FR2609519A1 - Flow regulating valve with input and output pressure measurers - Google Patents

Abstract

A flow regulating system has a valve (10) located in a flow line with an opening varied to maintain a required flow. The valve opening is monitored (18), together with the pressure drop across the valve (22,26). The transducer signals are multiplexed (30) and are converted to digital force (32) to supply a microcomputer (34). The microcomputer compares the processed paramet parameters with values stored in a memory. This provides a correcting command to the actuator (16) of the valve to achieve a specific flow rate. A correction stage (42) allows the values to be changed for different fluids.

Description

L'invention concerne une soupape régulatrice de débit avec un alésage et clapet fonctionnant avec ce dernier. The invention relates to a flow control valve with a bore and a valve operating therewith.

Les débits peuvent par exemple être mesurés au moyen d'un diaphragme de débitmètre. Cependant les diaphragmes ne peuvent être utilisés que dans un nombre restreint de domaines et présentent des caractéristiques de construction supplémentaires. For example, flow rates can be measured using a flow meter diaphragm. However, diaphragms can only be used in a limited number of areas and have additional construction features.

De ce fait, l'invention prévoit d'utiliser la section transversale de l'ouverture de la soupape comme diaphragme de débitmètre et de modifier la position définie du clapet pour laquelle le débit souhaité est obtenu. Therefore, the invention provides for using the cross section of the valve opening as a flow meter diaphragm and for modifying the defined position of the valve for which the desired flow is obtained.

Suivant l'invention, on propose donc de régler la position du clapet par rapport à l'alésage de la soupape en fonction du débit donné et de la pression différentielle qui apparaît à la soupape. According to the invention, it is therefore proposed to adjust the position of the valve relative to the bore of the valve as a function of the given flow rate and the differential pressure which appears at the valve.

La position du clapet par rapport à l'alésage et, en conséquence, à la section transversale d'ouverture de la soupape peut être modifiée, par exemple, au moyen d'un aimant, d'un moteur, d'un moteur pas-à-pas ou encore manuellement, la position respective du clapet pouvant être mesurée à l'aide d'un détecteur d'angle d'orientation dans des soupapes à clapets rotatifs, ou un capteur de translation dans les soupapes à siège ou clapet. The position of the valve in relation to the bore and, consequently, to the opening cross section of the valve can be changed, for example, by means of a magnet, a motor, a step motor. step-by-step or even manually, the respective position of the valve being able to be measured using an orientation angle detector in rotary valve valves, or a translation sensor in seat or valve valves.

Dans le cas présent, on entend par alésage de la soupape, la section transversale de passage prévue à la construction. In the present case, the term “bore of the valve” is understood to mean the cross section of passage provided for during construction.

La soupape est, de préférence, pourvue de deux manomètres servant à mesurer la pression à l'entrée et à la sortie de la soupape et peut, en outre, être équipée de deux thermomètres servant à mesurer la température à l'entrée et à la sortie à la soupape, ce qui permet de pouvoir tenir compte de variations de la viscosité du milieu en circulation en fonction de la température. The valve is preferably provided with two pressure gauges used to measure the pressure at the inlet and at the outlet of the valve and can furthermore be equipped with two thermometers used to measure the temperature at the inlet and at the outlet. outlet to the valve, which allows variations in the viscosity of the circulating medium to be taken into account as a function of temperature.

