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La présente invention se rapporte aux relais électrohydrauli- ques ou électropneureatiques qui, établis pour transformer en impulsions hydrauliques ou pneumatiques des impulsions produites par la variation d'une grandeur à régler par rapport à sa valeur de réglage, reçoivent à cet effet un fluide sous pression de préférence constante et transmettent ensuite le même fluide aux organes correcteurs de réglage (servo-moteurs) à une pression modulée en dépendance des impulsions électriques reçues, par le jeu de deux soupapes électro-magnétiques qui contrôlent respectivement l'augmentation et la diminution de cette pression dans la partie du circuit comprise entre elles.
Le relais qui fait l'objet de la présente invention est plus particulièrement destiné à la régulation automatique de températures élevées, telles qu'elles se présentent dans le chauffage d'un four.
L'invention a pour objet un relais pyrométrique transformant en variations de pression d'un fluide, des impulsions électriques résultant de variations de température, et recevant à cet effet un fluide sous pression puis modulant la pression de ce fluide, en fonction des impulsions électriques reçues, par le jeu de deux soupapes électro-magnétiques contielant respectivement l'augmentation et la diminution de, cette pression dans la partie du circuit comprise entre elles, ce relais est caractérisé par le fait qu'il comprend un pont de Wheatstone entre deux sommets duquel est inséré, un relais électrique d'équilibre commandant l'ouverture de l'une quelconque des dites soupapes, l'un des dits sommets étant la jonction de deux branches du pont alimentées en série par une source de courant continu,
le pont comportant de plus une résistance thermo sensible et un rhéostat de réglage, deux des branches adjacentes du pont étant réunies par un potentiomètre modifiant la résistance d'une branche par rapport à l'autre, le dit potentiomètre étant asservi aux variations de la pression modulée du dit fluide, par l'intermédiaire d'un organe sensible à la pression.
L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails, en se référant à deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins.
Les fig. 1 et 2 sont des schémas des deux modes de réalisation selon l'invention.
Sur la fig. 1, 1 et 2 désignent deux soupapes électromagnétiques qui contrôlent respectivement l'admission d'air comprimé dans le circuit de réglage et l'échappement de l'air sous pression modulée dans l'atmosphère. La partie du circuit pneumatique comprise entre les deux soupapes est reliée d'une part, par un conduit 3, au servo-moteur de régulation (non représenté) et d'autre part, par un conduit 4, à un soufflet 5 d'asservissement.
Les deux soupapes 1 et 2 sont alimentées par une source de courant 6 indépendante.
Le soufflet 5 contrôle la position du curseur d'un potentiomè- tre d'asservissement 7 dont les deux branches constituent deux branches voisines d'un pont de Wheatstone.
Les deux branches du potentiomètre sont shuntées en A à l'aide de shunts atténuateurs séparés 8 et 9 et sont montées en série, l'une avec une résistance de protection 10 et un rhéostat de réglage de l'asservissement 11, l'autre avec une résistance de protection 12 et un rhéostat de réglage d'asservissement 13.
Les deux rhéostats 11 et 13, qui sont jumelés de manière à être manoeuvrés simultanément, sont reliés aux extrémités C et C' des deux autres branches, réunies en B, du pont de Wheatstone et alimentés par une source de courant continu 14.
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Dans l'une de ces branches du pont est insérée une résistance réfractaire 15 à haut coefficient thermique négatif. Cette résistance, qui diminue très rapidement lorsque la température à laquelle elle est portée augmente, est montée d'une part en parallèle avec un shunt atténuateur 16 destiné à la soustraire à des variations excessives qui résulteraient de variations de température importantes, et d'autre part en série avec une résistance de protection 17.
Dans l'autre de ces branches du pont sont insérés, montés en série, un rhéostat de réglage de la température 13 et une résistance de protection 19.
Entre les deux sommets opposés A et B du pont est inséré un relais électrique d'équilibre 20 comportant un contact inférieur 21 relié à la soupape d'échappement 2 et un contact supérieur 22 relié à la soupape d'admission 1.
Lorsque les deux soupapes électro-magnétiques 1 et 2, qui ne sont jamais ouvertes simultanément, se trouvent simultanément fermées, la pression qui règne dans la partie du circuit pneumatique comprise entre ces deux soupapes demeure constante. Cettepression modulée augmente par contre lorsque la soupape d'admission 1 est ouverte et diminue lorsque c'est la soupape d'échappement 2 qui s'ouvre à son tour.
