Brevet FR2305653A1 — publié le 19761022

DESCRIPTION L'invention est relative aux appareils ou dispositif comportant des moyens cinématiques pour la transformation d'un mouvement de rotation en mouvement de translation afin d'assurer par exemple la commande irréversible d t un organe d'obturation. Elle s'applique en particulier lorsqu'une séparation rigoureusement étanche entre deux espaces dans lesquels se meuvent respectivement un organe rotatif de commande et un organe commandé en translation est nécessaire, comme tel est souvent le cas dans le génie chimique, nucléaire ou spatial. Pour la commande irréversible d'un organe en translation, le système vis-écrou est l'un des plus simples et des plus efficaces. On peut en assurer l'étanchéité par un soufflet ou par un joint tournant. Cependant, le joint tournant ne peut conférer une étanchéité absolument sûre et il est en outre sujet au grippage dans des conditions anormales de fonctionnement. Quant au soufflet, il est d'autant plus difficile à réaliser et d'autant plus fragile que, d'une part, la course longitudinale est importante et que, d'autre part, il existe une déformation en torsion. fln a déjà proposé, pour établir au travers de la paroi d'une enceinte étanche, un mouvement de translation commandé par un mouvement de rotation, un dispositif comportant, d'une part, un galet monté avec liberté en rotation sur le maneton d'une manivelle dont l'arbre principal est entraîné en rotation de l'extérieur de l'en- ceinte et, d'autre part, un organe tubulaire, coaxial de l'arbre, pouvant se déplacer suivant cet axe et à ltintérieur duquel est ménagé un alésage fileté ; le pourtour du galet, d'un diamètre sensiblement inférieur au diamètre de l'alésage, comporte une zone de contact dont la génératrice a une forme complémentaire de celle d'au moins une section de filet ; les cotes du galet et celles de la manivelle sont telles que, au cours de la rotation de la manivelle, la zone de contact demeure en prise avec le filet moyennant quoi le mouvement excentrique ainsi imprimé au galet se traduit par un mouvement relatif hélicoïdal de l'organe tubulaire et du galet et par conséquent par une translation relative, de l'organe tubulaire et de l'arbre. Pour assurer l'étanchéité du dispositif de part et d'autre de la paroi de l'enceinte, il suffit de réunir le galet et le support de l'arbre par un soufflet cylindrique brasé ou collé, déformable en extension et entourant la partie de manivelle débouchant vers l'organe tubulaire fileté.Le galet décrit ainsi son mouvement excentrique sans rotation propre, ce qui se traduit, si le montage de l'organe tubulaire fileté le permet, par une rotation dudit organe tubulaire tendant à annuler le glissement relatif moyen entre la zone de contact etle filet ; ladite rotation est la plupart du temps sans inconvénient. Le dispositif de l'art antérieur ci-dessus décrit répond à son objet mais il n'est pas exempt d'inconvénients. D'une part, le mouvement excentrique impose au soufflet des débattements latéraux importants qui peuvent nuire à sa tenue ; d'autre part, l'action du galet sur l'organe tubulaire est déportée par rapport à l'axe de ce dernier et engendre des couples sur l'organe tubulaire et sur l'arbre de la manivelle, couples qui peuvent nuire au fonctionnement du dispositif. On peut annuler ces couples en utilisant une manivelle à deux manetons décalés de 180 et portant chacun un galet, mais le nombre des organes de roulement, d'étanchéité et de liaison des galets entre eux est doublé, ce qui complique le dispositif et en grève le coût et la fiabilité. L'objet de l'invention est de conserver les avantages du dispositif précité de l'art antérieur tout en en supprimant les inconvénients. Le dispositif de l'invention comporte lui aussi un arbre moteur entraîné en rotation de l'extérieur de l'enceinte, un organe tubulaire, coaxial de cet arbre moteur, portant les accessoires de manipulation, animé d'un mouvement rectiligne d'avance.positive ou négative, des moyens de conversion dudit mouvement de rotation de l'arbre moteur en mouvement rectiligne et des moyens d'étanchéité entre l'arbre moteur et ledit organe tubulaire.Conformément à l'invention un tel dispositif de commande est caractérisé en ce que lesdits moyens de conversion comportent : une pièce cylindrique munie de deux redans périphériques annulaires coaxiaux de diamètres égaux et légèrement inférieurs au diamètre de l'alésage de l'organe tubulaire, dont l'axe est incliné sur l'axe de l'arbre moteur suivant un angle tel que cette pièce cylindrique vient prendre appui, par ces redans, à l'intérieur d'un taraudage ménagé dans organe