Brevet FR2303223A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne un dispositif d'entrainement pour l'arbre moteur d'une vanne, pour entraîner cet arbre moteur dans l'un ou l'autre sens, afin d'ouvrir ou fermer cette vanne. Il a été proposé et utilisé pratiquement un certain nombre de dispositifs d'entratnement d'arbres moteurs de vanne et l'un des dispositifs d'entrainement d'arbres moteurs les plus courants dans l'art antérieur comprend un cylindre fixe et un ensemble pistontige de piston logé dans le cylindre pour exécuter un mouvement de glissement dans le cylindre, de manière à transmettre le mouvement de l'ensemble piston-tige de piston à l'arbre moteur de la vanne. Toutefois, dans le dispositif d'entratnement de l'arbre moteur de l'art antérieur, la transmission du mouvement de l'ensemble pistontige de piston à 11 arbre de la vanne est effectuée à l'aide d'un moyen mécanique tel qu'un levier ou une poignée ce qui, nécessairement, complique la construction du dispositif d'entratnement. En outre, comme l'ensemble piston-tige de piston est adapté pour exécuter un mouvement par rapport au cylindre fixe, le dispositif d'entratnement de l'arbre exige pour son installation, un espace relativement grand.En vue de réduire l'espace exigé pour l'installation d'un dispositif d'entratnement d'un arbre de vanne, on a proposé un dispositif perfectionné d'entrainement dans lequel les cylindres sont mobiles par rapport à leurs ensembles piston-tige de piston associés qui sont fixés à un moyen de support lui-mtme fixé sur le carter du dispositif en vue de transmettre le mouvement des cylindres à l'arbre moteur de la vanne pour faire tourner cet arbre et ainsi ouvrir ou fermer la vanne. Ainsi, l'opération Qe transmission de mouvement par le dispositif d'entratnement de l'arbre peut être effectuée de manière douce et efficace.Plus particulièrement, un tel dispositif d'entratnement de l'arbre moteur de vanne comprend un carter, une paire de blocs-supports espacés et parallèles fixés sur le carter, une tige de guidage s'étendant entre les blocs-supports et fixée à ceux-ci, une paire de cylindres mobiles disposés de part et d'autre de la tige de guidage pour exécuter un mouvement coulissant le long de la tige de guidage, des tiges de piston fixes, s'étendant à travers les cylindres associés le long des axes des cylindres, entre les blocs-supports et fixés à ceux-ci, les pistons des cylindres associés étant mobiles par rapport à ces blocs, lesdites tiges de piston ayant chacune un piston dans une position intermédiaire entre leurs extrémités opposées, de manière à diviser le cylindre associé en deux chambres de compression de fluide, des moyens permettant le passage du fluide, en communication avec chacune des chambres de compression de fluide, des moyens de transmission de mouvement, fixés aux cylindres pour assurer un mouvement conjointement avec les cylindres. un bras moteur coopérant avec les moyens de transmission de mouvement de façon à être entrainé en rotation par ces moyens de transmission lorsque le cylindre est en mouvement, ainsi qu'une tige motrice reliée au bras moteur pour réaliser la connexion avec un arbre moteur de vanne pour faire tourner cew arbre rrrort?ul- sçjue le bras tourne, ce qui assure l'ouverture ou la fermeture de la vanne. Bien que le dispositif d'entratnement d'arbre de vanne, mentionné en dernier lieu, soit avantageux du fait que ce dispositif exige moins de place pour son installation, en comparaison avec les autres dispositifs d'entrainement d'arbre de vanne de l'art antérieur, de même taille, dans lesquels les ensembles piston-tige de piston sont mobiles par rapport aux cylindres fixes, le dispositif d'entratnement d'arbre de vanne du type à cylindre mobile comporte ses propres inconvénients. h'un de ces inconvénients est que le dispositif d'entratnement ntest pas mis hors service lorsqu'une source d'énergie ou une force d'entratnement cesse de fonctionner correctement ou se déregle. Ainsi, un but de la présente invention est de réaliser un dispositif d'entratnement de l'arbre moteur d'une vanne plus perfectionné et nouveau capable