Ces variations de pression modulée sont transmises simultanément au servo-moteur et au soufflet 5 qui commande le potentiomètre 7; c'est donc cette pression modulée qui détermine l'importance respective des résistances des deux premières branches du pont de Wheatstone.
Supposons à titre d'exemple le relais qui vient d'être décrit appliqué à la régulation du chauffage d'un four, et que le servo-noteur sur lequel agit la pression modulée commande une soupape d'admission de combustible dans le four, cette soupape s'ouvrant progressivement lorsque la pression modulée diminue et se fermant, par contre, au fur et à mesure que cette pression augmente.
Le rhéostat de réglage de température 18 est réglé à une résistance correspondant à celle qu'atteindrait, à la température désirée, la résistance réfractaire à haut coefficient thermique négatif 15 shuntée par son shunt atténuateur 16; étant donné que cette résistance réfractaire possède un coefficient thermique négatif, il est évident que la résistance de réglage du rhéostat 18 est inférieure à la résistance à froid de 1' ensemble constitué par la résistance réfractaire 15 et son shunt atténuateur 16.
De cette manière, lorsque le four commence à être chauffé, la branche du pont de Wheatstone comprenant la résistance réfractaire 15 avec son shunt atténuateur 16 et la résistance de protection 17 possède, à froid, une résistance supérieure à celle de la deuxième branche du pont de Wheatstone constituée par le rhéostat de réglage de température 18 et la résistance de protection 19; de ce fait, le point B se trouve à un potentiel beaucoup plus positif que celui du point A et un courant circule de B en A en traversant le relais d'équilibre 20 qui ferme en conséquence son contact inférieur 21 en alimentant ainsi la soupape d'échappement 2 qui s' ouvre.
Le servo-moteur et le soufflet d'asservissement 5 se trouvent soumis de cette manière à une pression nulle d'air modulé, ce qui résulte, d'une part, en une ouverture maximum de la soupape d'admission de combustible dans le four et, d'autre part, en une position du curseur du potentiomètre d'asservissement 7 assurant à la résistance de la branche de ce potentiomètre reliée au pôle + sa valeur minimum.
Au fur et à mesure de l'échauffement du four, la valeur de la résistance réfractaire à haut coefficient thermique négatif 15 diminue et il en est de même de la résistance totale de la branche du pont de Wheatsto-
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ne dans laquelle elle se trouve insérée; de cette manière, le potentiel du point B devient de moins en moins positif par rapport à celui du point
A et l'intensité du courant traversant la bobine du relais d'équilibre 20 diminue en conséquence.
Il arrive ainsi un moment où cette intensité du courant traver- sant la bobine du relais d'équilibre 20 devient nulle, ce qui amène l'ou- verture du contact inférieur 21 de ce relais et la fermeture de la soupape d'échappement 2; la continuation du chauffage du four rend le potentiel du point B plus négatif que celui du point A et inverse le sens du courant dans la bobine du relais d'équilibre 20 - qui circule désormais de A en B - en fermant en conséquence le contact supérieur 22 de ce relais et en met- tant ainsi sous tension la bobine de la soupape d'admission 1 qui s'ouvre.
A ce moment, l'augmentation de la pression modulée agit simultanément sur le servo-moteur en provoquant ainsi une fermeture partielle de la soupape d'admission de combustible dans le four et sur le soufflet d'asservissement 5 en provoquant une diminution de la résistance de la branche du potentiomètre d'asservissement 7 reliée au pôle -; cette dernière manoeuvre contribue à rendre le potentiel du point A plus négatif qu'il ne l'était auparavant et à annuler ainsi à nouveau l'intensité du courant traversant la bobine du relais d'équilibre 20, de manière à ouvrir à nouveau le contact supérieur 22 de ce relais et à interrompre en conséquence le circuit d'alimentation de la bobine de la soupape d'admission 1 en fermant cette dernière.
