la première forme (qui équivaut à la troisième chambre 24 de la seconde forme de générateur de fonctions, ensemble avec l'entrée 31, l'étrangleur 32, les conduite de sortie 33 et les valves 34 mais aveu les membranes flexibles 19 et 20 remplacées par des puits rigides).
Sur la Fig. 7, le dispositif comprend un générateur de fonctions C à l'entrée duquel de l'air peut être amené par un tube 45 raccordé par un tube de branchement 46 à un soufflet flexible 47 dont l'extrémité supérieure est fixée et dont l'extrémité inférieu- re porte contre la face supérieure d'un fléau 48 monté à pivot en 49. La sortie du générateur de fonctions G est appliquée par un tube 50 à un autre soufflet 51 dont l'extrémité supérieure est fixe et dont l'extrémité inférieure porte contre la face supérieure du fléau 48 à non autre extrémité.
Un ressort hélicoïdal 52 porte également vers le bas contre le fléau 48, le degré de compression de ce ressort pouvant être réglé au moyen d'une vis 53. Un soufflet 54 porte vers le haut contre le dessous du fléau 48 en face du ressort 52, l'extrémité inférieure de ce soufflet étant fixée et communi- quant avec un tube de sortie 55 qui communique avec un ajutage 56 qui peut être en partie obturé par le dessous du fléau 48. De l'air peut être fourni à l'ajutage 56 par un tube d'alimentation 57 pourvu d'un étrangleur 58.
La pression dans le soufflet 47 dans la réalisation re- présentée sur la Fig. 7 correspond à la pression qui règne dans la chambre 23 dans la seconde forme de générateur, la pression dans le soufflet 51 est égale à la pression de sortie du générateur de fonctions ± dans la réalisation représentée sur la Fig. 7 et corres- pond par conséquent à la pression régnant dans la chambre 24 de la seconde forme de générateur, et la pression qui règne dans le soufflet 54 dans la réalisation de la Fig. 7 correspond à la près- ' sion qui règne dans la chambre 25 dans la seconde tome de
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générateur.
En supposant queles soufflets 47, 51 et 54 ont tous la même section, le rapport de la distance entre le point d'appli- cation du soufflet 47 ou du soufflet 51 et le point d'appui ou pivot 49 du fléau 48 à la distance entre le point d'application du soufflet 54 ou du ressort 52 et le point d'appui ou le pivot 49 dans la réalisation représentée sur la Fig. 7, est égal au rapport de la différence entre la surface utile de la membrane 19 et de la aéra- br&ne 18 ou 20 à la surface utile de la membrane 18 ou 20 dans la seconde fonde de générateur. Finalement, la force exercée par le ressort 52 dans la réalisation de la Fig. 7 correspond à la force exercée par le ressort 28 dans la seconde forme de générateur.
Dans le fonctionnement de Il réalisation représentée sur la Fig. 7, le fléau 48 est maintenu en équilibre par Inaction de 1* ajutage 56 qui agit de la même façon que l'ajutage 41 de la seconde forme de générateur. Si le fléau pivote pour augmenter la distance qui le sépare de l'ajutage 56, la pression qui règne dans le soufflet tombe ce qui tend à son tour à amener le fléau à pivoter dans le sens inverse et à se rapprocher ainsi de l'ajutage 56.
Si le fléau pivote pour diminuer la distance qui le @ sépare de l'ajutage 56, la pression qui règne dans le soufflet 54 monte, ce qui tend à son tour à amener le fléau à pivoter dans le premier sens et à augmenter ainsi la distance le séparant de l'aju- tage 56.
