Brevet FR2434975A1 — publié le 19800328

L'invention concerne généralement des ensembles réducteurs à rotation limitée, en particulier des ensembles réducteurs de manoeuvre de vannes du type quart de tour, de vannes "papillon", de robinets à boisseau sphérique ou conique, de registres, ou de tout autre système nécessitant un arrêt de manoeuvre en position prédéterminée, et elle concerne plus particulièrement de tels ensembles réducteurs équpés dtun dispositif de signalisation de fin de course. Ces ensembles réducteurs sont généralement utilisés pour la manoeuvre des systèmes précités, par exemple des vannes quart de tour, qui nécessitent un couple de manoeuvre très important pour l'ouverture et la fermeture, par exemple de l'ordre de 500 à 15000 m.daN. La rotation de l'arbre de manoeuvre de la vanne s' effectue donc sur un quart de tour entre deux positions limites, avec un couple important précité, au moyen d'un ensemble réducteur, du type à pignons comprenant un arbre de sortie qui est relié à l'arbre de commande de la vanne ou qui est constitué par cet arbre de commande, un train de pignons réducteurs entre cet arbre de sortie et un arbre d'entrée, et un volant ou un moteur électrique d'edraSnement en rotation de l'arbre d'entrée. Grâce à cet ensemble réducteur, le couple de manoeuvre du volant par exemple peut être de l'ordre de 20 ou de 40 m.daN, alors que le couple de manoeuvre de l'arbre de sortie du réducteur est beaucoup plus important, le volant devant bien entendu être tourné sur un grand nombre de tours pour que l'arbre de sortie du réducteur tourne d'un quart de tour. En général, 11 arbre de sortie du réducteur est monté solidaire, à l'intérieur du carter du réducteur, d'un élément dtentrainement, par exemple une bielle ou un secteur denté, qui tourne également d'un quart de tour à l'intérieur du carter, entre deux positions limites. Dans ces positions limites, l'élément d1entratnement vient en butée sur la face intérieure du carter du réducteur, ou sur un élément solidaire de la face intérieure du carter.En général, l'élé- ment d'entraSnement, ou bien l'arbre de sortie du réducteur, est solidaire d'un indicateur qui se déplace entre deux repères fixes écartés de 900 lors de la rotation de l'arbre de sortie du réducteur et qui sert à indiquer à l'opérateur que l'élément d'entraSnement est arrivé dans une de ses positions limites ou dans l'autre. Toutefois, la pratique a montré que la venue en butée de l'élément d'entraSnement sur la face intérieure du carter pouvait poser de sérieux problèmes : en effet, l'opérateur, meme quand il constate au moyen de l'indicateur que l'élément d'entratnement est arrivé en butée, exerce souvent un effort supplémentaire sur le volant de manoeuvre de ensemble réducteur, pour "mieux" fermer ou ouvrir la vanne quart de tour. Cet effort supplémentaire, exercé sur le volant de manoeuvre, est amplifié de façon très importante par l'ensem- ble réducteur, et est transmis à la face intérieure du carter du réducteur à l'endroit où l'élément d'entratnement vient en butée sur cette face intérieure du carter.Des forces de plusieurs tonnes peuvent ainsi être exercées sur la face intérieure du carter, dans une zone de surface réduite, ce qui se traduit par la détérioration ou par la rupture ou l'arrachement de cette partie du carter. Pour éviter de tels accidents, il est donc particulièrement important de pouvoir signaler, et confirmer, à l'opérateur que l'élément d'entratnement est arrivé en fin de course ou en butée et qu'il n'est surtout pas nécessaire d'exercer un petit effort suppimentaire sur le volant de manoeuvre pour "mieux" fermer ou ouvrir la vanne ou le système correspondant. Dans ce but, l'invention propose donc un ensemble réducteur à rotation limitée, par exemple de manoeuvre d'une vanne du type quart de tour, dans lequel l'arbre de sortie du réducteur, commandant par exemple la fermeture et l'ouverture d'une vanne précitée est monté dans le carter du réducteur solidaire d'un élément d'entratnement à rotation limitée venant dans deux positions limites opposées en butée sur le carter du réducteur ou sur un élément solidaire dudit carter, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un et en particulier deux dispositifs de signalisation de fin de course de l'élément d'entratnement, montés par exemple au voisinage ou à la place des butées définissant les positions limites précitées de l'élément