Appareil de commande pneumatique La présente invention concerne un appareil de commande pneumatique, et notamment un appareil dans lequel on prévoit une fonction de commande secondaire ou limitative en plus de la commande principale ou primaire.
Bien qu'on connaisse des appareils de commande pneumatiques utilisant des commandes primaire et secondaire ou des commandes principale et limita tive, il est généralement nécessaire de prévoir des connexions de tube ou des conduites complexes pour les régulateurs respectifs pour actionner les dispositifs limiteurs à partir de la pression de branchement du régulateur principal. La présente invention se propose de fournir un appareil de commande pneumatique qui est simplifié sous ce rapport.
Suivant la présente invention, un appareil de com mande pneumatique comprend une source de pres sion pneumatique qui alimente en air comprimé par l'intermédiaire d'un étranglement une conduite de commande commune, une série de régulateurs pneu matiques dont chacun est associé à un détecteur d'état individuel sensible à un changement de la valeur d'un état physique, comme la température, la pression ou l'humidité, et dont chacun est relié par un branche ment de conduite d'air individuel à la conduite de commande commune,
et un dispositif de sortie ou de manoeuvre pneumatique au moins relié par un autre branchement de conduite d'air à ladite conduite com mune et agencé pour être actionné suivant les chan gements de la pression régnant dans la conduite com mune provoqués par les régulateurs en réponse aux changements détectés par leurs détecteurs d'état, cha cun des régulateurs fonctionnant avec une caracté ristique de réaction de force et étant réglé pour une gamme de fonctionnement différente des gammes de fonctionnement des autres régulateurs.
Dans la forme de réalisation préférée, chacun des régulateurs est du type à soupape d'échappement d'air à ajutage à clapet, et il existe une gamme de fonc tionnement normale dans laquelle tous les régulateurs, à l'exception d'un régulateur principal, ont leur sou pape d'échappement d'air fermée et des limites de fonctionnement ou points de déclenchement à chacun desquels un régulateur individuel, dont la soupape d'échappement est normalement fermée, reprend la commande en ouvrant sa soupape qui provoque la fermeture de la soupape d'échappement du régula teur principal. La caractéristique de fonctionnement à réaction des régulateurs peut être obtenue en utilisant des soupapes à ajutage à clapet ayant des embou chures d'ajutage de grande surface en comparaison de la surface de l'étranglement susmentionné.
D'autres avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est un schéma d'un appareil de com mande pneumatique du type classique antérieur ; la fig. 2 est un schéma d'un appareil de com mande pneumatique suivant l'invention; la fig. 3 est un schéma d'un régulateur comme celui qui peut être utilisé dans l'appareil de la fig. 2, et la fig. 4 montre l'application pratique de l'appareil à une commande de ventilateur.
Le procédé permettant de réaliser des fonctions de commande limitative ou secondaire dans des cir cuits de commande pneumatique est représenté sché matiquement sur la fig. 1, sur laquelle un régulateur principal 10 fournit un signal de sortie de branche ment par une conduite 12 et un étranglement 13 à un dispositif qui peut être actionné comme représenté par une soupape 15 à laquelle est associé un dispo sitif de manaeuvre pneumatique 16. Au circuit de commande est également relié par l'intermédiaire de la conduite 17, un ensemble de commande secondaire ou limitative du type à échappement, comme indiqué par le bloc 20.
Cet appareil comprend un ajutage 21 et un clapet 22 actionné par un appareil détecteur approprié, par exemple le détecteur thermique du type à tige et à tube représenté en 25. Le régulateur principal 10 est alimenté à partir d'une conduite d'alimentation 30 qui fournit l'alimentation en air pneumatique principale de l'appareil de commande.
Le régulateur principal ou primaire 10 présente un mécanisme à relais approprié et un appareil détec teur (non représenté), et le circuit ou conduite pneu matique de sortie 12 présente une pression qui est toujours réglée par le régulateur principal en fonc tion de l'état de l'appareil détecteur associé. La com mande du dispositif secondaire ou limiteur 20 est superposée au signal provenant du régulateur princi pal dans la conduite 12 sous la forme d'un échappe ment à partir de l'ajutage à clapet qui lui est relié et qui relâche la pression pour la ramener à celle établie dans la conduite de branchement 12 pour imposer une commande secondaire aux limites de fonctionnement au dispositif à actionner lorsqu'on le désire.