Si, dans la réalisation représentée sur la Fig. 7, la pression d'entrée (qui est égale à la pression dans le soufflet 47) est x, la pression de sortie du générateur de fonctions G < qui est égale à la pression dans le soufflet 51) est f(x))de sorte que la chute de pression à la traversée de l'étranglement 2 est x- f(x), la pression de sortie du système (qui est égale à la pression dans le soufflet 54) est R(x), la force exercée par le ressort. 52 est égale en grandeur (mais opposée en signe) à la force exercée par le soufflet 54 lorsque la pression régnant dans le soufflet est H(Xo), et le rapport des distances est K, dans ce cas, en supposant que les
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soufflets 477 51 et 54 ont chacun une section unitaire, la ncc:a;
3.°..' d'équilibrer le fléau 48 donne s Kx + ü (xo) . H(x)-( K tex) G 0 ou H(x) - H(x0) * K& - t (x) -7 La pression de fluide de sortie 11 (x), moins une constan- te H(x0) est donc égale à (si K " 1) ou directement proportionnelle (si K x 1) à la chute de pression à la traversée de l'étranglement 32.
La forme de f(x) qui est égale à y (c'est-à-dire, la pression de sortie de la première forme de générateur de fonctions),
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b été décrite plus haut avec référence à la première forme de génie- rateur de fonctions. H(x0) est approximativement constant, le 1Pfl" d'approximation dépendant de la sensibilité offerte par l'ajutage 56'
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et sta valeur peut être modifiée en réglant la vis 53.
Sur la Fig. 8 des dessins, la troisième forme de généra- leur de fonctions variables pneumatique est identique à la seconde sauf que les liaisons d'entrée et de sortie et la position de l'aju-
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tage ,bzz, sont codifiées de manière à permettre la production da fouf- tions de courbure négative* L'ajutage 41 est &insi enlevé et logé dans la lumière 26 (qui est de même diamètre que la lumière 40)
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et un bouchon 59 est introduit dans la lumière /.0 afin de la bO'.:1h'r, Le conduit d'alimentation 42 est fermé par un bouchon 60.
Un tuyrv d'amende d'air 61 qui est pourvu d'un étrangler fixe 62, peut o1 ter de lpair à partir d'une source à pression constante vers l'aju- tage dal et vers un tuyau de sortie 63 qui est raccordé à la lu"'iP,;"",: 30 qui précédemment servait d'entrée. Le conduit 44 qui servait pro- cddemr1Ent de conduit de sortie sert maintenant de conduit d'entrée.
La seconde forme de générateur de fonctions peut donc être facile- ment convertie en la troisième forme qui peut à son tour être facile-' ment convertie en un générateur de la seconde forme.
Dans le fonctionnement de la troisième forme de généra- teur de fonctions, l'action de l'ajutage 41, en coopération avec l'extrémité de la broche, sert à commander la pression d'air régnant
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dans le tuyau de sortie 63 et par conséquent dans la chambre 23 de sorte que la broche 21 soit maintenue dans une position d'équi- libre.
Comme décrit plus haut, la troisième forme de générateur de fonctions variable pneumatique permet de produire des fonctions de courbure variable dans lesquelles la pente à l'origine est infé- rieure à l'unité.
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Improvements to fluid pressure function generators.
The present invention relates to fluid pressure variable function generators, that is, devices for producing a variable functional relationship between two smallpox each represented by the pressure of a fluid in a region.
It has already been proposed to produce a pneumatic function generator comprising a cam precisely molded to the profile of the required function, but this device has the drawback that the function can only be modified by replacing the cam with another cam having a different profile.
The present invention provides a fluid pressure variable function generator which includes an inlet opening through which a fluid pressure representing an input variable.
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may be applied, an outlet opening through which a fluid pressure representing an output variable can be applied 4 a load, a chamber into which a fluid can be introduced under pressure, and several conduits which are arranged in parallel and through which fluid can escape from the chamber,
each conduit 4 is provided with a valve serving to prevent fluid from leaving the chamber through this conduit unless the fluid pressure in the chamber exceeds a certain value which is variable and / or different for different valves, each conduit being provided with an adjustable restrictor arranged in series with the corresponding valve to control the flow rate of the fluid which escapes through this conduit when its valve is opened, the inlet to the chamber being provided with a constriction so that in operation, an appreciable pressure drop occurs across the throttle when fluid does not escape from the chamber through at least one of the conduits,
the arrangement being such that the outlet pressure of the fluid is a function of the total flow rate of the fluid which escapes from the chamber through the conduits and of the inlet pressure of the fluid.