d'éliminer les inconvénients des disposi tifs-d'entratnement d'arbres de vanne construits selon l'art antérieur. Un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif d'entratnement de l'arbre moteur d'une vanne pouvant être actionné manuellement, meme lorsqu'une source d'énergie ou d'entraînement ne fonctionne plus correctement ou se dérègle. Le dispositif d'entratnement de l'arbre moteur d'une vanne selon l'invention comprend un premier cylindre ayant une paire de perforations diamètralement opposées et alignées dans le sens vertical, formées au centre de la longueur dudit cylindre, un orifice d'admission et de sortie d'air formé dans ledit centre du cylindre, positionné entre lesdites perforations alignées, et des orifices d'admission et de sortie d'air formés dans ledit cylindre au voisinage des extrémités opposées du cylindre ; un arbre vertical s'étendant à travers lesdites perforations alignées et ayant ses extrémités opposées à l'extérieur du cylindre en vue d'être reliées sélectivement audit arbre moteur de vanne ; une plaque de transmission fixée en son centre à un point intermédiaire entre les extrémités opposées dudit arbre vertical à l'intérieur dudit cylindre ; deux bielles ayant chacune une extrémité articulée à l'une des extrémités opposées de ladite plaque de transmission ; des premier et second pistons, espacés et opposés, montés de manière à glisser dans ledit cylindre et sur lesquels sont articulées les extrémités opposées des deux bielles ; un second cylindre relié au premier cylindre, bout à bout ; ce second cylindre comportant une portion d'admission et de sortie d'air adjacente à l'une des extrémités du second cylindre ; un arbre horizontal s'étendant à travers ledit second cylindre, le long de son axe longitudinal, et ayant ses extrémités opposées entrant dans le premier cylindre et sortant du second cylindre, respectivement ; un troisième piston fixé sur l'arbre horizontal dans le second cylindre, à proximité de l'une des extrémités du cylindre ; un assemblage à ressorts monté fou sur l'arbre horizontal, entre le troisième piston et l'autre extrémité du second cylindre, et sollicitant normalement ce troisième piston vers l'une des extrémités du second cylindre ; des moyens de liaison logés à l'intérieur de l'une des extrémités de l'arbre horizontal, s'étendant dans le premier cylindre pour relier l'arbre et l'un des pistons se trouvant à l'intérieur du premier cylindre; ainsi qu'une poignée d'actionnement manuel, montée à l'autre extrémité sortante de l'arbre horizontal. les buts mentionnés ci-dessus ainsi que d'autres buts et avan tages de la présente invention apparattront mieux aux hommes de l'art à la lecture de la description détaillée suivante faite en se référant aux dessins ci-joints qui montrent une forme de réalisation préférée de l'invention, à titre d'exemple seulement. Dans ces dessins La Figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme préférée d'un dispositif d'entratnement d'arbre de vanne, construit conformément à la présente invention La Figure 2 en est une vue en coupe longitudinale ; La Figure 3 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire à échelle agrandie des moyens de connexion entre l'arbre horizontal et l'un des pistons ; La Figure 4 est une vue en coupe transversale sensiblement suivant A-A de la figure 3 , et La Figure 5 est une vue en perspective de l'un des disquesressorts de l'assemblage à ressort utilisé dans le dispositif d'entratnement d'arbre de vanne. iia présente invention sera décrite maintenant en se référant aux dessins ci-joints, montrant une forme de réalisation préférée de l'invention à titre d'exemple. La référence 1 désigne un premier cylindre comportant des perforations en alignement vertical et opposées (non représentées), en des positions diamétralement opposées dans la paroi périphérique et un premier arbre vertical 2 monté sur paliers lisses dans les perforations alignées, dépassant ces dernières en étant perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylindre 1. L'une ou l'autre des extrémités sortant à l'extérieur de l'arbre 2 est à connecter