Brevet FR2338438A1 — publié le 19770812

La présente invention se rapporte à un mécanisme de réglage pour régulateurs d'air et clapets d'étranglement, robinets mélangaurs, etc., dans des installations de chauffage et d'aération, qui est réalisé sous la forme d'un moteur électrique avec une transmission mécanique et qui agit sur un axe de clapet ou de soupape. On connatt des mécanismes de réglage du type précité dans lesquels le moteur avec la transmission mécanique produit sur un axe sortant de son carter, un mouvement de rotation qui est transmis par l'intermédiaire d'articulations et de tringleries, à un axe de clapet ou de soupape. On connatt en outre, un mécanisme de réglage fonctionnant hydrauliquement ou pneumatiquement et produisant par un piston, un mouvement par percussion qui est transmis par l'intermédiaire d'une tringlerie comportant des articulations et des leviers à un axe de clapet d'aération, Ce mouvement par chocs peut aussi être engendré par une transmission et une broche filetée. Les réalisations connues ont pour inconvénient que la transmission des forces à l'axe de rotation est indirecte. Dans le cas du principe d'utilisation du piston, on peut exploiter toute la force produite par sa course que lorsque le bras de levier attaqué par la tige de piston est exactement perpendiculaire à la tige de piston. Cela ne se produit cependant que pour une seule position. Dans toutes les autres positions, l'angle de la direction de la force avec le bras de levier est tel que la composante de force active est inférieure à la force de poussée. La transmission n'est pas, non plus, linéaire. Dans le cas du principe de rotation cité en premier, lteffet de ce phénomène est certes compensé par le fait que le même angle entre le levier sur le moteur et la tringlerie, compense l'insuffisance de linéarité. Cependant, les forces agissant sur le tringlerie sont alors très importantes, de sorte que les articulations réalisées en général sous la forme de simples joints à rotule réduisent la force à tansmettre de par leur faible rendement et se détériorent facilement. L'invention a pour but la réalisation d'un mécanisme de réglage de fabrication simple et de montage facile, fonctionnant avec un bon rendement. Pour atteindre ce but, selon l'invention, le dernier pignon de la transmission comporte un axe creux et est placé directement sur l'axe de clapet ou de soupape à entraîner. Le mécanisme de réglage peut donc, par exemple, grâce à une liaison rigide de l'axe creux avec l'axe à entraîneur, entre porté par l'axe à sntraîner et n'strie relié à des parties fixes que pour le solidarisation en rotation. Le pignon du dernier stade de transmission est, de préférence, réalisé sous la forme d'un segment, car il suffit en général d'un angle de rotation de 9D à 1050. Pour limiter cet angle de rotation, on utilise de préférence une ou deux butées fixes ou réglables (mobiles). En choisissant judicieusement le moteur électrique et en dimensionnant corrélativement la transmission, on peut faire en sorte que le moteur reste sous tension, iSma lorsque la position finale est atteinte. Cela a pour avantage d'une part de simplifier le réglage ou la commande et, d'autre part, de permettre la présence d'un élément élastique qui amène l'axe dans une position définie lors de la coupure du moteur.La coupure du moteur se produit, par exemple, en cas de panne de courant ou de coupure de l'ensemble de l'installation de chauffage et d'aération. Le clapet ou la soupape est alors amené (e > par l'élément élastique dans une position de sécurité définie, ce qui permet de remplir automatiquement les conditions de sécurité en cas de gel, de risque dtincendie, etc,. Selon une autre caractéristique de I'invention, la transmission des forces peut Entre effectués d'un mécanisme d'entraînement réversible qui comprend un moteur synchrone réversible pourvu d'une transmission, à des clapets d'aération, des clapets d'étranglement, des robinets mélangeurs, etc., dont les positions finales sont définies par des butées mécaniques ou analogues, par l'intermédiaire d'un accouplement limiteur de couple. Dans le cas de la climatisation de bttiments, notamment dans le cas d'appareils dits de rebord de fenêtre ou de toit, l'énergie de chauffage ou de refroidissement fournie à la pièce est, de préférence, dosée par des clapets d'aération.Ces clapets d'aération sont réglés par dss mécanismes de réglage qui reçoivent, quant à eux, le signal de réglage de dispositifs de réglage de la température, et en fait, sous forme de signaux électriques ou