The invention also provides a fluid pressure variable function generator which comprises a chamber having an inlet through which a fluid can be introduced into the chamber and an outlet through which the pressure of the fluid existing in the chamber can be applied to it. a load, and a plurality of conduits which are arranged in parallel and through which fluid can escape from the chamber, each conduit being provided with a valve to prevent fluid from leaving the chamber through the conduit unless the fluid pressure in the chamber exceeds a certain value which is variable and / or different for different orpapes,
each duct being provided with an adjustable restrictor arranged in series with the corresponding valve to control the flow rate of the fluid which escapes through the duct when its valve is opened and the inlet being provided with a strangely so that, in function -
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In operation, an appreciable pressure drop occurs between the pressure applied at the inlet and the pressure prevailing in the chamber when fluid escapes through at least one of the pipes.
In operation, fluid is supplied to the inlet at a pressure which represents a variable and the pressure in the chamber, which is the pressure applied to the load, is equal to the pressure applied to the inlet minus the drop in pressure. pressure across the throttle. The pressure drop across the throttle is determined by the flow rate of the fluid entering the chamber which is equal to the total flow rate of the fluid escaping through the conduits (however, it is essential that the load does not require no fluid). The fluid pressure which is applied to the load is therefore a function of the fluid pressure applied to the inlet and the form of the function can be changed by adjusting. the various stranglers.
Each adjustable choke advantageously comprises a needle.
In order to be able to further modify the form of the function, the valves are advantageously adjustable, that is to say that the pressures to which they open can be adjusted * Each valve can be a spring-loaded valve or a check and stop valve. means are provided to apply a constant fluid pressure at the outlet of the valve *
The variable function generator is advantageously a pneumatic variable function generator, that is to say it can be used with a gas as the working fluid.
The extent to which the shape of the function produced can be changed is limited by the fact that the number of conduits through which the fluid escapes from the chamber cannot decrease as the pressure in the chamber increases, and by. therefore, the function generator cannot itself produce a function having a positive curvature ,. In addition, the slope of the original func- tion cannot be lowered below the unit and
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the value of the function at the origin cannot be codified.
In order to be able to produce functions which are not subject to these two limitations, the generator of variable functions can be modified by replacing the outlet opening by which the fluid pressure prevailing in the chamber can be applied to. a charge through an outlet conduit establishing communication between a source of pressurized fluid and the charge, and a control device responsive to the pressure drop across the inlet throttle may be provided and designed to maintain the pressure of the outlet fluid, plus or minus a constant, equal or directly proportional to the pressure drop.
The control device may include a flexible ambrant one side of which is exposed to the fluid pressure prevailing upstream of the inlet constriction and the other side of which is exposed to the fluid pressure prevailing downstream of this constriction. .
The control device advantageously also comprises a second flexible membrane which is rigidly connected to the first membrane to form a membrane device, one side of the second flexible membrane being exposed to the outlet fluid pressure and the arrangement being such. that the action of the outlet fluid pressure on the second flexible diaphragm opposes the force exerted on the first diaphragm resulting from the pressure drop, and a control valve capable of controlling the outlet fluid pressure in such a way to maintain the membrane device in a balanced state. The first flexible membrane can be part of the wall of the chamber.
The second flexible membrane can also form part of the wall of the chamber, the useful surface of the second flexible membrane differing from the useful surface of the first membrane.
The control valve is advantageously designed to allow the fluid to escape from the outlet duct at a determined flow rate, the outlet duct being provided with a strangely located upstream of the valve so that, in operation, a appreciable pressure drop occurs between the fluid source
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under pressure and the valve, the arrangement being such that one increases. tion and a decrease in the pressure drop across the
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the etrf1ltIDent. inlet tend to decrease and increase the degree of opening of the valve, respectively.