sélectivement à un arbre moteur de vanne (non représenté) pour faire tourner ce dernier de la manière bien connue dans la technique. A l'intérieur du cylindre 1, au centre de celui-ci, se trouve une plaque de transmission horizontale 3 fixée au milieu de la hauteur ou longueur de l'arbre 2. L'une des extrémités d'une première bielle 4 est articulée à l'une des extrémités de la plaque de transmission 3 alors vue son autre extrémité est articulée à une oreille solidaire d'un premier piston 5, monté de manière à coulisser dans le cylindre 1 et comportant un joint d'étanchéité en 5'. D'une façon analogue, l'une des extrémités d'une seconde bielle 6 est articulée à l'autre extrémité de la plaque de transmission 3 alors que son autre extrémité est articulée à une oreille d'un second piston 7, également monté de manière à coulisser dans le cylindre 1, en opposition au premier piston et espacé de celui-ci, et comportant un joint d'étanchéité en 7'.Un orifice 8 d'admission et de sortie d'air est prévu dans la paroi périphérique du cylindre 1 au centre de la hauteur du cylindre entre les perforations alignées à travers lesquelles s'étend l'arbre vertical 2. D'une manière analogue, des orifices 9 et 10 d'admission et de sortie d'air sont prévus dans la paroi périphérique du cylindre 1, à proximité des extrémités opposées du cylindre. Pendant le fonctionnement du dispositif d'entrainement de l'arbre de vanne conforme à l'invention, de l'air sous pression provenant d'une source d'air comprimé est admis dans le cylindre 1 par l'orifice 8 ou les orifices 9, 10 ainsi que cela sera décrit en détail ci-après. L'une des extrémités dtun second cylindre Il est relié à l'une des extrémités du premier cylindrel c'est-à-dire a son extrémité gauche à la figure 1. Pour relier les deux cylindres 1 et 11 ensemble, bout à bout, une saillie prévue sur la surface extérieure de l'une des extrémités, ici l'extrémité de droite du second cylindre Il, est filetée et la paroi terminale de gauche du premier cylindre 1 comporte un alésage taraudé propre à recevoir cette saillie. Un arbre horizontal 12, partiellement creux, s'étend à traveis le second cylindre 11, le long de son axe longitudinal, et sa portion terminale intérieure creuse s'étend dans le premier cylindre 1. L'intérieur creux 13 de la partie terminale intérieure de l'arbre 12 est taraudé en 13' pour recevoir l'extrémité extérieure filetée d'un mandrin creux 14, ce mandrin comporte à son extrémité intérieure extrtme, une bride annulaire 15 s'étendant radialement et vers l'extérieur, qui est logée dans un évidement circulaire 16 formé dans la surface extérieure du second piston 7. L'évidement 16 présente une ouverture d'admission resserrée, déterminée par une bride- annulaire 16' s'étendant radialement et vers l'intérieur.Le mandrin 14 comporte également plusieurs rainures fendues 17 s'étendant à partir de l'extrémité intérieure extrême bridée 16 et se terminant près de la partie filetée, de sorte que le diamètre de la partie rainurée du mandrin 14 puisse etre diminué sous la pression du doigt lorsque la bride du mandrin est insérée dans l'évidement 16 puis expansée au diamètre original en relâchant la pression du doigt, après que la bride du mandrin ait été entièrement logée dans l'évidement. La bride du mandrin 14 ainsi logée ne peut sortir par inadvertance de l'évidement, si l'on engage la bride 15 contre la bride 16' de l'évidement 16. L'autre partie terminale ou extérieure de l'arbre 12 qui est disposé à l'intérieur du cylindre 11 et qui s'étend à travers une perforation forjtiée dans la paroi terminale extérieure de droite 11 du cylindre, comporte un filetage 19 à sa surface extérieure et un troisième piston 18 est vissé sur cette partie filetée de manière à exécuter un mouvement glissant conjointement avec. l'arbre 12 par rapport au cylindre. Une poignée 20 est vissée sur l'extrémité extérieure extrême sortante de l'arbre 12 et le piston est rendu étanche en 18'.La partie filetée 19 de l'arbre 12 comporte une rainure de clavette longitudinale 21 dans laquelle s'engage une clavette 22, rainure formée avec la perforation dans la paroi