Dispositif d'asservissement d'un organe de remplissage ou de vidange d'un réservoir au niveau du liquide contenu dans le réservoir La présente invention a pour objet un dispositif d'asservissement d'un organe de remplissage ou de vidange d'un réservoir au niveau du liquide contenu dans le réservoir de façon que cet organe, tel qu'une vanne ou une pompe, soit -automatiquement mis en action lorsque la pression ou le niveau atteint une valeur déterminée, minimale ou maximale selon le cas.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé par un régulateur à fluide moteur dans lequel la fermeture ou l'ouverture d'un orifice de fuite, contrôlée par le niveau du liquide, change la pression du fluide moteur entre certaines valeurs minimale et maximale et par une vanne-relais à trois voies à déclenchement brusque reliée au régulateur et au fluide moteur, de telle façon que son déclenchement se produise lorsque la pression changée par le régulateur a atteint la va leur maximale ou minimale et détermine l'émission d'une impulsion brusque de fluide moteur actionnant l'organe de remplissage ou de vidange.
Le dispositif d'asservissement ainsi constitué étant contrôlé uniquement par l'action d'un fluide moteur est particulièrement apte à être mis en aeuvre dans tous les cas où d'autres sources d'énergie telles, par exemple, que-l'électricité, ne peuvent être utilisées en raison de l'humidité régnante ou des risques d'explo sion, par exemple pour la commande automatique des opérations dites de traversage auxquelles il est procédé actuellement par commande manuelle dans les caves à bière, et par lesquelles une alimentation unique progressant sans interruption de cuve en cuve est utilisée pour assurer le remplissage successif des cuves.
Le dispositif peut être appliqué, dans des con ditions analogues, à la commande automatique des opérations dites de coupage , qui consistent dans la vidange successive des cuves.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, auquel la fig. 1 est un schéma d'ensemble du dispositif utilisé pour une opération de traversage, et la fig. 2 est un schéma d'une variante de réalisa tion du dispositif de commande pneumatique.
Dans l'exemple de la fig. 1, le dispositif est un organe séparateur 1 constitué par une capsule divisée en deux chambres la, 1b par une membrane étanche 2, la chambre 1a étant mise en relation avec le liquide dont le niveau doit "être détecté par un con duit 3 tandis que la chambre lb est reliée par un conduit 4 à un régulateur 5 fermé par une membrane anéroïde 6. Sur le conduit 4 est branché un indicateur de niveau instantané 7.
Au centre de la membrane 6 est fixée une tige 8 à laquelle est assujetti un levier 9 portant une palette 10. Celle-ci coopère avec une buse 11 mise en com munication par un orifice de fuite 11a avec un con duit 12 qui communique lui-même, par l'intermé diaire d'un; étranglement 12a, avec un conduit 13 d'arrivée d'air comprimé, muni d'un filtre 14.
Sur la tige 8 :est agencé un ressort comprimé 15 dont la tension, s'opposant à- da poussée transmise par la membrane 6, peut être réglée par un volant 16. De son côté, la section @de l'étranglement 12a peut être réglée par une vis 12b.
Le conduit 12 est relié, d'autre part, par un conduit en dérivation 17;à une vanne à trois voies 18 à déclenchement brusque, constituant un relais tout ou rien de type connu. Cette vanne est rac cordée, d'autre part, à un conduit 19 branché sur une dérivation 20 du conduit d'arrivée d'air comprimé moteur 13 et à un conduit 21 destiné, comme il sera exposé plus loin, à diriger l'air comprimé dans divers appareils de pilotage contrôlant la commande pneu matique automatique de l'organe de remplissage d'une installation de traversage .
La disposition du levier 9 portant la palette 10 peut être telle que la palette 10 ferme la buse 11 lors que le niveau détecté par le conduit 3 et contrôlé par le ressort 15 atteint la valeur déterminée pour la quelle l'organe de remplissage doit être mis en oeuvre (auquel cas le dispositif de commande est à action directe), soit de façon que la palette 10 ouvre la buse 11 lorsque cette même valeur est atteinte (le disposi tif étant alors à action indirecte).
