Dispositif à relais.
L'invention a pour objet un dispositif à relais destiné à commander le déplacement d'un organe conformément au déplacement d'un autre organe qui peut être considéré comme un organe moteur et dont la puissance motrice est faible, de sorte qu'un tel dispositif à relais ou servo-moteur est nécessaire pour commander le premier organe. Elle est en particulier applicable à une installation dans laquelle l'organe moteur est sensible à un changement de condition à l'intérieur d'un récipient, cet organe étant, par exemple, constitué par un flotteur sensible au niveau d'un liquide dans le récipient, l'organe commandé étant constitué par une soupape qui doit être actionnée par le variations de niveau du liquide, afin de commander de façon progressive l'alimentation du récipient en liquide à travers cette soupape.
Un tel dispositif peut par exemple être utilisé pour commander l'alimentation en eau d'un bouilleur à vapeur ou l'alimentation en liqueur de sucre d'un évapo- rateur, et le flotteur est alors généralement monté dans une petite chambre qui eommunique avee 1'espace contenant le liquide et avec l'espace contenant de la vapeur du bouilleur ou de l'évaporateur.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention comprend donc un organe moteur sensible à un changement de condition à l'intérieur d'un récipient, un organe de soupape commandant l'alimentation de liquide dans ledit récipient, et deux pièces de relais disposées de manière à être respectivement déplacées par l'organe moteur et par l'organe de soupape, le tout étant agencé de manière qu'une modification de la position relative de ces deux pièces provoque un déplacement de l'organe de soupape et de la pièce déplacée par cet organe dans le sens voulu pour ramener lesdites pièces dans s leur position relative initiale.
Dans les appareils du genre spécifié cidessus actuellement utilisés. le relais est constitué par une soupape à piston et cylindre et par un manchon disposé entre le piston et le cylindre de cette soupape, ce manchon et le piston constituant les deux pièces de relais mentionnées ci-dessus. Cette soupape de relais commande une alimentation en air comprimé au moyen de laquelle une soupape d'admission ou un autre organe commandé est actionné. Le piston est mécaniquement déplacé par le flotteur et cela présente plusieurs inconvénients.
Tout d'abord, il est nécessaire de faire passer une tige ou un organe analogue à travers la paroi du récipient afin de transmettre le déplacement du flotteur au piston et cela entraîne la nécessité de prévoir un presse-étoupe dans la paroi du récipient qui est généralement mis sous pression en fonc- tionnement. Secondement, une source d'alimentation en air comprimé appropriée n'est t souvent pas à disposition et, si l'on utilise de l'eau ou de l'huile comme fluide d'actionnement de la soupape d'admission ou de tout autre organe commandé au lieu d'air com primé, il est difficile d'empêcher le dispositif à relais de fuir.
Troisièmement, la faible puissance d'entraînement que peut fournir un flotteur est parfois insuffisante pour vaincre les frottements, de sorte que le dispositif n'est pas sensible avec précision aux variations du niveau du liquide. Finalement, le relais doit être proche du récipient. et, si ce dernier communique avec un bouilleur à vapeur, le piston est expose à être surchauffé par radia- tion. Si le récipient communique avec un éva- porateur pour la concentration de liqueur de sucre, on a constaté que cette liqueur s'échappe parfois du récipient à travers le presse-étoupe monté dans la paroi du réeipient et fait ainsi coller le relais.
L'invention a pour but d'éliminer tous les défauts qu'on vient de mentionner. Le dispositif à relais faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce que ladite pièce de relais déplacée par l'organe de soupape est un chariot portant des moyens servant à commander le déplacement de l'organe de soupape et destinés à être actionnés magnétiquement par la pièce déplacée par l'organe moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif à relais faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 à 4 sont des vues schématiques de cette forme d'exécution et montrent diverses positions de fonetionnement de ses différents organes.