The control valve @
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Preferably comprises a fixed nozzle through which fluid can escape from the outlet duct and a member connected to the device tu raembr, u181 and IIQb1e to and from the outer end of the adjuster to respectively limit and facilitate the fluit exhaust from.! outlet duct through the nozzle, An elastic aid can be provided to apply a
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Substantially constant stress on the control valve. The elastic 414 is preferably adjustable to be able to modify this biasing force.
In order to be able to produce negative curvature functions
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t1TI, the variable function generator has a modified nozzle to replace the outlet opening through which the pressure of fluid in the chamber can be applied to a load through an outlet conduit for establishing communication between a source of pressure. fluid all pressure and load, the outlet pipe
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being e.n c0JW:
011.1n1cat10n with the inlet of the chamber upstream of the throttle, an inlet duct not communicating with the
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chambra and a control device responsive to the pressure drop across the inlet throttle and capable of maintaining the outlet fluid pressure., plus or minus a constant, equal or directly proportional to the difference between pressure drop and inlet pressure.
In the form of a function generator modified to be able to produce functions of negative curvature and where the slope of the function at the origin is less than unity, the device
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de c: o # wlande advantageously comprises a flexible membrane whose two faces are respectively exposed to the fluid pressure prevailing upstream and downstream of the inlet constriction. The control device also preferably comprises a membrane.
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additional flexible which had rigidly connected to the membrane art to form a d1spolJ1 Ut h Membranes, one face of:
The additional flexible membrane being exposed to the inlet fluid pressure and the arrangement 4 as such. that the action of the Prtà- ion of input fluid on the flexible membrane suppl # nentll1r. opposes the force exerted on the promissor flexible membrane resulting from the pressure drop, and a control valve capable of co = 4ndering the outlet fluid pressure in order to keep the membrane device m in a equilibrium state * The first flexible membrane may form part of the wall called the chamber.
The flexible membrane etc.-wave may also be part of the wall of the la chez bre, the useful area of the second flexible membrane being different from that of the first membrane *
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The control valve is * VAnt & 6 << M <t arranged to allow fluid to escape from the d..o2t1 conduit.
at a determined speed, the outlet duct being provided with a
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constriction located at the front of the valve such that in operation, an appreciable pressure drop occurs between the source of pressurized fluid and the valve, the arrangement being such that an increase in the pressure drop at the top of the valve occurs. crossing the inlet throttle tends to increase the degree of opening of the control valve and decrease the pressure drop across the passage.
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of the entry throttle tends to decrease it.
The control valve preferably includes a fixed nozzle through which fluid can
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escape from the outlet pipe and a member attached to the membrane dloposi-1. and movable towards and deputa the outer end of '1 $ ejut4ge to respectively limit and facilitate the escape of fluid from the outlet pipe through the nozzle.
An elastic member may be provided to apply a substantially constant biasing force to the control vulva.
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The elastic element is advantageously adjustable in order to be able to rely on this solicitation force.
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The invention also provides an 811Úim. of fluid which
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comprises a fluid pressure variable function generator as described above and a fluid pressure relay coupled to the output of the function generator * The fluid pressure relay is a device with a high input impedance and a low output impedance and therefore delivers fluid without requiring any substantial fluid flow from the function generator.
The pressure gain obtained by the relay can be of the order of unity.
The invention also provides a fluid system which includes a fluid pressure amplifier and a fluid pressure variable function generator disposed as a feedback element around an amplifier, the gain of the amplifier being high enough that the output-input relationship of the system is approximately equal to the inverse of the output-input relationship of the function generator alone, The fluid pressure amplifier is in substance similar to the fluid pressure rejection except that the pressure gain is high instead of unity. This system can produce functions of positive curvature but not functions of negative curvature.
The system also advantageously comprises a second generator of variable functions at fluid pressure as described above, the output of which is coupled to the input of the amplifier. The system can then produce any valve or single valve function subject to the limitations imposed by the finite number of lines and the ranges of valve and throttle settings.