Ce type d'appareil est généralement limité à un seul régulateur secondaire. Lorsqu'un appareil supplémentaire est nécessaire, un agencement princi pal et un agencement principal adjoint auxquels sont reliées des conduites d'alimentation associées sont nécessaires pour fournir des signaux de sortie pneu matiques appropriés qui peuvent être réglés par le ou les régulateurs limiteurs de signaux. Par conséquent, la configuration de la canalisation devient complexe lorsque plus de deux régulateurs sont appliqués à une installation de commande pneumatique.
Dans ce type d'installation, le régulateur-limiteur laisse échapper l'air continuellement, et attendu qu'il est toujours relié à la conduite de branchement pro venant du régulateur principal, son effet doit être compensé par le régulateur principal pendant le fonc tionnement normal. Il est normalement réglé de façon que, lorsqu'une valeur prédéterminée de l'état détecté par le détecteur 25 est atteinte, le régulateur-limiteur a un effet qui est trop important pour que le régu lateur principal puisse le surpasser, et ainsi on obtient la fonction limitative.
Dans l'installation de commande pneumatique représentée sur la fig. 2, il existe une série de régu lateurs du type à échappement ayant chacun un fonc- tionnement du type à réaction. La conduite 35 d'ali mentation en air présente un étranglement 36 en série, l'étranglement ayant une surface choisie par rapport aux surfaces des ajutages respectifs des régulateurs du circuit de commande pneumatique de façon à pou voir obtenir le fonctionnement à réaction.
Chacun des régulateurs individuels du type à échappement 51, 52 et 53 est représenté sur la fig. 2 sans la partie détectrice du dispositif, étant donné qu'elle peut avoir de nombreuses formes différentes. Un exemple d'un tel dispositif est représenté en détail sur la fig. 3, qu'on décrira plus loin.
Chaque régulateur du type à échappement com prend un corps 38 présentant un siège de soupape ou ajutage de grande surface 40, l'ajutage ou siège étant associé à un clapot 42 qui pivote sur le dispo sitif ou qui est fixé d'une autre façon appropriée au corps 38 en vue d'un mouvement par rapport à l'aju- tage ou siège 40. Un ressort de tension 54 contenu dans la chambre 39 de l'ajutage agit sur le clapet 42. Au ressort est associé un moyen de réglage 41 pour faire varier la force du ressort à des fins de réglage.
Chacun des régulateurs de ce type est relié par une conduite 45 à une conduite commune 48 s'éten dant vers l'étranglement 36 et la conduite d'alimen tation 35. Une conduite de branchement 49 relie un dispositif à faire fonctionner à la conduite 48 dans une position située entre l'étranglement 36 et le bran chement 45 le plus rapproché.
Sur la fi.. 3, on a représenté un régulateur du type à échappement dans lequel le clapet 42 est un élément en forme de plaque élastique plane fixé au corps de la soupape en 44 par une vis 46. L'entrée de la chambre 39 de l'ajutage présente un évidement 58 comportant un filtre 59. Un ressort de compres sion 54 applique une force vers le haut contre le côté inférieur du clapet 42 en association avec la pression d'air qui s'y exerce et agit à l'encontre de la force d'entrée appliquée à partir de la partie détectrice de l'appareil, comme on le décrira plus loin. L'agence ment du ressort diffère de celui de la fig. 2 sur laquelle on utilise un ressort de tension.
Le clapet 42 de la fi g. 3 est associé à un moyen de réglage du ressort 54 qui diffère de celui repré senté sur la fi-. 2. Ainsi, au clapet est fixé un man chon à rebord 55 présentant une ouverture taraudée 60 dans laquelle est vissé un bouchon de réglage 62 qui constitue également un goujon de butée s'ap puyant contre un élément élastique mobile 65 d'un élément de dilatation 70 auquel sont fixés un bâti en forme de cuvette 71 et un diaphragme souple 72 pour définir une chambre motrice avec un goujon de butée 74 fixé au diaphragme et s'appuyant vers le bas contre l'élément élastique 65.
L'ensemble de l'élément de dilatation est monté dans une enveloppe supérieure 78 du régulateur, l'enveloppe présentant une plaque de support interne 79 et s'ajustant par son extrémité inférieure sur le corps 38 de la soupape du régulateur. Une ouverture 80 ménagée dans la plaque 79 permet le passage du goujon de butée 62 pour venir au contact de l'élément élastique 65 de l'élément de dilatation.
A l'élément de dilatation est relié un tube capillaire 82 et une ampoule 85 cons tituant un dispositif sensible à la température com mandant la soupape à clapet par l'intermédiaire de l'élément de dilatation 70 en appliquant une force d'entrée au clapet 42 qui agit à l'encontre du ressort et de la pression pneumatique agissant sur le côté inférieur du clapet.