d'entratnement, ce ou ces dispositifs comprenant des moyens, actionnés pdr I'éltément d'entraRnement venant en fin de course, de signalisation ou de visualisation à l'extérieur du carter, de l'arrivée en butée de l'élément d'entratnement. Le dispositif selon l'invention permet donc de visualiser à l'extérieur du carter, à l'intention de l'opéra- teur, l'arrivée en butée de ltélément d'entraSnement dans une de ses positions limites prédéterminées. Selon une autre caractéristique de l'invention, ces moyens peuvent être associés à un dispositif de transmission et/ou d'amplification mécanique, hydraulique ou pneumatique, comprenant des moyens de signalisation placés en face de l'opérateur, ou bien ils peuvent entre associés à un commutateur de fermeture d'un circuit de signalisation visueleet/ou sonore, de façon à commander la mise en marche de ce circuit quand l'élément d'entraSnement arrive dans sa position limite correspondante. Ce circuit permet avantageusement de produire un signal visuel et/ou sonore, indiquant la fin de la manoeuvre, soit à l'opérateur, soit dans une salle de commande ou de contrôle. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la descrttion explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de realisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble réducteur selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale de cet ensemble réducteur, selon la ligne II-II de la figure 1; et -- la figure 3 est une vue agrandie en coupe d'un dispositif de-signalisation selon l'invention, selon la ligne III-III de la figure 1. On a donc représenté dans les dessins, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un ensemble réducteur selon l'invention, comprenant deux dispositifs de signalisation de fin de course. Pour mieux faire comprendre le fonctionnement et l'intér8t de ces dispositifs de signalisation,- on va décrire en détail dans ce qui-suit la structure et le fonctionnement de l'ensemble réducteur. Cet ensemble réducteur comprend deux demi-carters 1 et 2, réunis par une pluralité de boulons 3, comme on peut le voir en figure 2. L'arbre de sortie (non représenté) de l'ensemble réducteur, qui peut être constitué par l'arbre de commande d'une vanne du type quart de tour ou d'un système analogue, est destiné à entre monté claveté dans un tronçon d'arbre cylindrique creux 4, qui est supporté en rotation dans des portées cylindriques 5 et 6 respectivement des demi-carters 1 et 2. A l'une de ses extrémités, débouchant à l'extérieur du demi-carter 1, le tronçon d'arbre creux 4 est fermé par une plaque 7 dont la face extérieure porte une flèche 8 qui est mobile, par rotation de l'arbre creux 4 sur un quartde tour, entre deux repères fixes portés par le demi--carter 1, et correspondant aux positionspimites en rotation de l'arbre creux 4. Deux bielles 9 et 10 sont montées, à l'intérieur du carter, solidaires en rotation de l'arbre creux 4. Chaque bielle 9, 10, comprend une partie annulaire par laquelle elle est enfilée et soudée sur une portée cylindrique de la surface extérieure de l'arbre creux 4. Chaque bielle 9, 10 comprend encore deux bras 11, 12 parallèles et formant un U, s'étendant vers ltextérieurdepuis la partie annulaire précitée. Les deux bielles 9 et 10 sont disposées l'une en face de l'autre, de telle sorte que le bras 11 de la bielle 9 est aligné avec le bras 11 de la bielle 10, et le bras 12 de la bielle 9 est aligné avec le bras 12 de la bielle 10.Les espaces libres formés entre les deux bras Il et 12 des bielles 9 et 10 sont ainsi alignés, et reçoivent des galets 13 montés fous sur des tronçons d'arbre 14 s'étendant de chaque cOté d'un support 15 d'écrou 16, les tronçons 14 se prolongeant axialement vers l'extérieur par deux tronçons d'arbre 14a de diamètre plus petit, sur lesquels des galets 17 sont montés fous. Les deux galets 17 sont guidés dans des chemins de roulement correspondantsformés en regard l'un de l'autre sur la face intérieure des deux demi-carters 1 et 2, comme représenté en figure 2. Une tige filetée 18, perpendiculaire à l'axe de l'arbre creux 4, est vissée dans l'écrou 16 et s'étend à l'intérieur du carter, en étant supportée au voisinage d'une de ses extrémités par des zaclpmerS1g. Une pièce annulaire 20 est montée clavetée sur cette extrémité de la tige filetée 19, et supporte trois pignons satellites 21, qui sont chacun montés fous sur des tronçons d'arbre 22 parallèles à