Brevet FR2200450A1 — publié le 19740419

La présente invention se rapporte à un mécanisme-moteur osoil- lant fluidique, notamment pour appareils de commutation on de crnmmme tels que des vannes ou équivalents, comprenant un piston guidé dans un oylindre, sollicité par un fluide sous pression pneumatique ou hydraulique et qui aotionne un levier oscillant par l'intermédiaire d'une tige de piston. I1 est déjà connu d'aotionner des appareils de commande tels que les distributeurs, clapets, vannes à obturateur sphérique, etc., dont la manoeuvre s'effectue par un mouvement oscillant à l'aide de mécanismes moteurs osoillants hydrauliques ou pneumatiques. Ces m onanismes sont essentiellement composés d'un cylindre de travail dans lequel coulisse un piston dont les mouvements de translation alternative sont transformés en mouvements d'oscillation.Dans une forme de réalisation déjà oonnue, on utilise un cylindre oscillant suspendu au moyen d'un oeil d'articulation, la tige du piston sortant du cylindre à travers un joint étanche et étant articulée sur un levier oscillant fixé à l'arbre de commande. Un autre mécanisme moteur oscillant déjà connu comprend une crémaillère poussée par le piston, qui fait osciller un secteur denté monté sur un arbre. On connatt par ailleurs des mécanismes moteurs à palettes oscillant tes dans lesquels les palettes sollicitées par le fluide sous pression sont guidées dans un boiter incurvé suivant une trajeotoire circulaire. Les formes de réalisations connues présentent divers inoonvénients et sont, en particulier, relativement coûteuses Dans les méoanismes comprenant un cylindre osoillant, les conduites de fluide sous pression raccordées au cylindre doivent être flexibles et l'utilisation de ces mécanismes exige qu'il existe un espaoe disponible suffisant pour les mouvements d'oscillation du cylindre. Par ailleurs, oes dispositifs sont composés de deux éléments pratiquement séparés et qui ne sont réunis que par la tige de piston. Le mécanisme moteur à crémaillère déjà connu présente l'inconvénient d'exiger l'utilisation d'éléments mécaniques coûteux tels que la crémaillère, le secteur denté ou le pignon, ainsi qu'un guidage pour la crémaillère.D'un autre optés le mécanisme moteur à palettes oscillantes pose des problèmes d'étanchéité difficiles b résoudre. L'invention vise à réaliser un mécanisme moteur oscillant compact, d'une fabrication peu coûteuse et dans lequel, par ailleurs, l'étanchéité puisse être réalisée d'une façon simple. Le mécanisme moteur oscillant suivant l'invention est caraotérisé en ce que le levier oscillant est agencé dans une chambre d'un carter solidaire du cylindre, carter dans lequel la chambre est en communication directe avec le cylindre, et d'où émerge uniquement un arbre de sortie couplé au levier oscillant, la tige du piston étant reliée au levier oscillant par une articulation et étant fixée ri0de- ment au piston. Ce principe de construction permet de réaliser un méoa- nisme moteur oscillant,étonnamment simple et de fabrication peu coûteuse, qui présente en outre d'autres avantages.Le mécanisme moteur oscillant forme un ensemble compact, hermétiquement isolé de l'atmosphère extérieure, dans lequel tous les éléments mobiles sont protégés de l'encrassage et des détériorations et sont, en outre ,constamment lubrifiéas par le fluide sous pression utilisé comme fluide moteur ou par un lubrifiant entraîné dans ce fluide, de sorte que le mécanisme est absolument sans entretien. Etant donné que seul l'arbre de sortie qui part du levier oscillant doit être muni d'un joint étanche, le dispositif ne pose aucun problème d'étanchéité. Par ailleurs, la force d'entrainement que le fluide sous pression exerce sur le piston reste de même valeur dans les deux sens puisque la section de la tige de piston ne vient pas en déduction de la section effective pour l'action de la pression du fluide. L'inclinaison du piston qui résulte du mouvement d'oscillation peut être mairtenue relativement faible par une disposition judicieuse de l'axe du cylindre par rapport à la trajectoire circulaire décrite par le levier oscillant et par le choix d'une tige de piston de lonSleur suffisante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'arbre de commande ou d'entrée de l'appareil actionné par le mécanisme moteur oscillant peut entre enfoncé directement dans la chambre et relié rigidement au levier oscillant, de sorte qu'on peut se dispenser de munir le mécanisme moteur d'un arbre de sortie distinct, Si, suivant une