tubulaire, en deux points situés sur des génératrices diamétralement opposés, un moyen de transmission d'une part solidaire de l'arbre moteur, et, d'autre part, monté tourillonnant dans ladite pièce cylindrique suivant son axe et l'entraînant dans un mouvement de précession, et des moyens qui autorisent à la pièce cylindrique ledit mouvement de précession mais l'immobilisent en rotation Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, le moyen de transmission entre l'arbre moteur et la pièce cylindrique est un arbre coudé à deux tronçons rectilignes dont l'un, coaxial de l'arbre moteur, constitue le pivot de l'autre, coaxial de la pièce cylindrique, le point d'intersection des axes des deux troncons de l'arbre coudé déterminant le sommet du cône définissant le mouvement de précession de la pièce cylindrique. Pour autoriser à la pièce cylindrique le mouvement de précession et pour l'immobiliser en rotation, on utilise avantageusement deux pignons coniques, coopérant point par point, et respectivement solidaires de la paroi de l'enceinte et de la pièce cylindrique, et dont les cônes générateurs ont leurs sommets confondus avec le sommet du cône définissant le mouvement de précession. Le pignon conique solidaire de la paroi de l'enceinte peut être relié à celle-ci par un manchon support coaxial de l'arbre moteur. Pour assurer l'étanchéité, entre l'arbre moteur et ltor- gane tubulaire, on utilise au moins un soufflet de révolution reliant la paroi de l'enceinte au corps de la pièce cylindrique. L'invention permet donc d'exercer sur organe tubulaire des sollicitations égales et de même sens sur des génératrices opposées, le couple appliqué étant ainsi pratiquement nul. En outre, du fait que le mouvement de révolution est un mouvement de précession, la flexion rotative imposée au soufflet est moins dangereuse que le débattement latéral provoqué par le mouvement excentrique du dispositif à galet de l'art antérieur. D'autres dispositions et les avantages qui en découlent apparaîtront au cours de la description qui suit d'un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, en référence à la figure annexée qui est une coupe d'une forme de réalisation appliquée à la translation de l'organe d'obturation d'un orifice. Le dispositif représenté par la figure est destiné à cor"- mander, au travers de la paroi 1 d'une enceinte étanche, le déplacement, suivant un mouvement rectiligne d'un organe d'obturation 2. Cet organe d'obturation 2 peut être constitué, par exemple par un pointeau d'une vanne destinée à commander l'écoulement de fluides nocifs. Le déplacement axial de l'organe 2 doit être assuré à partir du mouvement de rotation d'un arbre 3 traversant la paroi 1. Le but de l'invention est de permettre cette commande tout en assurant une étanchéité totale entre les deux milieux situés de part et d'autre de la paroi 1. L'arbre 3, dans sa traversée de la paroi 1, est libre en rotation grâce à un palier 4. L'arbre 3 se prolonge, à l'intérieur de ltenceinte, par un arbre coudé à deux tronçons rectilignes dont l'un 5, coaxial de l'arbre 3, constitue le pivot de l'autre 6. Le tronçon 5 de l'arbre coudé est guidé, à l'intérieur de l'enceinte au moyen d'un palier 7 supporté par un manchon 8 solidaire de la paroi 1. L'organe d'obturation 2 est rendu axialement solidaire en 9, d'une pièce tubulaire 10 libre en rotation à l'intérieur de laquelle est ménagé un taraudage 11. La partie rectiligne 6 de l'arbre coudé tourillonne par l'intermédiaire de paliers 12-à l'intérieur d'une pièce cylindrique 13 munie de deux redans annulaires 14 et 15, coaxiaux, de diamètres égaux, et légèrement inférieurs au diamètre de l'alésage de l'organe tubulaire 10. L'axe du tronçon rectiligne 6 est incliné sur l'axe du tronçon rectiligne 5 de telle manière que la pièce cylindrique 13 vient prendre appui, par ces redans 14 et 15 à l'intérieu,r du taraudage 11 ménagé dans l'organe tubulaire 10, en deux points situés sur des génératrices diamétralement opposées. Lorsque l'on fait tourner l'arbre 3, le tronçon 6 impose à la pièce cylindrique 13 un mouvement de précession défini par un cône dont le sommet se trouve à l'intersection des axes des tronçons d'arbre 5 et 6. Etant donné la symétrie de révolution du système, les redans 14 et 15demeurent en prise avec le taraudage 11. Ce mouvement de précession de la pièce cylindrique 13 provoque donc une translation relative entre ladite pièce cylindrique 13 et l'organe tubulaire 10. Un dispositif de crabotage permet d'autoriser à la pièce cylindrique 13 le mouvement de précession mais l'immobilise en rotation autour de l'axe de l'arbre moteur 3. Ce dispositif de