terminale ll' du second cylindre 11, pour empêcher l'arbre 12 de tourner et pour guider le mouvement glissant de l'arbre 12 dans le sens longitudinal du second cylindre 11. Un assemblage à ressort, comprenant plusieurs ressorts en forme de disques 23, disposés par paires, est placé à l'intérieur du second cylindre 11, entre le troisième piston 18 et la paroi terminale 11', et tend à déplacer le piston 18 vers la droite. Ces disques-ressorts 23 comportent des trous au centre à l'aide desquels ils sont montés fous sur l'arbre 12. Chaque paire de disques 23 comprend deux disques de profil angulaire se faisant face qui, par leur coopération, prennent sensiblement une forme en losange. Un orifice 24 d'admission d'air est ménagé dans la paroi périphérique du cylindre 11 près de la paroi terminale intérieure ou paroi ter minale de droite 11U (ainsi que le montre la figure 2). Lorsque le dispositif d'entratnement d'arbre de vanne de la présente invention est en fonctionnement, un fluide, tel que de l'air comprimé venant d'une source d'alimentation en fluide (non représentée) est amené au premier cylindre 1 par l'orifice 8 d'admission et de même au second cylindre 11 par l'orifice 24 d'admission, respectivement par l'intermédiaire de raccords (non représentés) reliés entre la source d'alimentation en fluide et les orifices 8 et 24 d'admission ; l'air pénétrant dans le premier cylindre 1 agit sur les surfaces intérieures des premier et second pistons 5 et 7 pour écarter les pistons l'un de l'autre, ce mouvement des deux pistons ayant pour effet que les première et seconde bielles 4 et 6 exécutent un mouvement dans des sens opposés l'un de l'autre, c'est-à-dire que la première bielle 4 se déplace vers la droite et la seconde bielle 6 se déplace vers la gauche, en faisant tourner de ce fait la plaque de transmission 3 et l'arbre 2 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ; ceci se traduit par la rotation de l'arbre moteur de vanne relié à l'arbre 2 en un sens permettant l'ouverture ou la fermeture de la vanne.En méme temps, l'air contenu dans les zones délimitées par la paroi terminale droite du cylindre 1 et le premier piston et par la paroi terminale gauche du cylindre 1 et le second piston est évacué à travers les orifices 9 et 10 de sortie. D'autre part, l'air sous pression pénétrant dans le second cylindre 11 à travers l'orifice 24 d'admission agit sur la surface arrière du troisième piston 18, faisant face à la paroi terminale droite 11" du cylindre, pour déplacer le piston 18 vers la gauche, à l'encontre de la force de l'ensemble des disques-ressorts 23, pour déplacer l'arbre 12 dans le meme sens que le piston 18.Ce mouvement de l'ensemble arbre 12 - piston 18 est transmis au moyen du mandrin 14 du second piston 7 et de la seconde bielle 6 à l'ensemble plaque de transmission 3 - arbre 2 pour augmenter ainsi la force de rotation impartie à cet ensemble au moyen des pistons 5, 7 et des bielles 4, 7, lorsque les pistons 5, 7 s'écartent l'un de l'autre sous la force de l'air comprimé pénétrant dans le premier cylindre 1 par l'orifice 8 d'admission cen tral. Quand on veut faire tourner l'arbre moteur de vanne dans l'autre sens ou sens opposé, on fait pénétrer l'air sous pression venant de la source d'alimentation en air dans le premier cylindre 1 par les orifices 9 et 10 au moyen des raccords reliés entre la source d'air et les orifices 9, 10 respectivement, à la suite de quoi les premier et second pistons 5 et 7 sont amenés à se mouvoir l'un vers l'autre sous la force de la pression d'air Le mouvement des premier et second pistons 5 et 7 l'un vers l'autre est transmis à l'ensemble plaque de transmission 3 - arbre 2 au moyen des bielles 4, 6 qui, à leur tour, font tourner 1' arbre moteur de la vanne (non représenté) relié à l'arbre 2 dans le sens opposé, ainsi que cela est bien connu de l'homme de l'art. En même temps, l'air contenu dans la zone délimitée par les pistons 5 et 7 est évacué du cylindre 1 par l'orifice central 8.Lorsque les premier et second pistons 5 et 7 font mouvement l'un vers l'autre de la manière mentionnée ci-dessus, le troisième piston 