Il découle de ce qui vient d'être dit qu'au fur et à mesure que le chauffage du four se poursuit, la soupape d'admission de combustible se ferme progressivement en réduisant ainsi l'apport de chaleur à ce four; étant donné, d'autre part, que les déperditions de ce dernier augmentent avec sa température, il arrive nécessairement un certain moment où cette augmentation des déperditions amène le flux calorifique perdu par le four à égalité avec le flux calorifique qui lui est fourni par le combustible (ce dernier flux ayant été d'ailleurs progressivement réduit par les fermetures successives de la soupape d'admission de combustible). A partir de ce moment, le flux calorifique fourni étant égal à celui qu'il perd, la température régnant à l'intérieur de ce four se stabilise à une certaine valeur.
Cette stabilisation de température est obtenue pour une position d'ouverture donnée de la soupape d'admission de combustible dans le four, c'est-à-dire pour une certaine valeur du flux calorifique qui lui est fourni (valeur qui est évidemment égale à celle du flux calorifique perdu par ce four à la température de stabilisation).
La course maximum du curseur du potentiomètre d'asservissement 7 correspond évidemment à la variation maximum de la pression d'air modulée agissant simultanément sur le soufflet d'asservissement et sur la soupape d'admission de combustible dans le four; cette même course maximum du curseur du potentiomètre d'asservissement 7 (ou, ce qui revient'ainsi au même, la course totale du servo-moteur commandant la soupape d'admission de combustible dans -Le four) correspond en même temps à une certaine variation de température à l'intérieur de ce four, généralement désignée sous le nom de "largeur de bande proportionnelle" ou "d'étendue de régulation".
Il est évident d'autre part que la variation de la température du four à partir du début de son chauffage jusqu'à sa température maximum d'équilibre se traduit par la variation maximum de la résistance de l'ensemble constitué par la résistance réfractaire 15 et par son shunt atténuateur 16 ou, en d'autres termes, par une variation maximum donnée du potentiel du point B qui fixe ainsi la variation moyenne du potentiel pour un échauffement donné quelconque du four.
Il s'ensuit que, si l'on désire réduire l'importance de la bande proportionnelle (c'est-à-dire l'importance des variations de température correspondant au déplacement maximum du curseur du potentiomètre d'asservissement 7), il faut réduire en conséquence
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les variations équivalentes du potentiel du point A; il suffit pour cela que la même course maximum du curseur du potentiomètre d'asservissement 7 corresponde à des variations de plus en plus faibles du potentiel du point A.
Ce résultat est obtenu en insérant simultanément en série avec les deux branches du potentiomètre d'asservissement 7 des résistances croissantes, ceci à l'aide d'une manoeuvre simultanée des curseurs jumelés des rhéostats de réglage de l'asservissement 11 et 13. Ce sont donc ces deux rhéostats jumelés qui permettent de régler à la valeur voulue l'importance de la bande proportionnelle ou, en d'autres termes, le degré d'asservissement.
En ce qui concerne le réglage de la température moyenne à laquelle le pyromètre régulateur maintient le four, ce réglage est obtenu, ainsi que nous l'avons déjà dit, par une manoeuvre appropriée du rhéostat de réglage de température 18.
Le relais qui vient d'être décrit est basé sur l'emploi d'une résistance réfractaire à haut coefficient thermique négatif, particulièrement sensible aux variations de température et dont il est indispensa- ble d'atténuer ainsi les variations si l'on désire opérer sur une échelle de température relativement étendue.
Rien ne s'oppose, bien entendu, à l'utilisation, au lieu de cette résistance à haut coefficient thermique négatif, d'une résistance ordinaire à coefficient thermique positif, linéaire et relativement faible.
Dans cette éventualité, le shunt atténuateur 16 devrait évidemment être supprimé et le branchement, à l'intérieur du pont, modifié en conséquence.
Sous ces quelques réserves de détail, le schéma reste entièrement valable dans le cas d'utilisationd'une résistance thermo-sensible absolument quelconque, le principe de fonctionnement du relais restant rigoureusement le même.
Bien entendu, ce qui vient d'être dit au sujet d'une commande électro-pneumatique pourrait aussi bien rappliquer à une commande électrohydraulique.
La fige 2 représente une variante de réalisation dans laquelle on a prévu la mesure et l'enregistrement des températures.
Sur cette fig. 2, 23 et 24 désignent les deux soupapes électromagnétiques qui, comme dans le cas de la fig. l, contrôlent respectivement l'admission d'air comprimé dans la partie du circuit entre les deux soupapes, et l'échappement de l'air sous pression modulé dans l'atmosphère.