La fig. 5 est une vue en élévation latérale, à plus grande échelle, d'une transmission ma gnétique que comprend cette forme d'exéeution, et
la fig. 6 est une vue selon la flèche VI de la fig. 5.
La forme d'exécution représentée est destinée à commander l'alimentation en eau d'un bouilleur 2 au travers d'une soupape 4 et d'un conduit 6. Le domaine des niveaux admissibles de 1'eau dans le bouilleur est indiqué en 8 à la fig. 1. Le dispositif est agencé de manière que lorsque le niveau de 1'eau monte vers la limite supérieure dudit domaine, la soupape 4 se ferme progressivement, tandis que cette même soupape s'ouvre progressivement lorsque le niveau de l'eau tombe vers la limite inférieure du domaine 8.
Le bouilleur 2 communique à travers des conduits d'eau et de vapeur 12, respectivement 14, avec un récipient ou chambre à flotteur 16 étanche à la pression, à partir de laquelle un tube 18, fait d'une matière non ma gnétique, s'étend verticalement vers le haut.
Un flotteur 20, qui est l organe moteur, est disposé dans la chambre 16 et porte une tige 22 à l'extrémité supérieure de laquelle est fixé un long organe magnétique 24 qui est une des pièces de relais et qui. par commodité, est constitué par deux aimants permanents en forme de barreau disposés bout à bout à l'in- térieur d'une enveloppe faite d'une matière non magnétique. L'organe magnétique 24 peut glisser avee suffisamment de jeu à l'intérieur du tube 18, de sorte qu'il n'y a pas de friction appréciable s'opposant au déplacement de cet organe dans ce tube.
Un chariot 26, qui est l'autre pièce de relais et qui comprend deux plaques 28 (fig. 5) reliées entre elles par des colonnes 30, est monté de manière à pouvoir glisser à l'extérieur du tube 18. Deux supports 32 sont montés chacun sur l'une des eolonnes 30 et des berceaux 34 sont montés à pivotement sur des goupilles 36 disposées dans ces supports. C'haque berceau porte un aimant permanent 38, respectivement 39, en forme de barreau, et un commutateur unipolaire à mercure 40, res- pectivement 41.
La disposition des aimants permanents en ce qui concerne leurs polarités respectives est indiquée à la fig. 5. Une répulsion magnétique est exercée par chacun des pôles de l'organe magnétique 24 sur le pôle adjaeent de l'un des aimants permanents 38 et 39.
De la sorte, lorsque l'organe magnétique 24 est dans une position médiane par rapport au chariot 26, l'aimant 38 et le commutateur 40 sont forcés contre une butée dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, tandis que l'aimant 39 et le commutateur 41 sont forcés s contre une autre butée dans le sens des aiguilles d'une montre dans la position représentée à la fig.
5. Lorsque l'organe magnétique 24 est déplace vers le haut par rapport au chariot 26, il parvient en un point de sa course au- quel il fait basculer brusquement l'aimant 38 et le commutateur 40 dans le sens des aiguil- les d'une montre pour venir en contact avec une butée et sans actionner l'aimant 39 et le commutateur 41. Lorsque l'organe magnéti- que 24 revient dans une position médiane par rapport au chariot 26, l'aimant 38 et le commutateur 40 reviennent également brusquement à leur position initiale.
Semblablement, un déplacement vers le bas de l'organe magnétique 24 par rapport au chariot 26 provoque un déplacement brusque dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre de l'ai- mant 39 et du commutateur 41, cet aimant et ce commutateur retournant également brusquement dans leur position initiale lorsque l'organe magnétique 24 retourne dans sa position médiane par rapport au chariot 26. Le montage des aimants 38 et 39 et des commutateurs 40 et 41 sur le chariot est tel que le basculement de l'un quelconque des ensembles d'un aimant et d'un commutateur ne rencontre pas de résistance de friction appré- eiahle.