pneumatiques. Une pièce à climatiser nécessita en général plusieurs appareils. Dans ce cas, cependant, tous les appareils se trouvant dans la même pièce doivent être réglés à partir du m8me dispositif de réglage, car sinon des effets antagonistes risquent de produire des pertes d'énergie (par exemple chauffage et refroidissement simultanés). Les clapets doivent alors fonctionner aussi parallèlement ou en synchronisme que possible. Dans le cas de mécanismes d'entraînement pneumatiques, ce fonctionnement synchrone est possible. Dans le cas de mécanismes de réglage électriques, on obtient le fonctionnement synchrone, selon l'état actuel de la technique, de deux façons-différentes. En captant la position du clapet, par exemple au moyen d'un potentiomètre couplé au clapet, un relais dit positionneur" compare la position du clapet avec le signal du dispositif de réglage pour chaque mécanisme de réglage individuel et la corrige en cas de besoin. Le coût impliqué dans la construction par ce procédé est très élevé. Un autre procédé consiste à utiliser des moteurs synchrones dans les mécanismes de réglage. Ces moteurs synchrones permettent un fonctionnement synchrone assez bon. Des moteurs synchrones réversibles nécessitent un condensateur accordé sur le moteur pour engendrer un champ tournant. Dès que le mécanisme de réglage atteint une position finale, il doit être électriquement entièrement séparé des autres moteurs par des moyens appropriés, car sinon il effectue sous l'effet de courants inverses des mouvements incontrlés et il agit lui-même sur les autres moteurs et perturbe le fonctionnement synchrone. On ne peut obtenir cette séparation électrique au moyen de relais, car leurs différences de temps d'actionnement et d'ouverture mettent de nouveau en question le synchronisme des mécanismes d'entraînement. Il faut admettre une assez mauvaise synchronisation, ou bien utiliser un ensemble électronique dit séparateur, qui est de nouveau très coO teux. C'est pour cette raison que l'on a souvent jusqu'à présent, préféré le réglage pneumatique au réglage électrique. La caractéristique de l'invention précitée permet alors d'entraîner électriquement en synchronisme de façon plus simple, les mécanismes de réglage pour plusieurs clapets, soupapes, etc,. et, par suite, d'utiliser les avantages fondamentaux du réglage électrique. Une fois ltune des deux positions finales atteinte, le couple est limité par l'accouplement sans que les moteurs aient à être coupés et à s1 influencer mutuellement. On peut réaliser l'accouplement de façon que le même couple maximum soit constamment transmis. Cela est possible. Il s'est avéré que la durée de fonctionnement de l'accouplement est toujours à la haveur du fonctionnement en continu. On peut utiliser différents types d'accouplements. On peut aussi imaginer la réalisation avec l'accouplement intercalé dans le cas de mécanismes de réglage qui agissent, par exemple, sur des broches filetées pour actionner des axes de clapets ou de soupapes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre,d'exemples de réalisation non limitatifs, en regard du dessin annexé dont la Figure 1 est une vue en élévation d'un mécanisme de réglage selon l'invention, avec une partie de clapet d'aération; la Figure 2 est une vue latérale correspondant à la figure 1; la Figure 3 est une vue latérale d'un autre mode d'exécution de l'invention; la Figure 4 représente une partie de la figure 3, à échelle agrandie. On a représenté, sur les figures 1 et 2, un mécanisme de réglage 11 qui entraîne l'axe 12 d'un clapet d'aération 13 pour installations de chauffage ou d'aération. Le mécanisme de réglage 11 comporte un socle 14 parallèlement auquel et à une certaine distance duquel est placé un pont de transmission 15. Celui-ci porte un moteur électrique 16 dont l'arbre entraîne un réducteur à roues dentées 18. I1 comprend dans exemple représenté, deux combinaisons roue dentée/ pignon 19, 20. Le dernier pignon 21 engrène avec un segment denté 22 de diamètre relativement grand, par exemple de 150 mm. Comme il suffit en général d'un angle de rotation compris entre 90 et 1050, il n'embrasse également que cet angle. Il est placé sur le socle 14 et solidarisé à un axe creux qui est réalisé, dans l'exemple représenté, sous la forme d'un manchon vissé ou soudé avec le segment denté. L'axe 12 du clapet d'aération traverse cet axe creux et il est solidarisé par les vis 24 à l'axe creux et, par suite, au segment denté. L'angle de pivotement du segment denté 22 est limité par une butée 25, qui se déplace dans une fente du segment, à une valeur définie comprise entre 90 et 1050. La figure 1 montre un levier 26 qui est rappelé par un ressort 27 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le montage du mécanisme de réglage est extraordinairement simple. On l'emmanche par son axe creux 23 sur l'axe 12 et il est supporté par l'axe 12. On l'immobilise en rotation simplement au moyen d'une vis 28 placée dans l'extrémité du socle 14 opposée à l'axe 12. L'axe 12 traverse également le socle 14 et il y est placé indirectement au moyen de l'axe creux 23, de sorte que le mécanisme de réglage peut être placé en n'importe quel endroit de l'axe du clapet.