Le clapet 42 pourrait naturellement être actionné par une timonerie appropriée à partir d'un détecteur de température à tige et tube du type représenté sché matiquement sur la fig. 1. L'utilisation d'un ajutage de grande surface, où le rapport de la surface de l'ajutage 40 à celle de l'étranglement 36 de la con duite est important, par exemple supérieur à 100 : 1, fournit un type de fonctionnement à réaction dans lequel chaque dispositif de commande d'échappement est équilibré par une force.
Ceci permet de relier en commun tous les ajutages par une seule conduite avec la conduite d'alimentation 35 par l'intermédiaire de l'étranglement 36 et avec le dispositif 50 ou les dis positifs à faire fonctionner.
Si l'un des régulateurs, comme le régulateur prin- cipal qui pourrait être le régulateur 51 de la fig. 2, est réglé pour être équilibré à une certaine pression, les régulateurs restants 52 et 53 sont réglés pour être équilibrés à des pressions supérieures à cette pression d'équilibre du régulateur 51.
Alors, les régulateurs restants 52 et 53 sont habituellement fermés d'une façon étanche pendant la gamme de fonctionnement normale de la commande du dispositif 50. C'est-à- dire que leurs clapets sont maintenus en position abaissée contre les ajutages respectifs, les forces appliquées par les éléments élastiques externes 65 étant supérieures aux pressions s'exerçant sur les côtés inférieurs des clapets 42. La position fermée de chacune des soupapes des régulateurs 52 et 53 existe tant que la pression régnant dans la conduite 48 est réglée et est maintenue au-dessous des niveaux établis des régulateurs 52 et 53.
Si la pression régnant dans la conduite 48 ou la pression de sortie augmente en raison du fonctionne ment du régulateur 51 de façon qu'elle pénètre dans la gamme de fonctionnement de l'un ou l'autre des régulateurs 52 et 53, la force s'exerçant sous le clapet du régulateur dont la gamme est atteinte a tendance à surmonter la force d'entrée ayant tendance à main tenir le clapet en position fermée de façon que l'une des commandes supplémentaires soit mise en action lorsque l'ajutage à clapet de commande respectif est ouvert.
Ceci fournit une pression limite et une action limitative sur le fonctionnement du régulateur 51 ; attendu qu'il augmente la pression en fermant son ajutage, l'ouverture de l'un des ajutages à clapet supplémentaires, et par suite, la chute de pression, le contraignent à se fermer entièrement en le lais sant ainsi hors d'état de commander ou au repos. Les régulateurs supplémentaires 52 et 53 limitent par conséquent la pression de commande lorsque leurs gammes de fonctionnement sont atteintes, et cette action empêche une augmentation supplémen taire quelconque de la pression dans la conduite 48.
Les détecteurs fournissant les signaux externes aux régulateurs peuvent être agencés pour détecter divers états comme la température, la pression, l'humidité, etc. On peut relier un nombre quelconque de détecteurs et de régulateurs à la conduite commune et tous peuvent être réglés pour différentes limites ou gammes de fonctionnement. Pour une fonction limi tative normale, si la valeur limite de l'état en cours de détection est atteinte à l'un quelconque des détec teurs secondaires,
le régulateur secondaire ou limiteur de ce détecteur reprend la commande, en ouvrant son ajutage à clapet. Ceci a tendance à empêcher un chan gement supplémentaire, dans le même sens, de l'état en cours de détection. On peut également prévoir un agencement par lequel un dispositif d'avertissement est actionné.
Sur la fig. 4, on a représenté l'appareil de com mande pneumatique appliqué comme un régulateur de ventilation. Le ventilateur présente une enveloppe 102 avec une grille 103 réservée à l'air frais, une grille 104 réservée à l'air de retour, et une grille d'évacuation 105 à l'extrémité opposée de l'enve loppe. Dans l'enveloppe 102, est disposé un échan geur de chaleur ou serpentin 110 par lequel s'écoule un milieu fluide chaud à partir d'une conduite 112 sous la commande d'une soupape 114 reliée à la conduite.
L'écoulement de l'air dans l'enveloppe est réglé par deux lames de registre 118 actionnées par l'intermédiaire d'une timonerie appropriée 120 par un dispositif de man#uvre 122. Un ventilateur 125 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe.
La commande des registres et de l'écoulement du liquide dans le serpentin d'échange de chaleur est effectuée au moyen de l'installation pneumatique de réglage de température suivant l'invention ; elle pré sente un régulateur principal 130 sensible au détec teur de température ambiante 186 du type à ampoule. Le régulateur 130 est relié à une conduite de com mande pneumatique 135 présentant un étranglement 136 et recevant l'air par l'intermédiaire d'une con duite d'alimentation 140.