Le chariot 26 est relié à la tige d'un organe de soupape constitué par une partie mobile 10 de la soupape 4 par l'intermédiaire d'un levier culbuteur 42, d'un câble 44 capable de transmettre des efforts dans les deux sens et d'un second levier culbuteur 46. La course de ce chariot, correspondant à la course totale de la soupape 10, peut être modifiée par dé- placement de l'axe de pivotement 48 du levier culbuteur 42.
Dans la forme d'exécution représentée, la soupape 4 est fermée par admission d'un fluide de commande hydraulique sous pression dans une chambre 50, ce fluide agissant sur un piston 52 monté sur la tige de l'organe de soupape 10. La soupape est ouverte par un ressort 54 lorsque la pression du fluide de commande hydraulique dans la chambre 50 est relâchée. L'admission et l'échappement de fluide de commande hydraulique dans la chambre 50 sont commandés par deux soupapes 56 et 58 qui sont elles-mêmes commandées au moyen de solénoïdes, commandés euxmêmes par les commutateurs 40 et 41. L'action des soupapes et des commutateurs va maintenant être décrite de façon très claire et détaillée en considérant un cycle de fonction nement.
A la fig. 1, le niveau de l'eau est intermédiaire entre les deux niveaux extrêmes admis, et l'organe de soupape 10 est également dans une position intermédiaire et il est stationnaire. Les aimants 38 et 39 sont dans les positions représentées à la fig. 5. Le commutateur 41 est ouvert, de sorte que la soupape 58 commandée par ce commutateur est fermée. Du fluide de commande hydraulique est ainsi em- pêché de s'écouler de la chambre 50 jusqu'à un conduit de retour 60.
Simultanément, le commutateur 40 est fermé, de sorte que la soupape 56 qu'il commande est ouverte et que du fluide de commande hydraulique fourni par un conduit d'alimentation 62 peut passer librement jusqu'à un conduit de retour 64 et ne peut ouvrir une soupape 66 chargée par un ressort qui commande l'admission de fluide dans la chambre 50.
La fig. 2 représente un état du dispositif correspondant à un niveau montant de 1'eau dans le bouilleur 2, la soupape 4 se fermant progressivement. La vitesse de déplacement de l'organe de soupape 10 soit à l'ouverture, soit à la fermeture, est telle que normalement après un mouvement de l'organe magnétique 24, le chariot 26 se déplace suffisamment pour atteindre de nouveau la même position par rapport à l'organe 24. Par conséquent, l'organe de soupape 10 se déplace par paliers, c'estxà-dire se meut tout d'abord puis s'arrête et se déplace de nouveau.
La fig. 2 représente le début d'un tel dé- placement par paliers. L'organe magnétique 24 a été relevé et le chariot 26 a regagné sa position initiale par rapport à l'organe 24.
Par conséquent, l'aimant 38 et le commutateur 40 ont été basculés et la soupape 56 s'est fermée. Le fluide de commande hydraulique ne peut plus passer librement à partir du conduit 62 jusqu'au conduit 64, de sorte qu'il ouvre la soupape 66 contre l'action de son ressort et pénètre dans la chambre 50, déplaçant l'organe de soupape 10 vers sa position de fermeture. Le déplacement, vers le haut du chariot 26 par rapport à l'organe magnétique 24 qui résulte du déplacement de l'organe de soupape 10 provoque le retour de l'aimant 38 et du commutateur 40 dans leur position initiale.
L'organe de soupape 10 peut ainsi se déplacer selon une série de tels paliers jusque dans la position représentée à la fig. 3, dans laquelle le niveau de l'eau est égal an niveau supérieur admis, la soupape 4 étant complètement fermée.
La fig. 4 représente un état du dispositif correspondant, à un niveau décroissant de l'ean dans le bouilleur 2, la soupape 4 ayant été fermée et commençant juste de s'ouvrir. En conséquence, l'organe magnétique 24 s'est dé- placé vers le bas par rapport au chariot 26 et l'aimant 39 et le commutateur 41 ont été basculés. Ainsi, la, soupape 58 est ouverte et permet à du fluide de commande hydraulique de s'échapper de la chambre 50 jusqu'au conduit de retour 60, de sorte que l'organe commandé 10 est déplacé vers sa position d'ouverture par l'action du ressort 54.