Three forms of pneumatic variable function generator according to the invention and three pneumatic systems each comprising one or more forms of function generator will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which the Fig. 1 is an axial section of one form of pneumatic variable function generator; Figs, 2 to 4 schematically show the arrangement
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of the three pneumatic systems each comprising a generator of pneumatic variable functions as shown in FIG. 1; @ Fig. 5 is a schematic axial section of a second form of pneumatic variable function generator;
Fig. 6 is an axial section, on a larger scale, of one of the valves of the pneumatic variable function generator shown in FIG. 5; FIG. 7 schematically represents the relationship between the second and the first forms of pneumatic variable function generator.) and, FIG. 8 is a schematic axial section of a third form of pneumatic variable function generator
In Fig. 1 of the first form of pneumatic function generator comprises a block 1 in which a chamber 2 is formed.
An inlet pipe 3 opens into an additional at one end of chamber 2, the inlet being provided with a constriction 4 of limited diameter. At the other end of chamber 2, an outlet opening 5 is provided and open an outlet pipe 6.
Six conduits through which gas can escape from the chamber 2 are arranged along this chamber. Each of these conduits comprises a bore 7 which establishes a communication between the chamber 2 and a cavity 8. The cavity 8 is opened to the atmosphere by a slot 9 which is offset with respect to the bore 7. The actual section the entry into each bore 7 is determined by an adjustable needle 10 which is introduced through the part of the block opposite the bore 7 and which is screwed into the block 1.
The outer end portion of each bore 7 flares outward and serves as a seat for a valve 11 which is biased towards its closed position by a coil spring 12. The coil spring 12 works in compression between the valve 11 and an adjusting screw 13 which makes it possible to adjust the pressure at which each valve 11 opens.
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The function generator works as follows: Compressed air is delivered through the inlet pipe 3 to a
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Preu!; Ion Bitumen in some advantageous ee for example 3 to 15 or 3 to 37 pounds / square inch (0.21 to 1.05 or 0.21 to 1.9 i: c / c: n2). Pressure . exact represents the inlet quantity and 3.U outlet pressure represents the outlet quantity. t.r. ignoring any pressure gradient in the chamber, the difference JEt "Z ikst equal to the pressure drop across the constriction 4.
The adjusting screws 13 are adjusted so that the dif-
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Different valves 11 open at different pressures and, therefore, as the inlet pressure x increases, the number of valves 11 that open also increases by .nt.ae as the number of conduits through which to air escapes from chaabre 2.
The contribution made by each duct, when its valve 11 is covered, to the total leakage rate depends on the setting of the corresponding needle 10.
The operation of the function generator shown in FIG. 1 can be analyzed as follows by means of the following symbols, the pipes being numbered from 1 to 6: x- inlet pressure y- outlet pressure F- total leakage rate of the gas which escapes through the pipes
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pb - gas leakage rate passing through a number of conduits b pressure at which valve 11 associated with the conduits opens Kob - gas flow rate per unit of pressure difference at trs. flow of the throttle formed by the needle 10 & uoe16 -i - :: '. $: r. "' - 1'iSC, ducts. # * # Ke- gas flow per unit of pressure difference across throttle 4 "- number of valves 11 that are open.
Assuming capillary circulation, the flow of leakage
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te through each duct is proportional to the difference between the outlet pressure y. and the pressure at which the corresponding valve 11 * opens, because each valve 11 tends to maintain a constant pressure drop in its place *
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However, p b 1 ± b (Y-Yb) (y Yb) and F. Ë Ke (Y-Yb) (Yn <Y (. '' 'N + l> But the pressure drop across the etr & ngleaent 4 is E 0 and therefore,' 1 the X .. ib, ( YwY) (Yn <Y <1n + l) A difference to find the slope in this interval gives: <lx .. l ..