Si l'on suppose qu'il s'agit d'une commande à action directe, la buse 11 est normalement ouverte et la vanne-relais 18 interrompt normalement la com munication entre les conduits 19 et 21. L'air com primé arrivant par le conduit 13, et préalablement filtré par son passage dans le filtre 14, pénètre dans le conduit 12 par l'étranglement 12a et s'écoule cons tamment par l'orifice .de fuite 11a de la buse. Lorsque le niveau de référence atteint la valeur déterminée, la palette 10 obture la buse 11 et la pression s'élève dans le conduit 12, jusqu'à atteindre la valeur cor respondant au déclenchement de la vanne-relais 18.
Cette pression peut être contrôlée par un manomètre 22 branché sur le conduit 12 tandis que la pression de l'air comprimé arrivant par le conduit 13 peut être contrôlée au moyen d'un manomètre 23 branché sur ce dernier. Cette pression peut être, par exemple, de l'ordre de 0,9 kg, la pression modulée dans le conduit 12 variant alors entre 0 et 0;9 kg et la vanne-relais 18 étant tarée pour se déclencher sous une pression de 0,7/0,9 kg.
Lorsque la pression dans le conduit 12 atteint cette dernière valeur, le déclenchement brusque de la vanne-relais 18 met en communication le conduit 19 avec le conduit 21, de sorte que l'air comprimé moteur provenant du conduit d'arrivée 13 pénètre dans le conduit 21, mettant celui-ci en état d'action ner les appareils de pilotage qui contrôlent la com mande automatique de l'organe de remplissage qui sera décrit ci-après. En outre, l'air comprimé ainsi admis dans le conduit 21 peut actionner un sifflet 24.
L'organe de remplissage est constitué par une vanne à trois voies 25 associée à un vérin pneumati que 26. La vanne 25 comprend une tubulure 25a raccordée à la conduite (non représentée) par laquelle arrive le liquide à manipuler (de la bière, dans l'exemple d'application choisi) et deux tubulures <I>25b</I> et 25c raccordées respectivement à deux tuyauteries souples de remplissage (non représentées). Les deux tubulures 25b et 25c comportent, à l'intérieur de la vanne 25, deux sièges <I>25d</I> et 25e se faisant vis-à-vis et avec lesquelles coopère un clapet 27 solidaire de la tige 26a du piston 26b du vérin 26.
Le fonctionne ment de celui-ci est assuré par l'intermédiaire des éléments suivants Le conduit 21 partant de la vanne-relais 18 est raccordé à une vanne à trois voies 28 à commande manuelle, reliée d'autre part par un conduit 29 à la conduite d'air comprimé moteur 20, et dont la fonc tion particulière sera précisée plus loin.
La troisième voie de la vanne 28 est reliée par un conduit 30 à un présélecteur 31, également constitué par une vanne à trois voies à commande manuelle, et dont les deux voies de sortie sont reliées par des conduits 32a et 32b aux deux chambres d'extrémité 33a et 33b d'un distributeur pneumatique à tiroir d'un type connu, formant vanne-pilote. Ce distributeur com prend un corps cylindrique 33 interposé entre les deux chambres 33a et 33b et qui comporte un orifice d'admission médian 33c relié par l'intermédiaire d'un clapet 34 au conduit 20 d'air comprimé moteur.