La conduite de commande 135 est reliée à un régulateur limiteur de basse tem pérature 150 qui est un régulateur limiteur du type à échappement d'équilibre de force, son élément 152 détecteur de température étant disposé sous la grille d'évacuation 105 du ventilateur pour détecter la température de l'air d'évacuation. En plus du régula teur limiteur 150, un second régulateur-limiteur de basse température 165 est relié à la conduite 135, analogue à l'ensemble 150 et son détecteur de tempé rature 166 est disposé près de l'entrée d'air frais 103.
Deux dispositifs de manceuvre pneumatique sont reliés à la conduite 135, un dispositif de manoeu- vre 170 servant à actionner la soupape 114 située dans la conduite 112 du fluide d'échange de chaleur, en ouvrant cette soupape lors d'une diminution de la pression de commande régnant dans la conduite d'air, tandis que le second dispositif de manaeuvre 175 actionne les registres 118 de l'enveloppe 102,
en fer mant le registre d'air frais et en ouvrant le registre d'air de retour lors d'une diminution de la pression de commande régnant dans la conduite d'air au- dessous d'une valeur prédéterminée. Au dispositif de manceuvre 175 est également relié un relais limiteur électrique 180 qui est connecté électriquement par des conducteurs 182 au moteur électrique du ventilateur <B>125.</B> Le relais électrique 180 fonctionne comme com mande limitative supplémentaire du dispositif de man#uvre des registres pour réduire la pression d'air de commande en cas de défaillance de <RTI
ID="0004.0006"> l'alimentation électrique du ventilateur et provoque le déplacement des registres dans une position dans laquelle l'entrée d'air frais est fermée.
L'ampoule détectrice de température 186 du régulateur principal 130 est disposée dans l'espace à chauffer ou dans la conduite d'air de retour de l'enveloppe mélangeuse 102 pour détecter efficace ment la température ambiante. Ce régulateur est agencé de façon qu'il provoque l'ouverture de la sou pape 114 et le fonctionnement du dispositif 122 de man#uvre des registres dans une position dans laquelle le registre d'air frais est fermé, en provoquant une diminution de la pression d'air de commande lors de la détection d'une chute normale de la température ambiante.
Pendant ce fonctionnement, les ajutages à clapet des régulateurs 150, 165 restent fermés tant que les conditions limites de température qu'ils détec tent ne sont pas atteintes. Lorsque l'une ou l'autre condition limite est atteinte, le régulateur 150 d'air d'évacuation ou le régulateur 165 d'air d'admission se substitue au régulateur principal<B>130</B> et limite la pression dans la conduite d'air de commande 135 pour provoquer un fonctionnement prédéterminé des dispositifs de manoeuvre, c'est-à-dire la soupape et le moteur 170 et/ou le moteur 122 de commande des registres.
Par exemple, au cas où, pendant le fonctionne ment normal de l'appareil, le détecteur d'air frais détecte un air extrêmement froid nécessitant une action pour empêcher la congélation du serpentin, ce régulateur établit une pression de commande sus ceptible de fermer le registre d'air frais. Ce fonc tionnement peut être amorcé par le détecteur d'air d'évacuation ainsi que par l'ouverture de la soupape 114 si on le désire, dans le but d'empêcher l'évacua tion de l'air désagréablement froid dans l'espace à air conditionné.
Ainsi, au cours du fonctionnement normal de l'appareil, les régulateurs-limiteurs ne seraient réglés que pour des conditions de température minima et ne commanderaient et n'agiraient sur la soupape et les moteurs de commande des registres que lorsque les conditions minima pour lesquelles ils sont réglés sont atteintes.
Les régulateurs 150, 165 peuvent également répondre à une augmentation de la pression de la conduite d'air de commande pour établir une limite de cette pression autrement que par le fonctionnement de leurs détecteurs de température. Ceci fournit une protection à l'encontre d'un mauvais fonctionnement du régulateur principal 130 qui laisserait monter la pression au-delà de la gamme de commande normale.
On peut également utiliser un appareil suivant l'invention avec des installations indicatrices comme des systèmes d'alarme en cas d'incendie, dans les- quelles chaque détecteur est réglé à un niveau de pression différent de façon qu'il puisse fournir sélec tivement des signaux de pression de sortie différents à un indicateur pour montrer à la fois le moment où un détecteur a fourni une réponse et à quel endroit le détecteur se trouve.