Suivant un procédé préféré de commande d'une telle soupape régulateur de débit, la valeur réelle de la position du clapet ainsi que la pression du milieu à l'entrée et à la sortie de la soupape sont mesuréees et la pression différentielle formée de ces pressions, la valeur de consigne du débit, la pression différentielle ainsi que la valeur réelle de la position du clapet sont introduites dans un ordinateur, dans lequel pour des débits donnés sont mémorisées les diverses pressions différentielles ainsi que les positions correspondantes du clapet. Ensuite, les valeurs introduites sont comparées aux valeurs mémorisées par l'ordinateur et, en cas de divergence entre la valeur réelle de la position du clapet et la valeur de consigne de celle-ci, l'ordinateur délivre à la soupape un signal de réglage afin de modifier la position du clapet.Le cas échéant, les températures du milieu mesurées à l'entrée et à la sortie de la soupape, sont introduites dans l'ordinateur et un signal de correction est engendré quand ces valeurs réelles s'écartent des valeurs de consigne mémorisées dans l'ordinateur, ce signal de correction de la température étant superposé au signal de réglage. According to a preferred method of controlling such a flow regulating valve, the actual value of the valve position as well as the pressure of the medium at the inlet and at the outlet of the valve are measured and the differential pressure formed from these pressures. , the flow rate setpoint, the differential pressure as well as the actual value of the valve position are entered into a computer, in which, for given flow rates, the various differential pressures as well as the corresponding valve positions are stored. Then, the values entered are compared with the values memorized by the computer and, in the event of a discrepancy between the actual value of the valve position and the set value of the latter, the computer delivers a setting signal to the valve. in order to modify the position of the valve. If necessary, the temperatures of the medium measured at the inlet and outlet of the valve are entered into the computer and a correction signal is generated when these actual values deviate from the setpoints stored in the computer, this temperature correction signal being superimposed on the adjustment signal.

Ainsi, le signal de réglage et le signal de correction de la température sont délivrés à la soupape afin de modifier en conséquence la position du clapet et, ainsi, la section transversale de l'ouverture de la soupape. Thus, the adjustment signal and the temperature correction signal are supplied to the valve in order to consequently modify the position of the valve and, thus, the cross section of the opening of the valve.

L'ordinateur peut, en outre, être équipé d'un commutateur de correction du milieu qui tient compte des différents milieux et donc des différentes viscosités de ces derniers, en apportant, le cas échéant, un signal de correction en fonction du milieu à l'ordinateur, ce signal étant superposé au signal de réglage qui est engendré dans l'ordinateur. The computer can, moreover, be equipped with a medium correction switch which takes into account the different media and therefore the different viscosities of the latter, by providing, if necessary, a correction signal as a function of the medium to the computer, this signal being superimposed on the adjustment signal which is generated in the computer.

A titre d'exemple, un exemple de réalisation de l'invention sera décrit en relation avec les dessins, dans lesquels:
la Fig. 1 montre schématiquement, sous forme d'une courbe, la relation entre la position du clapet et le débit pour diverses pressions différentielles.By way of example, an exemplary embodiment of the invention will be described in relation to the drawings, in which:
Fig. 1 schematically shows, in the form of a curve, the relationship between the position of the valve and the flow rate for various differential pressures.

la Fig. 2 montre schématiquement une soupape régulatrice de débit et la structure du circuit permettant de commander cette soupape. Fig. 2 schematically shows a flow regulating valve and the structure of the circuit for controlling this valve.

On a déjà mentionné ci-dessus, qu'il y a, pour chaque différence de pression h p à la soupape, une position de clapet définie, permettant d'obtenir le débit souhaité Q. It has already been mentioned above, that there is, for each pressure difference h p at the valve, a defined valve position, making it possible to obtain the desired flow rate Q.

A partir de là, il est possible d'établir pour une soupape donnée une courbe caractéristique, tel que le montre la Fig. 1. From there, it is possible to establish a characteristic curve for a given valve, as shown in FIG. 1.

I1 est ensuite possible, à l'aide d'une telle courbe caractéristique de relever la position du clapet correspondant au débit souhaité, en fonction de la différence de pression respective b p. Si une telle courbe caractéristique est mise en mémoire dans un ordinateur électronique, les données mesurées comparées avec les données mémorisées et, en cas de divergence entre elles, un signal de réglage du clapet peut être engendré, lequel prédéfinit la position nécessaire du clapet en fonction de la différence de pression respective a p et du débit souhaité Q. It is then possible, using such a characteristic curve, to note the position of the valve corresponding to the desired flow rate, as a function of the respective pressure difference b p. If such a characteristic curve is stored in an electronic computer, the measured data compared with the stored data and, in the event of divergence between them, a valve adjustment signal can be generated, which predefines the necessary valve position in function the respective pressure difference ap and the desired flow rate Q.

