CH345778A - Dispositif permettant d'asservir la position d'un organe rotatif mené à celle d'un organe rotatif menant par couplage magnétique - Google Patents

Description

  
 



  Dispositif permettant d'asservir la position d'un organe rotatif mené
 à celle d'un organe rotatif menant par couplage magnétique
 La présente invention concerne un dispositif comportant un couplage magnétique, permettant d'asservir la position d'un organe rotatif mené à celle d'un organe rotatif menant, sans liaison matérielle entre les deux organes.



   Le dispositif conforme à l'invention qui est précis et fidèle présente aussi l'avantage de ne pas né cessiter de source d'énergie extérieure et d'être d'une construction- simple.



   Suivant l'invention, le dispositif d'asservissement est caractérisé en ce que chacun des organes rotatifs est interposé sur un circuit magnétique dont la réluctance varie en fonction de la position angulaire de l'organe considéré, les deux circuits magnétiques ainsi constitués étant disposés en parallèle et soumis à une même différence de potentiel magnétique, des moyens mécaniques exerçant de plus un couple de rappel sur l'organe mené.



   De préférence, le circuit à réluctance variable est obtenu en constituant les organes rotatifs menant et mené par l'assemblage d'une pièce magnétiquement perméable et d'une pièce magnétiquement non perméable de manière à créer un entrefer variable entre l'organe considéré et la source de magnétisme, en fonction de la position angulaire de l'organe consi  aéré.   



   La position de l'organe mené dépend de l'équilibre entre son couple de rappel et le couple d'origine magnétique qui est fonction de la position angulaire de l'organe menant. Le couple de rappel peut être produit par un ressort.



   Si la différence de potentiel magnétique est constituée par un aimant permanent, on comprend que le système ne nécessite aucune source d'énergie extérieure.



   Des formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées aux dessins annexés, à titre d'exemples non limitatifs.



   La fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une première forme d'exécution.



   La fig. 2 est la vue latérale correspondante, à plus grande échelle.



   La fig. 3 montre un débitmètre équipé d'une deuxième forme d'exécution.



   La fig. 4 montre une électro-vanne équipée d'une troisième forme d'exécution.



   Dans la réalisation représentée schématiquement aux fig. 1 et 2, l'organe menant est constitué par un cylindre 1 mobile autour d'un axe 2 et l'organe mené par un cylindre   8mobile    autour d'un axe 9.



   Orthogonalement aux cylindres 1 et 8 sont dis, posées deux culasses 5 et 6 en fer doux terminées par des évidements 51, 61 et 52, 62 concentriques aux cylindres considérés et qui les enveloppent sur une partie de leur périphérie tout en leur laissant un jeu suffisant pour leur permettre de tourner librement.



   Les culasses 5 et 6 sont elles-mêmes en contact avec un aimant permanent 16, qui produit la   diffé    rence de potentiel magnétique nécessaire au fonctionnement de l'appareil.



   Chacun des cylindres 1 et 8 est constitué par l'association de deux secteurs magnétiquement hétérogènes ; un secteur 3 (ou 11) magnétiquement perméa  ble (fer de Suède par exemple) et un secteur 4 (ou 12) en matière non magnétique, telle que l'acier inoxydable.



   Le cylindre mené 8 qui porte une butée 20 est en outre soumis à l'action d'un ressort spiral 15 monté sur l'arbre 9. Ce ressort tend à faire occuper au cylindre 8 la position pour laquelle le secteur magnétique 11 est tout entier situé en dehors des évidements polaires 52-62 (position de réluctance maximum) dans laquelle la ligne 21 de séparation des secteurs   1 1    et 12 est dirigée suivant A-A, la butée 20 venant en contact avec un appui fixe.



   Le fonctionnement du dispositif est le suivant, en supposant qu'initialement le secteur magnétique   1 1    du cylindre mené 8 est dans la position de réluctance maximum et que le secteur magnétique 3 du cylindre menant 1 est tout entier situé à l'intérieur des évidements polaires 51, 61 (position de réluctance minimum).



   Le flux magnétique F issu de l'aimant 16 se sépare en deux parties au niveau des culasses 5 et 6: l'une F1 correspondant à la circulation vers l'évidement polaire 51, le secteur 3 du cylindre 1, l'évidement polaire 61 et le retour par la culasse 6. L'autre partie du flux est F2 qui correspond à la circulation vers l'évidement polaire 58, le secteur   1 1    du cylindre 8, l'évidement polaire 62 et le retour par la culasse 6.



   Ces flux ont été schématisés sur la fig. 1. A la dispersion près, ils répondent à la relation F = F, + F2 avec   F1    très supérieur à F2 dans la position initiale prévue.



   Si on fait tourner par un moyen mécanique quelconque, le cylindre 1 d'un angle g dans le sens h, (fig. 2), l'entrefer au niveau des évidements polaires 51, 61 augmente et par suite le rapport F1/F2   de-    croit. F2 augmente, ce qui accroît le couple magnétique qui agit en permanence sur le cylindre 8.



   Celui-ci tourne donc dans le sens h' d'un angle a' jusqu'à ce que les couples magnétique et de rappel (provenant du ressort 15) s'équilibrent.



   A chaque position du cylindre menant 1 au cours de sa rotation correspond ainsi une position déterminée du cylindre mené 8.



   L'expérience montre de plus que le dispositif d'asservissement ainsi constitué est dépourvu   d'hasté    résis et par suite que l'organe mené présente une grande fidélité, même en cas de mouvements alternatifs de l'organe menant.