autre caractéristique de l'invention, le carter de l'appareil entrainé est réuni à joint étanche au carter qui entoure la chambre renfermant le levier oscillant, on peut supprimer le joint étanche de l'arbre de sortie puisque, de toute façon, l'arbre d'entrée de l'appareil entrainé est équipé d'un joint d'arbre, par exemple d'un joint à presse-étoupe qui, dans ce cas, forme également le joint étanche de fermeture du mécanisme moteur oscillant. I1 suffit alors de prévoir un joint statique entre les deux carters. Suivant une autre caractéristique de l'invention, et en vue d'améliorer l'étanchéité sur le piston en position inclinée, la surface d'étanchéité du piston et/ou celle de la bague d'étanchéité qui est de toute façon montée sur ce piston peuvent être de forme sEnérique. Dans ce cas, le joint se forme sur une section circulaire du cylindre, même lorsque le piston est inoliné.L'inclinaison du piston est réduite à une valeur extrSmement faible sis suivant une autre caractéristique de l'invention, la trajectoire du levier oscillant est disposée, par rapport à l'axe du cylindre, de manière que la distance mesurée entre l'articulation de la tige du piston sur ce levier et l'axe du cylindre possède la mEme valeur dans les deux positions extrêmes du levier oscillant et dans sa position centrale entre ces positions extrêmes, l'articulation se trouvant d'un côté de l'axe du cylindre dans ses deux positions extrtmee et de l'autre c8té de cet axe dans la position centrale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux oompris àla lecture de la description qui va suivre d'un exemple de rEalisation donné uniquement à titre limitatif et en se référant aux dessines annexés sur lesquels, - la figure 1 est une représentation schématique d'unmécanisme moteur oscillant suivant l'invention supposé considéré en coupe axiale centrale; - la figure 2 est une coupe axiale de l'extrémité c8té levier oscillant d'une forme pratique de réalisation d'un mécanisme moteur oscillant, la vue représentant également la vanne entraSnée par le mécanisme moteur; et - la figure 3 est une coupe du mécanisme moteur de la figure 2 prise suivant l'axe du levier oscillant, oomme indiqué par la ligne de coupe III-III. Le mécanisme moteur oscillant représenté sur la figure 1 comprend un cylindre moteur 1 dans lequel coulisse un piston 2 de faible épaisseur et équipé d'une tige de piston 3. Le piston 2 est relié rigidement à la tige 3 et l'étanchéité entre le piston et le cylindre est assurée par une bague 4. Â 1 'une de ses extrémités, le cylindre 1 est fermé par un fond 5 muni d'un raccord 6 de fluide sous pression et, à l'autre extrémité de ce cylindre l,esw monté un carter 7 dans lequel est prévu un raccord 8 pour l'introduction et l'évacuation du fluide sous pression qai actionne le piston 2. Le carter 7 renferme une chambre 9 qui est en communication directe avec la cavité intérieure du cylindre 1 et dans laquelle est agencé un levier oscillant 11 monté sur un arbre de sortie 10. Ce levier 11 est relié à la tige de piston 3 par une articulation 12. L'arbre de sortie 10 émerge du carter 7 à travers un joint étanche. Sous l'action du piston 2, le levier oscillant ll peut osciller d'un certain angle, qui est d'environ 900 dans l'exemple de réalisation représenté, pour passer de l'une à l'autre de deux posait ors extrêmes. Lorsque, dans la position représentée, on introduit Ü fluide sous pression à travers le raccord 6, ce fluide attaque le piston 2 et repousse ce piston dans sa position externe opposée, la piston ertrainant le levier 11 dans son mouvement par l'intermédiaire de la tige 3. Le retour est commandé par l'intrcductlcn t fluide sous pession à travers le raccord 8.Lors du déplacement du piston 2, la tige 3 de ce piston, étant directement reliée au levier oscillant 11 s'écarte de l'axe du cylindre 1, l'angle de déviation maximum dépendant de l'angle de rotation du levier oscillant 11, de la position de l'axe du cylindre 1 par rapport à la trajectoire de l'articulation 12 qui relie le levier oscillant 11 à la tige de piston 3, ainsi que de la longer de cette tige 3. En choisissant judicieusement ces paramètres, on peu conserver à l'angle de déviation c une valeur relativement faible, ce qui maintient dans des limites étroites les oscillations du piston 2 qui s'écarte également de sa position normale par rapport à l'axe du cylindre d'un angle égal à l'angle de déviation Les positions relatives optimales entre l'axe du cylindre 1 et la trajectoire de l'articulation 