De la même manière, on peut déterminer la variation de la viscosité en fonction de la température du milieu et la mettre en mémoire. In the same way, one can determine the variation in viscosity as a function of the temperature of the medium and store it in memory.

La Fig. 2 montre sous forme de bloc-diagramme un circuit de la commande d'une soupape 10. La soupape 10, resprésentée que de façon schématique, peut, par exemple, être une soupape rotative, une soupape à siège ou une soupape à clapet. Le milieu sous pression entre dans la soupape 10 par une conduite d'alimentation 12, et, ensuite, en sort vers l'utilisateur par une conduite d'évacuation 14. La soupape 10 est commandée au moyen d'un système de commande adéquat, par exemple d'une soupape pilote 16, qui est électromagnétîquement actionnée et à l'aide de laquelle on peut, par exemple, régler la position du clapetpar rapport au siège cu à l'alésage de la soupape. Fig. 2 shows in block diagram form a circuit for controlling a valve 10. The valve 10, shown schematically, can, for example, be a rotary valve, a seat valve or a flap valve. The pressurized medium enters the valve 10 via a supply line 12, and then leaves it towards the user via a discharge line 14. The valve 10 is controlled by means of a suitable control system, for example a pilot valve 16, which is electromagnetically actuated and with the aid of which it is possible, for example, to adjust the position of the valve in relation to the seat cu at the bore of the valve.

La soupape 10 est, en outre, munie d'un transducteur 18, c'est-à-dire d'un capteur qui mesure la position instantanée du clapet.The valve 10 is further provided with a transducer 18, that is to say a sensor which measures the instantaneous position of the valve.

Un manomètre 22 et un thermomètre 24 sont connectés à la conduite d'alimentation 12 et un manomètre 26 et un thermomètre 28 sont connectés à la conduite d'évacuation 14. A pressure gauge 22 and a thermometer 24 are connected to the supply line 12 and a pressure gauge 26 and a thermometer 28 are connected to the discharge line 14.

Le circuit 20 consiste en un multiplexeur 30, un convertisseur analogique-numérique 32, un microprocesseur 34, un convertisseur numérique-analogique 36, un convertisseur tension-courant 38, une mémoire 10 et un commutateur de correction du milieu 42. The circuit 20 consists of a multiplexer 30, an analog-digital converter 32, a microprocessor 34, a digital-analog converter 36, a voltage-current converter 38, a memory 10 and a medium correction switch 42.

Le circuit de commande fonctionne comme suit:
Le débit souhaité, par exemple le débit en litres/par unité de temps ou le volume en litres, est réglé au multiplexeur 30.The control circuit works as follows:
The desired flow rate, for example the flow rate in liters / per time unit or the volume in liters, is set at multiplexer 30.

En outre, les pressions et les températures mesurées par les manomètres 22, 26 et les thermomètres 24, 28 devant et derrière la soupape sont introduites dans le multiplexeur 30 par des liaisons 48. In addition, the pressures and temperatures measured by the pressure gauges 22, 26 and the thermometers 24, 28 in front of and behind the valve are introduced into the multiplexer 30 by connections 48.

Chaque position du clapet de la soupape 10 est transmise du transducteur 18 au multiplexeur 30 par la liaison 5û. Ces signaux sont transmis par le multiplexeur 30 au microordinateur 34, par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique 32 ou, le cas échéant, directement par l'intermédiaire d'une ligne de commande 52. Each position of the valve plug 10 is transmitted from the transducer 18 to the multiplexer 30 by the link 5u. These signals are transmitted by the multiplexer 30 to the microcomputer 34, via the analog-digital converter 32 or, if necessary, directly via a control line 52.