   On peut   expliquér    ce résultat par le fait que le déplacement du point représentatif de l'état magnétique de chaque élément de volume de l'aimant, dans un système de coordonnées B (induction), H (champ), a lieu sur un cycle de recul très fermé assimilable à un segment de droite.



   Cette particularité confère au dispositif décrit un grand intérêt pour assurer une télécommande de position, utilisable notamment dans les instruments de mesure.



   Le dispositif décrit trouve en particulier un champ d'applications dans le domaine de l'industrie chimique et du génie atomique, chaque fois que la radioactivité du milieu rend nécessaire une télétransmission angulaire ou une télécommande.



   La forme d'exécution de la fig. 3 permet, sans contact matériel, une mesure du débit dans une canalisation 31 parcourue par un fluide corrosif ou radioactif 32.



   Le cylindre 1 qui porte une sphère 33 est logé dans une chambre 34 ménagée dans la canalisation 31.



   Cette chambre comporte une paroi 35 disposée dans l'entrefer prévu entre le cylindre 1 et l'évidement 51 de la culasse 5. La paroi 35 peut être constituée par une matière perméable au droit des évidements polaires 51 et 61 de manière à réduire l'entrefer, et par suite le volume de l'aimant. Le cylindre mené 8, muni d'un ressort de rappel 15 porte une aiguille indicatrice 36, mobile devant un cadran 37.



   Les déplacements de l'aiguille 36 suivent ceux de la sphère 33, et varient donc dans le même sens que le débit du fluide.



     I1    suffit d'étalonner le cadran 37 pour obtenir un débitmètre très fidèle.



   Sans étalonnage, un tel dispositif pourrait être utilisé pour contrôler la circulation de fluide dans la conduite 31, supposée non accessible.



   On remarque que les pièces logées dans la canalisation 31 et la chambre 34 ont une forme telle que leur constitution ou leur enrobage par une matière non magnétique résistant à la corrosion soit très aisée.



   Si on désire utiliser cet appareil sur une conduite non horizontale, il suffit de faire en sorte que le centre de gravité de l'ensemble des pièces menantes soit situé sur l'axe de rotation 2.



   La forme d'exécution représentée en fig. 4 constitue un élément de servo-commande, etpermetdemettre automatiquement   en circuitunerésistance addition-    nelle 41 avec le bobinage 42 d'une électro-vanne dont on voit en 43 la tige de commande et en 44 le clapet, lorsque cette tige atteint une position déterminée, ce système étant placé sur une conduite 45, 46 parcourue par un gaz radioactif.



   La tige 43 de l'électro-vanne est reliée par une biellette 47 au cylindre 1 logé dans l'enceinte étanche. Le cylindre mené 8 porte le contact mobile 48 d'un interrupteur placé en dérivation par rapport à la résistance 41 sur le circuit 49 d'alimentation du bobinage 42, ce circuit comportant un interrupteur 51 et une source de courant 52.



   Le fonctionnement est le suivant, le système étant dans la position de la fig. 4 (clapet 44 fermé).



   Si on ferme l'interrupteur 51, l'enroulement 42 est excité et attire la tige 43. Celle-ci soulève le clapet 44 et fait tourner le cylindre 1.



     I1    s'ensuit que le cylindre 8 tourne dans le même sens, ce qui ouvre le contact 48 et met en circuit la résistance 41, permettant de réduire la consommation  de l'enroulement 42, lorsque la tige 43 est venue en position haute.



   D'autres formes d'exécution sont possibles et se distinguent, notamment en ce qui concerne la structure des cylindres tournants dont les secteurs ne sont pas nécessairement disposés symétriquement par rapport à l'axe de rotation. Le couple de rappel de l'organe mené pourrait être également obtenu en excentrant son centre de gravité par rapport à l'axe de rotation.



   D'autre part, l'aimant 16 peut être remplacé par un électro-aimant. Enfin, les culasses 5 et 6 ne sont pas nécessairement rectilignes.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION : Dispositif permettant d'asservir la position d'un organe rotatif mené à celle d'un organe rotatif me nant au moyen d'un couplage magnétique, sans contact mécanique entre les deux organes, ce dispositif étant caractérisé en ce que chacun desdits organes fait partie d'un circuit magnétique dont la réluctance varie en fonction de la position angulaire de l'organe considéré, les deux circuits magnétiques ainsi constitués étant disposés en parallèle et soumis à une même différence de potentiel magnétique, un dispositif mécanique exerçant de plus un couple de rappel sur l'organe mené.

   SOUS-REVENDICATIONS: 1. Dispositif d'asservissement conforme à la revendication, caractérisé en ce que les organes rotatifs menant et mené sont constitués chacun par l'assemblage d'une pièce en matière magnétique et d'une pièce non magnétique.

   2. Dispositif d'asservissement conforme à la revendication, caractérisé en ce que les organes menant et mené sont mobiles dans le champ créé par des culasses reliées à une même source de magnétisme, l'entrefer du circuit variant ainsi avec la position des organes rotatifs par rapport auxdites culasses.

   3. Dispositif d'asservissement conforme à la revendication, caractérisé en ce que l'organe mené est soumis à un couple de rappel élastique, et sa position dépend de l'équilibre entre ce couple et un couple d'origine magnétique qui est fonction de la position angulaire de l'organe menant.

   4. Dispositif d'asservissement conforme à la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend deux cylindres rotatifs parallèles, partiellement magnétiques, combinés avec deux culasses aboutissant chacune au voisinage des deux cylindres, et reliées respectivement dans leur partie centrale à l'un des pôles d'un même aimant.