K.2 :. 1 \ 0 (Yn <1 <1n + l> or u dx a 1 n ('If <Y <y) 0 The slope in the interval (Yn, 1n + l) can be expressed in terms of the slope in the interval (} rn-l 'Yn) of the way it .. boasts dx #: ## r Ú'nl <: r <: Yn) + to' 6: 1 1 0 or "'" 1 xbm Ú'nl < Y <1n) taking CV ('ln-V ln) 3''n ,,: 1 <1n> t- âz (enz â' ,. 'xa' n +.) Dy d7 ('ln' Tn + l> (yn <1 <ln + J.> and correspondingly for e, we get CV (ln 'n + l) cc Cfrl (Xn-llt1n) + (yn (In.1pyn
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We will see that the slope remains constant in each interval considered, the value of the slope being determined by
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the K '<(bu ... n), that is to say by the needle settings 10.
The positions of the end points of the intervals are 4et.1- entered by the fb "(b-l, .n), i.e. by the setting of via 13.
From mg4tb C "a -7 (Yn '1 <C ti -7 (ynlp yin) so that the function y (x) has a negative curvature *
On the Pige 2 of the drawings, a form of pneumatic system
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that blow returns a pneumatic relay whose input is connected to the output of a pneumatic variable functions generator rA, the junction generator U being as shown on F1S-1.
In this system, the pneumatic relay ± serves as the appropriate high impedance load for the G functions generator and compensates
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the attenuation in the function generator, if a gain is also desired.
In Fig. 3, a second form of pneumatic system
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comprises a high pneumatic amplifier! t, ain A and a pneumatic variable function generator ¯0 as shown in Fig. 1 arranged as a feedback element around amplifier A.
If the gain of amplifier 4 is high enough, the functional relation between the input quantity X of the whole system and the output quantity t of the whole system is approximately.
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mQt1v4meJ1t the inverse of the function relation it existing between x and y, the input and output quantities of the Q fading generator alone.
Therefore, if y is f (x) p X IJ: t (y).
This adjusts the end points of the intor- 'alle1 (in each of which the slope is constant) with respect to the input quantity X and produces functions of positive curvature.! On the Fig 4.a third form of pneumatic system
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is identical to that shown in Fig. 2 except that a second pneumatic variable function generator C 'exactly similar to C' is provided, the output of the function generator C 'being coupled to the input of amplifier A This arrangement makes it possible to produce functions of positive and negative curvature as well as functions of mixed curvature.
Nevertheless, the functions which can be produced are still subject to two limitations of considerable practical importance for certain applications. First, the value of y at the origin cannot be changed, and, second, the value from the origin cannot be lowered below the unit.
In Fig. 5, the second form of pneumatic variable function generator comprises a substantially cylindrical metal housing in four parts 14, 15, 16 and 17. A flexible membrane 18 is clamped between the two upper parts 14 and 15 ( as shown in Fig. 5). A second flexible membrane 19 is clamped between the two parts 15 and 16 and a third flexible membrane 20 is clamped between the two lower parts 16 and 17. The internal shape of the housing is such that the useful or effective surfaces of the first and of the third membranes 18 and 20 are equal to each other and are each less than the useful surface of the second membrane 19.
The central parts of the three membranes 18, 19 and 20 are rigidly connected by a vertical pin 21 coaxial with the housing *
The interior of the housing is divided by the three membranes 18, 19 and 20 into a first chamber 22 located above the first membrane 13, a second chamber 23 between the first and the second membranes 18 and 19, a third chamber 24 between the second and third membranes 19 and 20 and a fourth chamber 25 below the third membrane 20.
The first chamber 22 communicates with the atmosphere by a lumen 26 coaxial with the housing and by a parallel lumen 27 both formed in the upper part 14 of the housing. A spring 28 is placed in the first chamber 22 and carries towards
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down on the top of pin 21 where this pin '
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is fixed to the first membrane 18, the force exerted by the spring 28 being adjustable by means of a screw 29.
The second chamber 23 has an inlet 30 made in part 15 of the housing so as to communicate with the trot.
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second chamber 24 by a duct 31 which is formed by passages formed in parts 15 and 16 of the housing together with an or-
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coincident varturn formed in the second membrane 19. The duct 31 is provided with a constriction 32.
The third chamber 24 is provided with several conduits, the outlet 33 which are each formed in part 16 of the housing and which are provided with a valve generally indicated by the numeral 34. A single conduit. output 33 tit its valve 34 are represented.