18, relié au second piston 7 par le mandrin 14, exécute un mouvement de glissement à l'intérieur du second cylindre 11 vers la droite, ainsi que cela est montré à la figure 2. Le mouvement vers la droite du troisième piston 18 est accéléré sous l'influence de la force fournie par l'ensemble des rondelles 23. Lorsque la source d'air comprimé ou toute autre source d'entratnement ne fonctionne pas correctement ou se dérègle, pour une raison quelconque, telle que l'arrêt de la fourniture d'énergie, la poignée 20 est utilisée. Lorsque la poignée 20 est tournée dans un sens, l'arbre horizontal 12 vissé dans la poignée est tiré vers la gauche ainsi que le montre la figure 2, en entraînant avec lui le troisième piston 18 à l'encontre de la force de l'ensemble des rondelles 23. Be mouvement vers la gauche de l'arbre 12 du piston 18 tire le second piston 7 relié à l'arbre 12 dans le même sens. Lorsque le second piston 7 est tiré dans le sens qui vient d'être mentionné ci-dessus, la seconde bielle 6 est également tirée vers la gauche, comme on le voit sur la figure 2, ce oui donne lieu à son tour à un mouvement de rotation de la plaque de transmission 3 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, pour faire de ce fait tourner l'arbre vertical 2 fixé à la plaque 3, ce qui se traduit par la rotation de l'arbre moteur de vanne dans un sens.Lorsqu'on veut faire tourner l'arbre moteur de vanne dans l'autre sens ou sens opposé, la poignée 20 est tournée dans le sens opposé pour déplacer l'arbre horizontal 12 vers la droite à 11 encontre de la force fournie par l'ensemble de rondelles 23 qui agit sur le troisième piston 18. Le mouvement vers la droite de l'arbre horizontal 12 pousse le second piston 7 qui lui est relié vers la droite pour provoquer ainsi un mouvement vers la droite de la seconde bielle 6. Le mouvement vers la droite de la seconde bielle 6 a pour effet de faire tourner la plaque de transmission 3 dans le sens des aiguilles d'une montre, amenant ainsi l'arbre 2 à tourner dans le sens opposé, ce qui se traduit par la rotation de 11 arbre moteur de vanne dans le sens opposé désiré. Comme il ressort clairement de la description précédente, ayant trait à une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'arbre 2, sur lequel la plaque 3 de transmission est fixée, s'étend verticalement à travers le premier cylindre 1 à mihauteur du cylindre, ses extrémités opposées sortant à l'extérieur en vue de leur connexion sélective à 1' arbre moteur de vanne pour entraîner celui-ci ; les extrémités opposées de la plaque de transmission 3 sont articulées sur l'une des extrémités des première et seconde bielles 4 et 6, tandis que les autres extrémités des bielles sont articulées aux premier et second pistons 5 et 7, re;pecti- vement, logés de manière à coulisser dans le premier cylindre 1 en une relation opposée et espacée ; l'arbre horizontal 12 partiellement creux, pouvant se déplacer horizontalement mais ne pouvant pas tourner autour de son propre axe, s'étend à travers le second cylindre 11, disposé bout à bout du premier cylindre 1, la partie terminale intérieure de l'arbre 12 s'étendant dans le premier cylindre 1 et se trouvant reliée au second piston 7 afin de se déplacer avec lui ; la partie restante de l'arbre horizontal 12, disposée à l'intérieur du second cylindre 11 et sortant de l'extrémité extérieure de ce second cylindre est munie d'un filetage à sa périphérie extérieure ; le troisième piston i8 est vissé sur la partie filetée de l'arbre horizontal 12 à l'intérieur du second cylindre 11 ; l'ensemble de rondelles élastiques 23 est disposé à l'in- térieur du second cylindre 11, entre le troisième piston 18 et la paroi terminale extérieure du cylindre associé, en sollicitant le troisième piston vers la paroi terminale intérieure du cylindre associé ; et la poignée 20 est vissée à l'extrémité extérieure extrame de l'arbre horizontal 12.Avec la construction indiquée cidessus et la disposition des pièces du dispositif d'entrainement d'arbre moteur de vanne conforme à l'invention, le dispositif d'entrainement peut autre actionné avec de l'air comprimé dans