Le déplacement vers le bas du chariot 26 par rapport à l'organe magnétique 24 qui en résulte provo- que le retour de l'aimant 39 et du commuta- teur 41 dans leur position initiale.
La durée de chaque palier de déplacement dépend de la vitesse avec laquelle le niveau de l'eau dans le récipient change et, même si cette vitesse était supérieure, a. l'intérieur d'un petit domaine, à la vitesse de déplacement du chariot, l'organe de soupape suivrait néanmoins jusqu'à ce que les positions relatives initiales du chariot 26 et de l'organe ma gnétique 24 soient rétablies.
La durée de chaque palier dépend également de la course relative de l'organe magnétique 24 et du chariot entre la position dans laquelle l'organe magnétique provoque le basculement de l'aimant 38 ou 39 voulu et la position dans laquelle il provoque le retour de ce même aimant dans sa position initiale.
Cette course peut être considérée comme un déplacement a, vide ou un jeu ma gnétique. De plus, un autre déplacement à vide entre en jeu lorsque le sens du déplacement du niveau de l'eau est inverse. Ce mou- vement à vide correspond à la course de l'or gane magnétique à partir d'une position dans laquelle il provoque le retour de l'un ou l'autre des aimants 38 ou 39 dans sa position initiale et une position dans laquelle il provoque le basculement de l'autre de ces aimants.
On se rend compte qu'à chaque position fixe de l'organe de soupape correspond un. petit domaine de niveaux de l'eau. De la sorte, de faibles fluctuations de ce niveau ne peuvent provoquer des déplacements exagérément fré- quents dudit organe de soupape.
Sans recourir au réglage susceptible d'être effectué par déplacement de l'axe de pivotement 48, il est également possible de régler le dispositif en déplaçant, les supports 32 vers le haut ou. vers le bas sur les colonnes. Au moyen de ces réglages, on peut permettre un mouvement perdu plus ou moins grand et limiter la variation du niveau de l'eau à un plus ou moins grand domaine, selon l. es eir- constances.
On peut coneevoir diverses variantes du dispositif décrit ci-dessus. Ainsi, les aimants pourraient travailler par attraction au lieu de travailler par répulsion. De plus, les ensem- bles montes sur le chariot pourraient eomprendre des commutateurs autres que ceux à mercure. En outre, il n'est pas nécessaire que deux ensembles soient montés sur le chariot, mais on pourrait aussi équiper celui-ci d'un seul ensemble comprenant un aimant et un commutateur inverseur unipolaire ou deux simples interrupteurs.
Par exemple, on pourrait utiliser un aimant, en forme de fer à cheval, monté de façon à pouvoir basculer autour d'un axe horizontal et entourant le tube 18, cet aimant actionnant soit un commutateur inverseur unipolaire, soit deux simples inter- rupteurs. Avee un tel aimant, l'organe magnétique porté par la tige du flotteur pourrait être constitué par une armature qui ne serait pas elle-même un aimant permanent.
On peut encore modifier considérablement la façon dont l'organe de soupape du disposi tif décrit est actionné. Par exemple, cet organe pourrait être déplacé au moyen d'air comprimé, l'ensemble pneumatique étant commandé par des soupapes pilotes commandant l'admission et. l'échappement d'air et eonstituant les parties principales des ensembles montés sur le ehariot. D'autre part, la liaison entre l'organe de soupape et le chariot pourrait aussi être de n'importe quel autre type approprié. Il est seulement nécessaire que lorsque la partie mobile de la soupape d'admission on un autre organe de soupape se dé- place, le chariot se déplace également. Cependant, les pièces de relais sont de préférence mécaniquement reliées à l'organe moteur et à l'organe de soupape respectivement.