In Fig. 6 of the drawings, each valve 34 comprises an adjustable needle 35 which is screwed into an axial bore provided
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in a plug 36. The plug 36 is screwed into the outer end portion of the outlet duct 33 and a sealing ring 37 is provided. The inner extract part of the outlet duct 33 is reduced so as to present an annular seat for a
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retaining lug 38 which is urged against the seat by a helical spring 39 and which works in compression between 10extré-1 mité interior * of the plug 36 and the valve 38.
Thus, depending on
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Finally, the check valve 38 is closed until the pressure in the third valve 24 exceeds a given value which depends on the setting of the cap 36, the valve 38 then opening and allowing air to escape from the third chamber 24 at a speed depending on the setting of the needle 35. As in the case of the pneumatic variable function generator shown in
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the Fis. 1, the different valves 34 (which correspond to the pins 10 and to the valves 11 shown in Fig. 1) are generally set to open at different pressures and to give different leak rates when opened. .
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In Fig. 5, the wall of the fourth chamber 25 is provided with a lumen 40 which is provided in the part 17 of the housing and which is coaxial with the housing and exactly similar to the lumen 26. A nozzle 41 is housed in the lumen 40. and its inner end can be closed off by the lower end of the pin 21. A supply duct 42 opens into the fourth chamber 25 and has the shape of a bore in the part 17 of the housing and provided a constriction 43 and an outlet duct 44 which also has the shape of a bore formed in the part 17 of the housing from the fourth chamber.
The second form of pneumatic variable function generator operates as follows. Air is brought to the inlet 30 of the second chamber 23 at a pressure representing a fixed inlet variable and the air leaving the second chamber 23 enters the third chamber 24 through the duct 31 and the throttle 32. In the stationary state, the speed at which the air enters the third chamber 24 through the duct 31 is equal to the total flow rate of the air which escapes from the third chamber 24 through the ducts. outlet 33 and associated valves 34 which depends on the air pressure in the third chamber 24 and the setting of the valves 34.
The air pressure in the fourth chamber represents an output variable y which is equal to the pressure at which the air is introduced into the supply duct 42 minus the pressure drop across the throttle 43 and this pressure drop is determined by the flow of air in the throttle 43 which, under a steady state, is equal (assuming that the load applied to the outlet duct 43 does not demand an air flow) to the flow of the air which escapes from the fourth chamber 25 through the nozzle 41.
The flow rate of the air passing through the nozzle 41 in turn depends on the air pressure in the fourth chamber 25 and on the position of the pin 21 which is determined by the air pressures in the chambers 22, 23 , 24, by the adjustment of the adjusting screw 29 and by the relation existing between the useful surfaces of the three membranes 18, 19 and 20.
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The form of function H (x) produced by the second volume of function generator emerges clearly from FIG. 7 which schematically represents an equivalent embodiment comprising a pneumatic variable function generator of the first form (which is equivalent to the third chamber 24 of the second form of function generator, together with the inlet 31, the throttle 32, the outlet pipes 33 and the valves 34 but the flexible membranes 19 and 20 replaced by rigid wells).
In Fig. 7, the device comprises a function generator C at the inlet of which air can be supplied by a tube 45 connected by a branch tube 46 to a flexible bellows 47 whose upper end is fixed and whose end lower door against the upper face of a beam 48 pivotally mounted at 49. The output of the function generator G is applied by a tube 50 to another bellows 51 whose upper end is fixed and whose lower end door against the upper face of the flail 48 at no other end.
A coil spring 52 also bears downwards against the beam 48, the degree of compression of this spring being adjustable by means of a screw 53. A bellows 54 bears upwards against the underside of the beam 48 in front of the spring 52 , the lower end of this bellows being fixed and communicating with an outlet tube 55 which communicates with a nozzle 56 which can be partially closed from below the beam 48. Air can be supplied to the nozzle. 56 by a supply tube 57 provided with a restrictor 58.