Les signaux sont évalués dans le microordinateur et comparés aux valeurs emmagasinées dans la mémoire 40, dans laquelle sont mémorisées, comme mentionné ci-dessus, les correspondances entre la pression différentielle d p, la température et la viscosité, d'une part, ainsi que la section transversale d'ouverture de la soupape, ou la position du clapet, d'autre part. The signals are evaluated in the microcomputer and compared with the values stored in the memory 40, in which are stored, as mentioned above, the correspondences between the differential pressure dp, the temperature and the viscosity, on the one hand, as well as the valve opening cross section, or valve position, on the other hand.

Suivant la grandeur de consigne, c'est-à-dire le débit voulu, le microprocesseur 34 détermine, à la suite de la comparaison des valeurs mesurées avec celles mémorisées dans la mémoire 40 ainsi qu'en fonction de la pression différentielle résultant de la soupape, la section transversale d'ouverture nécessaire de la celle-ci, c'està-dire la position du clapet nécessaire. Depending on the setpoint quantity, that is to say the desired flow rate, the microprocessor 34 determines, following the comparison of the measured values with those stored in the memory 40 as well as according to the differential pressure resulting from the valve, the necessary opening cross section of the latter, i.e. the position of the valve required.

Le microprocesseur 34 engendre alors un signal de réglage qui est appliqué par l'intermédiaire du convertisseur numérique-analogique 36 au convertisseur tension-courant 38, monté derrière celui-ci et dont la sortie est reliée à la soupape 16 par la liaison de commande 46. La soupape pliote règle la position du clapet prédéfinie par le signal de réglage et donc la section transversale d'ouverture souhaitée de la soupape, en déplaçant le clapet, ou en tournant un clapet rotatif. The microprocessor 34 then generates an adjustment signal which is applied via the digital-analog converter 36 to the voltage-current converter 38, mounted behind the latter and the output of which is connected to the valve 16 by the control link 46 The folding valve adjusts the position of the valve predefined by the adjustment signal and therefore the desired opening cross section of the valve, by moving the valve, or by turning a rotary valve.

Avec le commutateur de correction du milieu 42, il est possible de régler le milieu avec lequel la- soupape 10 est actionnée. Dans ce cas, le commutateur 42 donne un signal de correction à la mémoire 40, à laquelle il est connecté, pour tenir compte des viscosités différentes des divers milieux en circulation. With the medium correction switch 42, it is possible to adjust the medium with which the valve 10 is actuated. In this case, the switch 42 gives a correction signal to the memory 40, to which it is connected, to take account of the different viscosities of the various media in circulation.

Le dispositif d'affichage 44 connecté au microprocesseur 34 permet de représenter en numérique le débit de la soupape 10. The display device 44 connected to the microprocessor 34 makes it possible to represent the flow rate of the valve 10 in digital form.

Ainsi, il est possible de prédéfinir un certain débit de fluide et de le maintenir à la sortie de la soupape indépendamment des grandeurs pertubatrices, telles que des variations de pression de température et de viscosité. Thus, it is possible to predefine a certain flow rate of fluid and to maintain it at the outlet of the valve independently of the disturbing quantities, such as variations in pressure, temperature and viscosity.

Une dispersion des résultats des différents appareils ne peut avoir lieu, car le contenu de la mémoire comportant les grandeurs de compensations, est adapté à chaque soupape, c'est-à-dire qu'à chaque soupape est affectée une mémoire qui prend en considération les mesures et tolérances individuelles de ces dernières.  A dispersion of the results of the different devices cannot take place, because the content of the memory comprising the compensation variables, is adapted to each valve, that is to say to each valve is assigned a memory which takes into account individual measurements and tolerances.

L'invention ne concerne pas seulement les soupapes dont la position de clapet ou la section transversale d'ouverture de la soupape peuvent être réglées d'une manière progressive, mais encore aux soupapes qui ne font que s'ouvrir et se fermer. Au lieu de modifier la section transversale d'ouverture, celles-ci sont, par unité de temps, plus ou moins souvent et/ou plus ou moins longtemps ouvertes et fermées.  The invention relates not only to valves the valve position or the opening cross section of the valve of which can be adjusted in a progressive manner, but also to valves which only open and close. Instead of modifying the opening cross section, these are, per unit of time, more or less often and / or more or less long open and closed.