12 sont représentées sur la figure 1. Dans ce cass la distance a entre l'articulation et l'axe du cylindre est de meme valeur dans les deux positions extrêmes du levier oscillant 11 et dans la position centrale de ce dernier, ce qui réduit à la valeur minimale l'angle de déviation a et, par conséquent, l'inclinaison du piston 2. Si la surface d'étanohéité du piston 2 est sphérique, oe piston forme constamment un joint étanche sur toute la section circulaire du cylindre 1 même dans ses positions inclinées, de sorte qu'il ne peut pas se produire de défaut d'étanchéité. Par exemple, on peut monter sur le piston 2 une bague d'étanchéité possédant une surface externe sphérique.Toutefois, on ne constate pratiquement aucllne difficulté d'étanchéité, même lorsqu'on utilise une bague torique pour l'étanchéité du piston 2, ceci en raison du fait que l'inclinaison du piston 2 est limitée à une valeur relativement faible. Le fluide sous pression agit toujours sur le piston 2 dans une direction coïncidant avec l'axe de la tige 3 de ce piston, de sorte qutaucune force de réaction ne se transmet transversalement à la direction du mouvement du piston 2 et qu'il n'est donc pas nécessaire de prévoir des appuis supplémentaires pour absorber ces efforts. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un exemple de réalisation dans lequel un appareil entraîné par le mécanisme moteur, par exemple une vanne 13 possédant des raccords vissés 14 et 15 pour le montage de la conduite commandée, est monté directement contre le boftier 7 qui entoure le levier oscillant 1. L'appareil 13 est fixé directement au carter 7 par l'intermédiaire d'un collier 16 et de vis 17, le prolongement 18 de la vanne 13 étant logé dans une cavité du carter 7, dans laquelle il est appliqué à joint étanche contre la surface externe du carter 7, avec interposition d'une bague d'étanchéité 19. Un ergot 20 assure le centrage.L'arbre d'entrée et de commande de la vanne 13 pénètre dans la chambre 9 et forme en même temps l'arbre de sortie 10 du mécanisme moteur, arbre sur lequel le levier oscillant 11 est monté solidaire en rotation. I1 n'est pas nécessaire de munir l'arbre de commande de la vanne 13, qui sert d'arbre de sortie 10, d'un dispositif d'étanchéité distinct, puisque l'arbre de commande est muni, de toute façon, d'un joint étanche à son entrée dans le carter de la vanne 13. L'isolement entre ltatmosphère extérieure et la chambre 9 qui est en communication aveo la cavité intérieure du cylindre 1 est donc assuré uniquement par le joint statique 19. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'hêtre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. R3EENDICATIONS 1 - Mécanisme moteur oscillant fluidique, notamment pour appareils de commutation ou commande tels que des vannes ou équivalents, comprenant un piston guidé dans un cylindre, sollicité par un fluide sous pression pneumatique ou hydraulique et qui actionne un levier oscillant par l'intermédiaire d'une tige de piston,caractérisé en ce que le levier oscillant est agencé dans une chambre d'un carter solidaire du cylindre, carter dans lequel la chambre est en com31llnication directe avec le cylindre, et d'où émerge uniquement un arbre de sortie couplé au levier osoillant, la tige du piston étant reliée au levier oscillant par une articulation et étant fixée rigidement au piston. 2 - Mécanisme moteur oscillant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sortie est constitué par l'arbre de commande d'un appareil, par exemple d'une vanne, qui est engagé directement dans la chambre et accouplé rigidement au levier oscillant. 3 - Mécanisme moteur oscillant suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le carter de l'appareil entraîné est relié à joint étanche au carter du-mécanisme moteur qui renferme la chambre contenant le levier oscillant. 4 - Mécanisme moteur oscillant suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité du piston et/ou de la bague d'étanchéité montée de toute façon sur ce piston est de forme sphérique. 5 - Mécanisme moteur oscillant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en oe que la distance mesurée entre l'articulation de la tige du piston sur ce levier et l'axe du cylindre possède la même valeur dans les deux positions extrêmes du levier oscillant et dans sa position centrale entre ces positions extrêmes, l'articula- tion se trouvant d'un coté de l'axe du cylindre dans ses deux positions extrêmes et de l'autre côté de cet axe dans la position centrale.