- Le segment denté 22 est entraîné au choix dans un sens ou dans l'autre par l'intermédiaire du moteur électrique 16 et du réducteur 18. Le moteur est dimensionné de façon à pouvoir rester sous tension, même une fois la position terminale atteinte.En cas de panne de courant, le ressort 27 rappelle, par l'intermédiaire du levier 26, le clapet d'aération 13 dans une position terminale définie, limitée par la butée 25. Le mode dtentrsinement du clapet selon l'invention évite les inconvénients de la transmission des forces compliquées au moyen de tringleries, d'articulations sphériques et de leviers de clapets. En outre, dans chaque position de rotation, le couple maximum est transmis sans pertes dues à la tringlerie. Le dernier étage de la transmission permet, pour un rayon de, par exemple, 75 mm, du segment 22, un rapport de transmission très élevé, par exemple de 10 t 1. De ce fait, les forces à transmettre par les dents sont relativement réduites. Pour obtenir un couple de 1,5 kgm, il suffit, dans le cas de cette réalisation, d1une force tangentielle sur les dents du dernier étage de transmission de 20 kgf. De ce fait, on peut utiliser pour las roues dentées (des procédés de fabrication économiques, par exemple le découpage. On peut réaliser la transmission de façon simple et facilement. De longs montages de consoles de clapet, de trångle- ries, d'articulations sphériques et de leviers de clapets sont ainsi évités avec l'alignement et l'ajustement correspondants. On a représenté, sur les figures 3 et 4, un autre mode d'exé- cution de l'invention. Les éléments identiques ou semblables sont désignés par les mêmes références numériques. Le mécanisme de réglage 11 porte sur son socle 14 le moteur 16. Entre le socle 14 et le pont de transmission 15 est placé le réducteur 18 qui comprend de la même façon le pignon d'entraînement 17 et deux combinaisons roue dentée/ pignon 19, 20. Le pignon 21 de la dernière roue de transmission 20 engrène avec une roue dentée robuste 30 de grand diamètre, qui est montée rotative sur un manchon 31. La combinaison roue dentée/manchon 30, 31 est réalisée sous la forme d'un accouplement mécanique glissant 33, comme l'indique la figure 4 à échelle agrandie. La roue dentée frontale 30 réalisée sous forme d'anneau est placée de façon à pouvoir glisser sur le moyeu 31.Des disques d'acier 32 précontraints sont rivés rigidement à leur périphérie interne au moyeu 31. Extérieurement, les disques d'acier 32 stappuient avec une force définie sur la roue dentée 30 qui est, de préférence, en une matière plastique dont le coefficient de frottement statique est inférieur ou égal, ou seulement légèrement supérieur, au coefficient de frottement de glissement. On choisit la précontrainte des disques d'acier de façon que la force de frottement qui résulte de la force d'appui des disques d'acier 32 sur la roue dentée 30 avec les coefficients de frottement statique et de glissement de deux surfaces en contact, corresponde à la force de transmission maximale souhaitée.La force de frottement agissant par unité de surface est choisie de façon à ne pas dépasser une mesure déterminée, pour éviter un échauffement trop fort ou une usure prématurée au cours d'un fonctionnement permanent. Ces conditions sont remplies, par exemple, par un xécution avantageux dans lequel le moyeu a un diamètre extérieur de 16 mm et le disque due friction 32, pour un diamètre extérieur de 26 mm et un diamètre intérieur de 14 mm, à une épaisseur de 0,3 mm et une précontrainte de 0,5 mm. Pour une roue dentée frontale avec un cercle primitif de 29,5 mm de diamètre et une surface de friction totale de 80 mm2, on obtient un couple de 1,5 kg.cm. Dans l'exemple des figures 3 et 4, le moyeu 31 est monté rotatif dans les deux plaques 14 et 15 et il comporte sur sa face intérieure une denturée s'étendant axialement avec laquelle engrène une denture correspondante de l'axe 12. On peut aussi cependant