Claims (5)

PEVENDT CATIONSCAN CATIONS 1) Soupape régulatrice de débit avec un alésage et un clapet fonctionnant avec ce dernier, caractérisée en ce que la soupape (10) est pourvue de -deux manomètres (22, 26), servant à mesurer les pressions d'entrée et de sortie, ainsi que d'un transducteur (18) servant à déterminer la position du clapet par rapport à l'alésage de la soupape, en ce que les deux manomètres (22, 26) ainsi que le transducteur (18) sont connectés à un processeur (34), qui est pourvu d'une mémoire (40), dans laquelle sont mémorisées les positions du clapet correspondant aux débits et/ou aux diverses pressions différentielles donnés. 1) Flow regulating valve with a bore and a valve operating with the latter, characterized in that the valve (10) is provided with -two manometers (22, 26), used to measure the inlet and outlet pressures, as well as a transducer (18) for determining the position of the valve relative to the bore of the valve, in that the two pressure gauges (22, 26) as well as the transducer (18) are connected to a processor ( 34), which is provided with a memory (40), in which the positions of the valve corresponding to the flow rates and / or to the various differential pressures given are memorized. 2) Soupape régulatrice de débit suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape (10) est pourvue d'au moins un thermomètre (24, ou 28) servant à mesurer la température d'entrée et/ou de sortie du milieu en circulation dans la soupape (10). 2) flow regulating valve according to claim 1, characterized in that the valve (10) is provided with at least one thermometer (24, or 28) used to measure the temperature of entry and / or exit of the medium in circulation in the valve (10). 3) Procédé de commande d'une soupape régulatrice de débit suivant l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que sont mesurées la valeur réelles de la position du clapet, ainsi que les pressions d'entrée et de sortie du milieu et la pression différentielle résultant de ces deux pressions, en ce qu'en outre, la valeur de consigne du débit, la pression différentielle et la valeur réelle de la position du clapet'sont introduites dans un processeur, dans lequel sont mémorisées les positions du clapet correspondant aux débits et/ou pressions différentielles données, et en ce que le processeur compare les valeurs données avec celles mémorisées et qu'en cas de divergence entre la valeur réelle de la position du clapet et la valeur de consigne de la position du piston, le processeur envoie un signal de réglage à la soupape afin que la position du clapet soit modifiée. 3) Method for controlling a flow-regulating valve according to one of claims 1 and 2, characterized in that the actual value of the valve position is measured, as well as the inlet and outlet pressures of the medium and the differential pressure resulting from these two pressures, in that in addition, the flow rate setpoint, the differential pressure and the actual value of the valve position are entered into a processor, in which the valve positions are stored corresponding to the flow rates and / or differential pressures given, and in that the processor compares the values given with those memorized and that in the event of a discrepancy between the actual value of the valve position and the reference value of the piston position, the processor sends an adjustment signal to the valve so that the position of the valve is changed. 4) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les températures d'entrée et de sortie du milieu en circulation dans la soupape sont mesurées, en ce que ces valeurs sont introduites dans le processeur et qu'en cas de divergence entre ces valeurs réelles des températures et le temps de consigne mémorisés dans le processeur un signal de correction de température est superposé au signal de réglage.  4) Method according to claim 3, characterized in that the inlet and outlet temperatures of the medium circulating in the valve are measured, in that these values are introduced into the processor and that in case of divergence between these values actual temperatures and the setpoint time stored in the processor, a temperature correction signal is superimposed on the adjustment signal. (5) Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que un signal de correction est donné au processeur au moyen d'un commutateur de correction du milieu, afin que soit tenu compte des viscosités différentes des divers milieux.  (5) Method according to claim 3 or 4, characterized in that a correction signal is given to the processor by means of a medium correction switch, so that account is taken of the different viscosities of the various media.