The pressure in the bellows 47 in the embodiment shown in FIG. 7 corresponds to the pressure which prevails in the chamber 23 in the second form of generator, the pressure in the bellows 51 is equal to the output pressure of the function generator ± in the embodiment shown in FIG. 7 and therefore corresponds to the pressure prevailing in the chamber 24 of the second form of generator, and the pressure which prevails in the bellows 54 in the embodiment of FIG. 7 corresponds to the pressure which reigns in the chamber 25 in the second volume of
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generator.
Assuming that the bellows 47, 51 and 54 all have the same section, the ratio of the distance between the point of application of the bellows 47 or of the bellows 51 and the fulcrum or pivot 49 of the beam 48 to the distance between the point of application of the bellows 54 or of the spring 52 and the fulcrum or the pivot 49 in the embodiment shown in FIG. 7, is equal to the ratio of the difference between the effective area of the membrane 19 and the airbrush 18 or 20 to the effective area of the membrane 18 or 20 in the second generator base. Finally, the force exerted by the spring 52 in the embodiment of FIG. 7 corresponds to the force exerted by the spring 28 in the second form of generator.
In the operation of the embodiment shown in FIG. 7, the beam 48 is kept in equilibrium by the inaction of the nozzle 56 which acts in the same way as the nozzle 41 of the second form of generator. If the flail rotates to increase the distance between it and the nozzle 56, the pressure in the bellows drops which in turn tends to cause the flail to rotate in the opposite direction and thus to approach the nozzle. 56.
If the beam rotates to decrease the distance between it and the nozzle 56, the pressure in the bellows 54 rises, which in turn tends to cause the beam to rotate in the first direction and thus increase the distance separating it from the fitting 56.
If, in the embodiment shown in FIG. 7, the inlet pressure (which is equal to the pressure in the bellows 47) is x, the output pressure of the function generator G <which is equal to the pressure in the bellows 51) is f (x)) of so that the pressure drop across throttle 2 is x- f (x), the system outlet pressure (which is equal to the pressure in bellows 54) is R (x), the force exerted by the spring. 52 is equal in magnitude (but opposite in sign) to the force exerted by the bellows 54 when the pressure prevailing in the bellows is H (Xo), and the distance ratio is K, in this case, assuming that the
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bellows 477 51 and 54 each have a unitary section, the ncc: a;
3. ° .. 'to balance the beam 48 gives s Kx + ü (xo). H (x) - (K tex) G 0 or H (x) - H (x0) * K & - t (x) -7 The outlet fluid pressure 11 (x), minus a constant H (x0) is therefore equal to (if K "1) or directly proportional (if K x 1) to the pressure drop across the throttle 32.
The form of f (x) which is equal to y (i.e., the output pressure of the first form of function generator),
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b has been described above with reference to the first form of function generator. H (x0) is approximately constant, the approximation 1Pfl "depending on the sensitivity offered by the nozzle 56 '
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and sta value can be changed by adjusting screw 53.
In Fig. 8 of the drawings, the third form of pneumatic variable function generator is identical to the second except that the input and output connections and the position of the adjuster.
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tage, bzz, are coded so as to allow the production of furrows of negative curvature * The nozzle 41 is & is removed and housed in the lumen 26 (which is the same diameter as the lumen 40)
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and a plug 59 is introduced into the lumen /.0 in order to the bO '.: 1h'r, The supply duct 42 is closed by a plug 60.
An air fine pipe 61 which is provided with a fixed throttle 62, can supply air from a constant pressure source to the dal fitting and to an outlet pipe 63 which is connected. At the readout which previously served as the inlet. The conduit 44 which served as the exit conduit now serves as the inlet conduit.
The second form of function generator can therefore be easily converted to the third form which in turn can easily be converted to a generator of the second form.
In the operation of the third form of function generator, the action of nozzle 41, in cooperation with the end of the spindle, serves to control the prevailing air pressure.
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in the outlet pipe 63 and therefore in the chamber 23 so that the pin 21 is kept in a balanced position.
As described above, the third form of pneumatic variable function generator enables the production of variable curvature functions in which the slope at the origin is less than unity.