des conditions normales et, lorsque de l'air comprimé n'est pas disponible en raison de lXarret de le fourniture d'énergie ou la panne d'un compresseur, le dispositif d'entrainement peut être actionné manuellement par le maniement de la poignée 20. Ainsi, le dispositif d'entratnement selon l'invention fournit des éléments opératoires qui ne pourraient être obtenus par les dispositifs d' entrat- nement classiques correspondants. En outre, le dispositif d'entrainement selon l'invention est bien plus simple dans sa construction en comparaison avec les dispositifs d'entratnement conventionnels correspondants. Dans ce qui précède, on a décrit une forme de réalisation spécifique de l'invention, mais il viendra facilement à l'esprit de l'homme de l'art que cette description est donnée à titre d'exemple et ne limite en aucune façon la portée de l'invention. Revendications 1. Dispositif d'entratnement pour entratner l'arbre moteur d'une vanne, comprenant un premier cylindre ayant une paire de perforations diamétralement opposées et alignées verticalement, formées dans le centre de la longueur dudit cylindre, un orifice d'admission et de sortie d'air formé dans ledit centre du cylindre, positionné entre lesdites perforations alignées, et des orifices d'admission et de sortie formés dans ledit cylindre à proximité des extrémités opposées du cylindre ; un arbre vertical s'étendant à travers lesdites perforations alignées et dont les extrémités opposées sortent à 1' extérieur pour être sélectivement reliées audit arbre moteur de vanne ; une plaque de transmission fixée en son centre à un point intermédiaire entre les extrémités opposées dudit arbre vertical dans ledit cylindre ; deux bielles ayant chacune l'une de leurs extrémités articulée à l'une des extrémités opposées de ladite plaque de transmission ; des premier et second pistons espacés et opposés logés de manière à glisser dans ledit cylindre et sur lesquels sont articulées les autres extrémités des deux bielles ; un second cylindre relié au premier cylindre, bout à bout, ce second cylindre ayant une partie d'admission et de sortie d'air adjacente à l'une des extrémités du second cylindre ; un arbre horizontal partiellement creux, s1 étendant à travers le second cylindre le long de son axe longitudinal et ayant ses extrémités opposées respectivement s'étendant dans le premier cylindre et sortant à l'extérieur du second cylindre, un troisième piston fixé sur l'arbre horizontal dans le second cylindre, à proximité de l une des extrémités du cylindre ; un système à ressort monté fou sur l'arbre horizontal entre le troisième piston et l'autre extrémité du second cylindre, et sollicitant ce troisième piston vers l'une des extrémités du second cylindre ; des moyens de liaison logés dans l'une des extrémités de l'arbre horizontal, s'étendant dans le premier cylindre pour relier l'arbre et l'un des pistons se trouvant à l'intérieur du premier cylindre ; ainsi qu'une poignée de manoeuvre montée à l'autre extrémité sortant à l'extérieur de l'arbre horizontal. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'arbre horizontal comprend une partie terminale intérieure creuse s'étendant dans le premier cylindre et dans lequel les moyens de connexion sont logés à l'intérieur de cette partie terminale et comprennent un mandrin ayant plusieurs rainures espacées et fendues, s'étendant le long d'une partie importante du mandrin et une bride s'étendant radialement et vers l'extérieur ainsi qu'un évidement formé dans la surface en regard dudit mandrin et recevant ladite bride du mandrin, ledit évidement présentant une bride s'étendant radialement et vers l'intérieur, dans laquelle s'engage ladite bride du mandrin pour être retenue dans l'évidement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'extrémité de l'arbre horizontal, sortant à l'extérieur, est extérieurement filetée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système à ressort comprend plusieurs paires de rondelles élastiques, chaque paire comprenant deux rondelles de profil angulaire se faisant face, armant par leur coopération une configuration en losange.