Brevet FR2121444A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un dispositif d'actionnement à fluide sous pression destiné à assurer un déplacement angulaire limité d'un axe ale sortie tel qu'un arbre de commande de vanne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.253.518 décrit un dispositif ue ce genre qui comprend deux cylindres juxtaposés dans chacun desquels coulisse un piston pouvant être soumis à la pression du fluide aiim.is-dans le cylindre. Mes pistons sont actionnés d'un m*ne coté des cylindres et, à l'extrémité opposée, ils portent un galet engagé dans une fourchette formée par un levier d'actionnement qui est solidaire en rotation de l'axe de sortie. Le fonctionnement de ce dispositif est assuré par admission de fluide sous pression dans l'un o l'autre des cylindres, alternativement. Celui des pistons qui est soumis à la pression du fluide se déplace dans son cylindre et provoque un déplacement de l'autre piston dans la direction opposée par l'intermédiaire du levier, tandis que l'axe de sortie effectue une rotation de l'angle imposé. Ce dispositif a le grave inconvénient de présenter une dissy métrie entre pistons du fait que seul l'un de ceux-ci est soumis à la pression du fluide et que le couple transmis par le levier tend à coincer l'autre piston dans son cylindre. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en établissant une symétrie qui permet un fonctionnement sûr du dispositif, sans que sa structure soit compliquée pour autant et sans exiger une pression Üe fluide élevée. Suivant l'invention, le dispositif d'actionnement à fluide sous pression destiné à assurer un déplacement angulaire limité d'un axe ae sortie tel qu'un arbre de commande de vanne, ce dispositif comportant deux cylindres dans chacun desquels est monté coulissant un piston qui délimite une chambre étanche pouvant être alimentée en fluide sous pression, et un système de transmission de mouvement entre ces pistons et l'axe de sortie comportant un levier pivotant solidaire en rotation d; cet axe, est caractérisé en ce que les chambres étanches sont formées à deux extrémités opposées des cylindres et reliées en parallèle à un même circuit d'alimentation en fluiez sous pression. L'application de la pression de fluide aie part et d'autre des pistons, et non d'un seul côté, permet d'obtenir un fonctionnement efficace en équilibrant le dispositif et en évitant les coin cements. Suivant un premier mode d'exécution, chaque piston est rappelé élastiquement à l'encontre de l'action exerce par la pression de fluide. Suivant un deuxième mode d'exécution, chaque piston délimite une deuxième chambre étanche, ces chambres étant reliées en pa parallèle à un deuxième circuit d'alimentation en fluide sous pression. De préférence, à l'unau moins des pistons est associée une butée réglable engagée de manière étanche dans le cylindre. Suivant une autre caractéristique, le levier pivotant est engagé dans des videments pratiqués dans chacun des pistons et coopère avec des organes de poussée logés dans ces évidements. D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'actionnement selon un premier mode d'exécution de l'invention. La Fig. 2 est une vue en coupe de ce dispositif suivant la ligne II-II de la Fig. 1. Les Fig. 3 et 4 sont des vues schématiques illustrant le fonctionnement du dispositif. La Fig. 5 est une vue en plan de l'un des pistons du dispo sitif. La Fig. 6 est une vue en élévation du dispositif de la Fig. 1, les pistons étant supposés enlevés. La Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la Fig. 6. La Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale d'une variante du piston représenté à la Fig. 5. La Fig. 9 est une vue analogue à la Fig. 1 d'un deuxième mode d'exécution du dispositif d'actionnement. La Fig. 10 est une vue en coupe suivant la ligne X-X de la Fig. 9. Jans le premier mode de réalisation représenté aux Fig. 1 à 7, le dispositif d'actionnement à fluide sous pression comprend deux cylindres juxtaposés 1, 2 dont les axes sont parallèles et dans chacun desquels est monté coulissant un piston 3, 4. Les cylindres comprennent un corps 5, 6 présentant une face plane 7, 8 permettant de monter ces corps en appui mutuel, et des brides 