effectuer autrement la fixation du manchon sur l'axe, par exemple par rainure et clavette ou, comme dans l'exemple décrit précédemment, par coincement ou moyen analogue. On peut aussi prévoir un taraudage sur le manchon. Dans ce cas, l'axe serait alors réalisé sous la forme d'un arbre de traction et de poussée. Le moteur est un moteur électrique synchrone réversible et, - de préférence, réalisé à la façon d'un moteur à courant alternatif biphasé à cindensateur. Lorsqu'un clapet entraîné par l'axe 12 atteint sa position terminale matérialisée par une butée mécanique qui est, dans le cas présent, formée par le clapet d'aération luimême, les couples.sont accrus'dans la transmission par la réaction, jusqu'à ce que l'accouplement 33 formé par la roue dentée 30, le moyeu 31-et les disques de friction 32 glissent. Les interrupteurs fin de course sont supprimés grSce à cette réalisation du mécanisme de réglage à accouplement limiteur de couple. On obtient ainsi un mécanisme de réglage pouvant être monté de façon très simple, sans qu'il y ait à utiliser des interrupteurs fin de course qui dépendent du trajet. I1 est surtout possible d'actionner d'autres mécanismes d'entraînement à partir du même dispositif de réglage, en parallèle, sans que les moteurs s'influencent mutuellement à cause du montage en parallèle des moteurs à condensateur réversibles. L'arrivée de l'accouplement sur les butées terminales qui peuvent gtre formées par exemple par les clapets qui se ferment, synchronise les moteurs montés en parallèle et, par suite, les clapets d'aération toujours de nouveau dans leur position. Avec ce mode de réalisation, il nty a pas lieu non plus, de couper le courant, lorsque la position terminale est atteinte, ce qui supprime des circuits de réaction coûteux. - R E V E N D I C A T I O N S 1.- Mécanisme de réglage, destinés notamment aux clapets d'aération et d'étranglement, aux robinets mélangeurs, dans des installations de chauffage et d'aération, réalisé sous la forme d'un moteur électrique à réducteur, et agissant sur un axe de clapet ou de soupape, caractérisé en ce que la dernière roue dentée (22, 30) de la transmission, comporte un arbre creux (23, 31) et est placée directement sur l'axe de clapet ou de soupape (12) à entraîner. 2.- Mécanisme de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de rotation de la dernière roue dentée (22) est limité par des butées terminales (25). 3.- Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle de rotation est limité à une valeur de 90 à 1050. 4.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur (16) est réalisé et dimensionné de façon à pouvoir rester branché, même une fois les butées terminales (25) atteintes. 5.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la roue dentée (22) est réalisée sous la forme d'un segment. 6.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un élément élasique qui amène l'axe (12) dans une position définie lors d'une coupure du moteur (16). 7.-Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dernier étage de transmission (21, 22) a un rapport de réduction très élevé, et en ce que le reste de la transmission (17, 19, 20) doit être calculé pour une faible charge. 8.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est supporté par l'axe (12) à entraîner et peut être relié à des parties fixes seulement pour la solidarisation en rotation. 9.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la transmission des forces a lieu du mécanisme d'entraînement qui comprend un moteur électrique synchrone (16) réversible à réducteur (18), aux clapets d'aération et d'étranglement (13), aux mélangeurs, etc,. dont les positions terminales sont définies par des butées mécaniques ou analogues, par l'intermédiaire d'un accouplement limiteur de couple 33. 10.- Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que les butées mécaniques se trouvent sur les clapets, les soupapes, ou leurs axes. Il. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que I'accouplement limiteur de couple (33) est réalisé sous la forme d'un accouplement à friction. 12.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que plusieurs mécanisme de réglage 11 pourvus de moteurs synchrones à condensateur 16 sont montés électriquement directement en parallèle. 13.- Mécanisme selon ltune quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que plusieurs clapets (13), robinets, etc,. qui sont entraînés par des mécanismes de réglage (11) à moteurs montés électriquement en parallèle, peuvent entre synchronisés automatiquement par leurs butées.