crabotage est constitué par deux pignons coniques 16 et 17, coopérant point par point, et respectivement solidaires du manchon B et de la pièce cylindrique 13. Les cônes générateurs des pignons coniques 16 et 17 ont leurs sommets confondus avec le sommet du cône définissant le mouvement de précession. L'étanchéité du dispositif est réalisée au moyen d'un soufflet de révolution 18 reliant le manchon 8 au corps cylindrique 13, à l'extérieur des pignons coniques 16 et 17. On constate que la déformée de l'axe du soufflet étant une courbe sans point dtinflexion, ledit soufflet ne subit qu'une sollicitation à flexion simple rotative et que sa courbure, pratiquement constante, est nettement inférieure aux courbures maximales imposées par le dispositif de l'art antérieur. Les efforts axiaux qui s'exercent entre l'organe tubulaire 10 et la paroi 1 , sont repris par des butées à double effet 19 et 20, placées respectivement, entre la pièce cylindrique 13 et le tronçon 6 et entre l'arbre 3 et la paroi 1. Une rondelle épaulée 21 assure la liaison entre la paroi 1 et la butée double effet 20 par des moyens de fixation non représentés. Les formes à sections triangulaires du filetage Il et des redans 1-4 et 15 représentées sur la fig-ure ne sont pas limitatives. Le filetage et les redans peuvent avoir toutes formes de génératrices compatibles avec la cinématique d'entraînement, par exemple, du genre à filet9 ronds avec flans inclinés. il est en outre possible, Si l'on désire diminuer les pressions exercées par les redans sur le filetage 11, de multiplier les contacts en remplaçant chaque redans par plusieurs redans, dont les diamètres décroissants, vers l'extérieur de la pièce cylindrique, sont fonction de l'angle formé par les deux axes des tronçons de l'arbre coudé, de manière telle que les zones de contact soient alignées avec le filetage 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande étanche destiné à la manipulation, à l'intérieur d'une enceinte, de produits nocifs du type comportant un arbre moteur entraîné en rotation de l'extérieur de l'enceinte, un organe tubulaire, coaxial de l'arbre moteur, portant les accessoires de manipulation, animé d!un mouvement rectiligne d'avance positive ou négative, des moyens de conversion dudit mouvement de rotation de l'arbre moteur en mouvement rectiligne, et des moyens d'étanchéité entre arbre moteur et ledit organe tubulaire, caractérisé en ce que, lesdits moyens de conversion comportent une pièce cylindrique munie de deux redans périphériques annulaires coaxiaux de diamètres égaux et légèrement inférieurs au diamètre de l'alésage de l'organe tubulaire, dont l'axe est incliné sur l'axe de l'arbre moteur suivant un angle tel que cette pièce cylindrique vient prendre appui, par ces redans, à l'intérieur d'un taraudage ménagé dans l'organe tubulaire, en deux points situés sur des génératrices diamétralement opposées, un moyen de transmission d'une part solidaire de l'arbre moteur, et, d'autre part, monté tourillonnant dans ladite pièce cylindrique suivant son axe et l'entraînant dans un mouvement de précession, et des moyens qui autorisent à la pièce cylindrique ledit mouvement de précession mais l'immobilisent en rotation. 2.Dispositif de commande étanche suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, le moyen de transmission entre l'arbre moteur et la pièce cylindrique est un arbre coudé à deux tronçons rectilignes dont l'un, coaxial de l'arbre moteur, constitue le pivot de l'autrej coaxial de la pièce cylindrique, le point d'intersection des axes des deux tronçons de l'arbre coudé déterminant le sommet du cône définissant le mouvement de précession de la pièce cylindrique. 3. Dispositif de commande étanche suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, les moyens qui autorisent à la pièce cylindrique le mouvement de précession mais l'immobilisent en rotation sont constitués par deux .pignons coniques, coopérant point par point, et respectivement solidaires de la paroi de l'en- ceinte et de la pièce cylindrique et dont les cônes générateurs ont leurs sommets confondus avec le sommet du cône définissant le mouvement de précession. 4. Dispositif de commande étanche suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le pignon conique solidaire de la paroi de l'enceinte est relié à celle-ci par un manchon support coaxial de l'arbre moteur. 5. Dispositif de commande étanche suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, les moyens d'étanchéité entre l'arbre moteur et l'organe tubulaire sont constitués par au moins un soufflet de révolution reliant la paroi de l'enceinte au corps de la pièce cylindrique.