Dans l'alésage du corps 33 se déplace un coulisseau 33d solidaire, à ses deux extrémités, de deux pistons 33e, 33f montés dans les chambres 33a et 33b. Ce coulisseau comporte un renflement cylindrique mé dian 33g ajusté à frottement doux dans l'alésage du corps 33 et qui est destiné à coopérer avec l'orifice d'admission 33c, et deux renflements extrêmes symé triques 33h et 33i, également ajustés dans l'alésage du corps 33, et qui sont destinés à coopérer respecti vement avec deux orifices de sortie 33j et 33k reliés par des conduits 35 et 36 aux chambres de travail du vérin 26 situées de part et d'autre .du piston 26b,
et avec .deux orifices<B>331</B> et 33m communiquant avec l'atmosphère.
Sur le conduit 20 d'air comprimé moteur est dis posé un graisseur 37 assurant la lubrification du dis tributeur 33.
Le fonctionnement d'ensemble du dispositif ainsi constitué est le suivant On suppose, par exemple, que le clapet 27 de la vanne de remplissage 25 est initialement appliqué sur le siège 25e, de sorte que la tubulure de sortie 25c est mise hors service et que la bière arrivant par la tubu lure 25a est dirigée par la tubulure de sortie 25b vers l'une des cuves à remplir. Lorsque le niveau de la bière atteint dans cette cuve la valeur déterminée cor respondant au réglage du régulateur buse-palette, la pression dans le conduit 12 crée une impulsion pneu matique qui provoque, comme il a été exposé plus haut, le déclenchement brusque de la vanne-relais 18 et la mise en action du sifflet avertisseur 24.
Les vannes 28 et 31 à commande manuelle étant à ce moment dans la position représentée à la fig. 1 et la vanne-relais 18 se trouvant amenée par l'impul sion pneumatique susvisée dans la position également représentée sur cette même figure, l'air comprimé dérivé du conduit 20 par le conduit 19 est admis dans la chambre 33b de la vanne pilote 33 par le circuit pilote suivant: conduit 19 - vanne-relais 18 - conduit 21 - vanne 28 - conduit 30 - vanne présélectrice 31 - conduit 32b.
Le piston 33f est alors déplacé vers la gauche et amène le coulisseau 33d dans une posi tion où l'air comprimé moteur arrivant dans la vanne-pilote 33 par l'orifice 33c est admis par l'intermédiaire du conduit 36 dans la partie du vérin 26 situé à droite du piston 26b. Ce dernier est alors déplacé vers la gauche et amène le clapet 27 de la vanne de remplissage 25 dans la position où il met la tubulure<I>25a</I> d'arrivée de la bière en communica tion avec la tubulure de sortie 25c et interrompt la communication entre les tubulures 25a et<I>25b.</I> La tubulure 25b est ainsi mise hors service et la bière est dirigée par la tubulure 25e vers la nouvelle cuve à remplir.
Par ailleurs, à l'appel du signal sonore produit par le sifflet 24, l'opérateur chargé de la surveillance de l'installation intervient comme suit 1. Il déplace la tuyauterie souple de remplissage reliée à la tubulure de sortie 25b de la vanne 25 de façon à l'amener de la cuve dont le remplissage vient d'être achevé dans une cuve vide.
2. Il branche le conduit détecteur de niveau 3 sur la nouvelle cuve en cours de remplissage et règle éventuellement la hauteur du niveau que doit atteindre la bière dans celle-ci.
3. Il fait basculer la vanne présélectrice 31 de façon à l'amener dans la position figurée en pointillé; correspondant à l'opération ultérieure de rem plissage.
La pression de pilotage ayant déterminé le fonc tionnement décrit plus haut du vérin de commande 26 de la vanne de remplissage 25 se trouve alors supprimée et le dispositif est prêt pour l'opération ultérieure de remplissage, qui aura lieu lorsque se produira une nouvelle impulsion pneumatique pro voquée par le régulateur buse-palette.
La pression de pilotage peut également être sup primée par un basculement de la vanne 28 à com mande manuelle amenant celle-ci dans la position représentée en pointillé sur la fig. 1. Ce basculement, qui met directement la vanne 28 en relation avec le conduit 20 d'air comprimé moteur peut être effec tué, par exemple, pour parfaire manuellement le remplissage d'une cuve en cas d'erreur de réglage du régulateur buse-palette, ou en cas de panne de ce dernier.