9 10 permettant de les rendre solidaires au moyen de boulons 11 par exemple. Chacun des cylindres 1, 2 est fermé à ses extrémités par deux fonds 12, 13 et 14, 15 respectivement, seuls les fonds 1v, 15 étant montés de façon étanche. flans le corps 5 d- cylindre 1 est pratiqué un canal longitu dinal lo dans lequel débouche un orifice 17 pouvant être mis en communication avec une source de fluide sous pression tel que de l'air comprimé. Les pistons 3, 4 sont munis à chacune de leurs extrémités de deux joints toriques d'étanchéité 20 et délimitent avec les fonds 13, 15 respectivement une chambre étanche 18, 19. Les chambres étanches 18, 19 sont formées à deux extrémités opposées des cylindres 1, 2 et reliées en parallèle par des passages 21, 22 respectivement au canal 16 du cylindre 1. Le passage 22 qui aboutit à la chambre 19 du cylindre 2 est rendu étanche au niveau des faces d'appui 7, 8 des cylindres grâce à une garniture d'étanchéité 23 montée dans le corps 5 du cylindre 1. Les cylindres 1, 2 sont traversés dans leur partie centrale et au niveau de leurs faces d'appui, par un axe de sortie 24 disposé perpendiculairement aux axes des cylindres. L'axe 24 est solidaire d'un levier pivotant 25 qui s'engage symétriquement dans des évidements 26, 27 pratiqués dans la partie centrale de chaque piston 3, 4 respectivement. A l'intérieur de chaque évidement 2t, 27 sont montés deux galets 28, 29 pouvant tourner librement autour d'axes respectifs 30, 31 portés par les parois correspondantes des pistons 3, 4. Le levier 25 est agencé pour coopérer avec ces couples de galets et, dans cet exemple, ce levier a une section circulaire complémentaire du profil concave des galets 28, 29. L'axe de sortie 24, qui peut etre un arbre de commande de vanne ou de robinet à boule, comprend une portion centrale cylinurique 32 qui est traversée par le levier 25 et soudée à celui-ci, et deux parties également cylinuriques 33 mais de plus faible section. Des anneaux fenuus 34 assurent le maiatien de l'axe 24, dont les extrémités sont constituées par des carrés 35. Lans la deuxième chamtre 30, 37 de chaque cylindre 1, 2 opposée à la chambre étanche 18, 19 est disposé un ressort de rappel 38, 39 qui prend appui dans le fond 12, 14 en orme de coupelle au cylindre 1, 2 et dans un évidement de la face correspondante du piston 3, *. Ce ressort 38, 39 tend à repousser le piston vers le fond 13, 15 du cylindre, c'est-à-dire qu'il s'oppose à ltac- tion exercée par la pression du fluide introduit dans la chambre étanche 18, 19. Le fond en forme de coupelle 12, 14 correspondant à la chambre 0, 37 est percé d'un orifice 41, 42 'd'échappement à l'atmcsphère. Le fond 13, 15 correspondant à la chambre étanche 18, 19 est traversé par la partie filetée d'une butée axiale réglable 43, 44 bloquée par un écrou 45, 4b. La partie formant butée pour le piston 3, 4 pénètre de façon étanche dans la chambre 18, 19 grâce à un joint torique d'étanchéité 47, 48. On examinera le fonctionnement de ce dispositif en se reportant aux Fig. 1 à 4. Les pistons 3, 4 étant supposés en appui contre les butées 43, 44 sous l'action des ressorts de rappel 38, 39, on admet de l'air comprimé dans les chambres étanches 18, 19 par l'orifice 17, le canal 16 et les passages 21, 22 respectivement. Les pistons se déplacent en sens inverse à l'encontre de l'action des ressorts 38, 39 et les galets 28, 29, qui sont entraînés en translation avec les pistons, font pivoter le levier 25. Ce dernier fait donc tourner l'axe de sortie 24 d'un angle déterminé par la course des pistons et celle du levier 25. Dans l'exemple considéré, cet an gle est de l'ordre de 900, comme l'illustre la fig. 4. Pour faire tourner l'axe 24 en sens inverse, il suffit de couper l'alimentation en air comprimé. Les ressorts de rappel 38, 39 repoussent les pistons vers les butées axiales 43, 44 et le levier 25 pivote pour ramener l'axe 24 à sa position de départ (fig. 3). Grâce aux butées axiales 43, 44 on peut faire varier la course des pistons et, par suite, l'angle de rotation de l'axe de sortie 24. En variante, le dispositif d'actionnement peut entre du genre hydraulique et, dans ce cas, on utilise des pistons du genre représenté à la Fig. 8, qui diffèrent des pistons 3, 