L'air sous pression modulée agit à travers un conduit 25 d'une part sur un soufflet 26 d'asservissement, et, d'autre.'part, à travers un conduit 27, sur un appareil indicateur ou enregistreur à distance, et éventuellement régulateur, non représentés.
Les deux soupapes 23 et 24 sont alimentées par une source de courant 28 indépendante.
Le soufflet 26 contrôle, d'une part, la position du curseur d'une résistance variable 29, et, d'autre part, la position de l'aiguille 30 se déplaçant devant un cadran de lecture 31. L'aiguille 30 pourrait être remplacée par la pointe traceuse d'un appareil enregistreur.
La commande de l'ouverture et de la fermeture des soupapes 23 et 24 est assurée par un relais électrique d'équilibre 32, comportant un contact inférieur 33, relié à la soupape d'échappement 24, et un contact supérieur 34 relié à la soupape d'admission 23.
Le relais d'équilibre 32 est inséré en diagonale entre deux sommets D et E d'un pont de Wheatstone.
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Le sommet D du pont réunit deux branches constituées par des résistances fixes 35 et 36 alimentées, en série, par une source de courant continu 37.
Le sommet E réunit les deux autres branches du pont, constitu- ées l'une par une résistance fixe 38, l'autre par une résistance réfrac- taire à haut coefficient thermique négatif 39 shuntée par un potentiomè- tre atténuateur 40 avec lequel est montée, en série, la résistance varia- ble 29.
Le relais ainsi constitué fo ctionne comme suit :
Toute augmentation de la température à laquelle se trouve por- tée la résistance réfractaire 39 produit une diminution de cette résistan- ce et, par conséquent, de celle de l'ensemble qu'elle constitue avec la branche .du potentiomètre atténuateur 40 qui la shunte; ceci conduit à son tour en une diminution correspondante de la résistance totale du potentiomètre atténuateur 40 et, par conséquent, de celle de toute la branche du pont de Wheatstone dans laquelle il se trouve inséré (la position du curseur de la résistance d'asservissement 29 n'ayant subi jusqu'ici aucune modification et l'indication du pyromètre restant ce qu'elle était auparavant).
De cette manière, le potentiel du point E devient plus négatif qu' il ne l'était auparavant et, le point D conservant un potentiel constant, plus positif dans ce cas que celui du point E, un courant de déséquilibre circule de D en E à travers le relais d'équilibre 32 qui ferme son contact inférieur 33 et ouvre ainsi la soupape d'échappement 24 en diminuant, en conséquence, la pression modu ée s'exerçant à la fois sur le second indicateur ou enregistreur alimenté à distance par le conduit 27 et sur le soufflet d'asservissement 26.
Ce soufflet d'asservissement agit, d'une part, sur l'aiguille indicatrice ou la plume enregistreuse 30 de manière à la déplacer devant l'échelle ou sur le diagramme 31 en indiquant une température supérieure à celle indiquée précédemment, d'autre part, dans le sens de l'augmentation sur la résistance d'asservissement 29, de manière à compenser la diminution de la résistance réfractaire 39 consécutive à l'augmentation de la température à laquelle elle se trouve portée, et ceci jusqu'à rétablissement de l'équilibre et coupure du contact inférieur 33 du relais d'équilibre 32 avec, comme résultat, une nouvelle fermeture de la soupape d'échappement 24. Le fonctionnement serait évidemment l'inverse dans le cas d'une diminution de la température à laquelle se trouve portée la résistance réfractaire 39,
seule la soupape électro-magnétique d'admission 23 étant mise en jeu dans cette éventualité.
On voit ainsi que chaque variation de la température mesurée par la résistance réfractaire à haut coefficient thermique négatif 39 donne lieu à un déséquilibre du pont de Wheatstone qui est rétabli par une modification correspondante de la pression modulée d'air ayant pour double effet d'agir en conséquence, d'une part sur un indicateur ou enregistreur à distance, et éventuellement un régulateur, d'autre part sur le soufflet d'asservissement 26, ce dernier manoeuvrant à son tour, d'une part 1' aiguille indicatrice ou la plume enregistreuse du pyromètre 31, et d'autre part, le curseur de la résistance d'asservissement 29 afin de rétablir 1' équilibre précédemment rompu.
REVENDICATIONS.
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