On conçoit aisément que le dispositif représenté à la fig. 1, dont le fonctionnement a été décru pour le cas d'opérations de remplissage, peut égale ment être appliqué à la commande d'opérations de vidange, le régulateur buse-palette étant alors réglé en fonction d'un niveau minimum et la vanne 25 étant agencée en conséquence.
Le schéma de la fig. 2 concerne une variante de réalisation des circuits de pilotage et de commande. Dans ce schéma, les circuits ont été seuls repré sentés à partir des points A et B où ils se raccor dent à l'ensemble constitué par le régulateur buse- palette et par la vanne-relais 18 représentés à la partie supérieure de la fig. 1, cet ensemble demeu rant inchangé. D'autre part, la vanne de remplis sage 25 associée au vérin de commande 26 a éga lement été omise, cette vanne pouvant être identique à celle de la fig. 1.
On voit donc en 20 le conduit d'air comprimé moteur destiné à actionner le vérin de commande 26 et en 21 le conduit d'air comprimé de signalisation partant de la vanne-relais 18. Le conduit 20, sur lequel est ici interposé un clapet 38, est raccordé par deux :branches symétriques 39, 40 aux deux cham bres situées de part et d'autre du piston 26b du vérin de commande 26. De son côté, le conduit 21 est relié au conduit 20 par une dérivation 41 sur laquelle est interposée une vanne à deux voies 42 à commande manuelle, qui est normalement fermée.
Le même conduit 21 est en outre relié par une seconde dérivation 43 à une vanne à deux voies 44 normalement fermée, laquelle est branchée sur le conduit d'air comprimé moteur 20 et est agencée pour actionner un sifflet 45. La dérivation 43 est reliée d'autre part à une vanne à deux voies 46 normalement ouverte dont la fonction sera indiquée ci-après. Le conduit 21 aboutit enfin, à travers une vanne à trois voies 47, à une vanne à deux voies 48 normalement fermée.
La vanne 46 normalement ouverte est insérée sur un conduit 49 qui, d'une part, aboutit à la vanne à trois voies 47 et, d'autre part, est raccordée à la branche 39 du conduit d'air comprimé moteur com mandant le vérin 26.
La vanne 47 est normalement ouverte dans le sens du conduit 21 et sa troisième voie, normale ment fermée, est reliée à une vanne à trois voies 50 disposée en série avec la vanne 48 sur un conduit 51. Ce dernier est relié, d'une part, nu conduit 20 d'air comprimé moteur et aboutit, d'autre part, à une vanne à trois voies 52 interposée sur la bran che 39 de ce dernier. La vanne à trois voies 50 est normalement ouverte dans le sens du conduit 51 et sa troisième voie, s'ouvrant à l'air libre, est norma lement fermée. De part et d'autre de la vanne 48, le conduit 51 est relié à une vanne à deux voies 53 normalement fermée, disposée en parallèle avec la vanne 48 et qui est reliée par un conduit 49' au conduit 49.
Le conduit 51 est enfin relié par une dériva tion 51'à une vanne à trois voies 54 interposée sur la branche 40 du conduit d'air comprimé moteur: La vanne 52 est normalement fermée -dans le sens de la branche 39, sa troisième voie étant alors ouverte à l'air libre. De son côté, la vanne 54 est normalement ouverte dans le sens de la branche 40, sa troisième voie étant fermée.
Pour rendre plus claire la description du fonc tionnement du dispositif pneumatique ainsi constitué, les sens dans lesquels les diverses vannes qui le composent- sont normalement ouvertes et normale ment fermées ont été indiqués, pour chaque vanne, sur le schéma de la fig. 2, par les symboles NO et NF. Ce fonctionnement est le suivant On peut obtenir une impulsion fugitive ou per manente soit par la pression produite dans le conduit 21 sous l'effet du fonctionnement automatique du régulateur buse-palette décrit en regard de la fig. 1,
soit au moyen d'une intervention manuelle ouvrant la vanne 42 normalement fermée.