4 simplement par leurs extrémités pourvues d'un joint d'étanchéité à lèvre 20'. Le deuxième mode de réalisation du dispositif représenté aux Fig. 9 et 10 diffère essentiellement du premier en ce que le re tcur des pistons et donc de l'axe de sortie à la position de départ est assuré par admission de fluide sous pression dans les deuxièmes chambres, qui sont aussi étanches, les ressorts de rappel étant évidemment superflus. On ne décrira pas les éléments inchangés, pour lesquels les références précédentes sont conservées. Les fonds 62 - 65 des cylindres sont tous identiques et montés de façon étanche, les butées axiales sont supprimées et les deu- xièmes chambres 66, 67 aussi bien que les chambres 18, 19 sont sem- blables, de sorte que le dispositif présente une remarquable symétrie. Les chambres 66, 67 peuvent entre alimentées en fluide sous pression, de la même manière que les chambres 18, 19, par un se cond canal longitudinal 68 du cylindre 1 dans lequel débouche un orifice 69 parallèle à l'orifice 17. Des passages analogues aux passages 21, 22 et dont un seul 71 est visible sur la Fig. 10, relient les chambres 66, 67 au canal 68. Par ailleurs, le levier pivotant et l'axe de sortie sont quelque peu modifiés, l'axe de sortie 54 ayant une section circulaire constante dans sa partie centrale, tandis que le levier 55 comporte un renflement central 50 traversé par l'axe 54. Ainsi, l'axe de sortie est enserré par le levier 55 dont il est solidaire par soudage d; renflement 50 par exemple. Dans ce cas, le levier 55 a une section rectangulaire et coopère avec des ccuples de galets 58, 59 à secticn circulaire. Le fonctionnement de ce dispositif diffère du premier simplement par le fait que le retour d levier 55 et de l'axe 54à la positicn de départ est assuré par envoi d'air comprimé dans les chambres 66, 67 à partir de l'orifice 69 et du canal 68, la position extrême après commande étant représentée sur la Fig. 9 en traite mixtes. On notera comme avantages supplémentaires du dispositif d'actionnement selon l'invention l'absence de pression à l'intérieur des pistons; un coût de fabrication relativement faible de ces derniers, en raison le leur structure simple et symétrique; la possibilité l'augmenter le couple transmi@ en écartant les corps des cylinures et en allongeant le levier. REVENDIGATIONS 1 - Dispositif d'actionnement à fluide sous pression destiné à assurer un déplacement angulaire limité d'un axe de sortie tel qurun arbre de commande de vanne, ce dispositif comportant deux cylindres dans chacun desquels est monté coulissant un piston qui délimite une charnbre étanche pouvant astre alimentée en fluide sous pression, et un système de transmission de mouvement entre ces pistons et l'axe de sortie comportant un levier pivotant solidaire en rotation de cet axe, caractérisé en ce que les chambres étanches sont formées à deux extrémités opposes des cylindres et reliées en parallèle à un même circuit d'alimentation en fluide sous pression. 2 - Dispositif conforme à la revendication l, caractérisé en ce que chaque piston est rappelé élastiquement à l'encontre de l'action exercée par la pression de fluide. 3 - Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que chaque piston est rappelé par un ressort disposé entre ce piston et l'extrémité du cylindre opposée à la chambre étanche. 4 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque piston délimite une deuxième chambre étanche, ces chambres étant reliées en parallèle à un deuxième circuit d'alimentation en fluide sous pression. 5 - Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qutà l'un au moins des pistons est associée une butée réglable engagée de manière étanche dans le cylindre. 6 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le levier pivotant est engagé dans des évidements pratiqués dans chacun des pistons et coopère avec des organes de poussée logés dans ces évidements. 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les organes de poussée comprennent, dans chaque piston, un couple de galets entre lesquels est engagé une partie terminale du levier - Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le levier et les galets présentent des profils convexe et concave complémentaires.