D'autre part, la pression de l'air comprimé moteur règne .en permanence dans le conduit 20. Initialement, en l'absence d'impulsion, l'état des divers éléments du dispositif est le suivant : les vannes 46, 44, 48 et 50 ne sont pas alimentées par le circuit d'impulsion 21-43 et demeurent au repos. La pression de l'air comprimé moteur agit au travers de la vanne 54 normalement ouverte pour maintenir le piston 26b du vérin 26 dans la position figurée au dessin, tandis que la vanne 52 maintient la cham bre du vérin située à gauche du piston 26b à la pression atmosphérique. Les vannes 47 et 53 ne sont pas alimentées et demeurent également au repos.
Lorsqu'une première impulsion (que l'on suppose fugitive) se produit, le circuit 21-43 alimente en air comprimé les vannes 44, 46 et 48. La vanne 44 s'ouvre et met le sifflet 45 en action, la vanne 46 se ferme et la vanne 48 s'ouvre, alimentant ainsi en air comprimé les vannes 52 et 54.
La vanne 52 s'ouvre et la vanne 54 se ferme, ce qui a pour effet de déplacer vers la droite le piston 26b du vérin 26 commandant la vanne de remplissage 25 représentée à la fig. 1, la chambre située à droite du piston 26b étant mise en communication avec l'atmosphère par la vanne 54. La vanne 52 ouverte alimente égale ment la vanne 53 qui assure ainsi Pauto-alimentation puisque la vanne 48 se ferme lorsque l'impulsion disparaît.
La vanne 46 qui s'ouvre quand l'impul sion a disparu assure l'alimentation de la vanne 47, laquelle s'ouvre dans la direction de la vanne 50 et change automatiquement la direction de la- pro- @chaine impulsion à venir de la vanne 48 vers la vanne 50.
Lorsqu'une seconde impulsion (également sup posée fugitive) se produit, le circuit 21-43 alimente donc en air comprimé les vannes 44, 46 et 50. La vanne 44 s'ouvre et met de nouveau le sifflet 45 en action, la vanne 46 se ferme et la troisième voie normalement fermée de la vanne 50 s'ouvre, inter rompant ainsi l'alimentation des vannes 52 et 54 dont elle assure la décompression.
Les vannes 52 et 54 reviennent alors- à leur état initial de repos figuré au dessin et _déterminent le déplacement du piston 26b du vérin 26 vers la gauche, la vanne 52 décomprimant la chambre gauche du vérin et 6ga- lement les vannes 53 et 47 puisque la disparition de l'impulsion a provoqué l'ouverture de la vanne 46. La vanne 47, revenue à sa position initiale d'ouver ture, rétablit donc la direction de la prochaine impulsion à venir de la vanne 50 vers la vanne 48.
Les conditions initiales étant ainsi rétablies, la troisième impulsion aura le même effet que la pre mière, après quoi la quatrième impulsion aura le même effet que la seconde et ainsi de suite, les impulsions successives, fugitives ou non, permettant d'alterner et de maintenir, par la pression de l'air comprimé moteur, la position du vérin et,
par con- séquent, de la vanne à liquide commandée par ce dernier.
Il est à remarquer qu'à l'appel sonore du sif flet 45 mis en action à chaque impulsion, l'opérateur aura à exécuter les mêmes manoeuvres que celles qui ont été décrites pour le dispositif représenté à la fig. 1, à l'exception toutefois de la manoeuvre de présélection qui est assurée automatiquement par la vanne 47.
La vanne-relais pourra être agencée pour action ner, outre un organe de signalisation, ou concurrem ment avec cet organe, un dispositif d'enregistrement.