la tige filetée 18 et solidaires de la pièce annulaire 21 (un seul des pignons satellites 21 étant représenté en figure 1). Ces trois pignons satellites 21 sont en prise d'une part avec une couronne dentée 23, comprenant une denture interne, et qui entoure les pignons satellites 21 en étant fixée sur le carter de l'ensemble réducteur, et d'autre part avec un pignon central 24 monté fixement en bout d'un arbre de manoeuvre 25, axialement aligné avec la tige filetée 18. L'arbre 25 traverse le fond de la couronne annulaire 23 et est solidaire, à son extrémité extérieure, d'un volant de manoeuvre 26. Cet ensemble réducteur fnnctionne de la façon suivante lorsqu'on désire ouvrir ou fermer une vanne quart de tour par exemple, dont l'arbre de commande est monté claveté à l'intérieur de l'arbre creux 4, un opérateur tourne le volant 26 dans le sens de rotation approprié. La rotation du volant 26 est transmise, par l'arbre 25 et le pignon central 24, auxpignom satellites 21 qui rouldsur la denture interne de la couronne dentée annulaire 23. Ce roulement des pignons satellites 21 se traduit par une rotation de la pièce annulaire 20 et donc de la tige filetée 18 autour de son axe, le rapport de réduction entre la rotation du volant 26 et la rotation de la tige filetée 18 étant relativement très important.La rotation de la tige filetée 18 dans l'écrou 16, qui est guidé en translation par les galets 17 dans les chemins de roulement formés à l'intérieur is demi-carters 1 et 2, provoque la translation dans un sens déterminé de l'écrou 16. Cette translation de l'écrou 16 s'accompagne d'une rotation des bielles 9 et 10 autour de l'axe de l'arbre creux 4, les galets 13 du support 15 de l'écrou 16 roulant alors entre les branches Il et 12 de chaque bielle 9 et 10. Le déplacement des bielles 9 et 10 en rotation autour de l'axe de l'arbre creux 4 se poursuit Jusqu'à ce que les bielles viennent dans l'une des deux positions représentées en traits fantômes en figure 1, dans lesquelles elles sont en butée sur une partie de la surface intérieure des demi-carters 1 et 2. On comprend que, si l'opérateur applique au volant 26 un couple relativement faible quand les bielles 9 et 10 sont en butée, ce couple relativement faible est amplifié de façon relativement très importante par l'ensemble réducteur, et la force appliquée par les bielles 9 et 10 sur les parties correspondantes des demi-carters 1 et 2 est si importante qu'elle. peut provoquer la déformation ou la rupture des demi-carters. Pour résoudre ce problème, l'invention a prévu de disposer, dans les demi-carters 1 et 2, aux endroits où les bielles 9 et 10 viennent en butée, des dispositifs 30 de signalisation de fin de course qui vont maintenant entre décrits en détail, en référence à la figure 3. Chaque dispositif 30 de signalisation de fin de course comprend un manchon ou une douille 31, fileté extérieurement, qui est monté vissé dans un trou Rleté correspondant du demicarter. Un écrou est vissé sur la partie extérieure du manchon 31, pour assurer son blocage en position. Une tige 32 est montée coulissante à l'intérieur du manchon 31, et est constamment rappelée en légère saillie à lUntérieur du demi-carter correspondant par un ressort de rappel 33 disposé autour de la/cige 32, entre une butée 34 solidaire de celle-ci et ltextrémité interne d'un bouchon 35 monté vissé dans l'extrémité axialement extérieure du manchon 31, et fermant cette extrémité de façon étanche. La tige 32 traverse librement le bouchon 35, un joint torique d'étanchéité 36 pouvant être prévu autour de la tige 32 en appui sur l'extrémité interne du bouchon 35. Au voisinage de son extrémité axialement interne, la tige 32 comprend une autre butée 37, destinée à venir en appui sur un épaubmerlt interne du manchon 31, pour limiter la sortie de litige 32 vers l'intérieur du demi-carter correspondant. La tige 32 a une longueur telle que, dans la position normale de repos représentée en figure 3, elle fait légèrement saillie sur l'extrémité axialement interne du manchon 31, à l'intérieur- du demi-carter correspondant. Ainsi, quand une des bielles 9, 10 arrive dans la position limite correspondante, elle vient appuyer sur cette extrémité en saillie de la tige 3?, et repousse la tige 32 à l'intérieur du manchon 31, à l'encontre de l'action du ressort de rappel 33. L'extrémité opposée de la tige 32, qui affleurait pré cédemment a face extérieure du bouchon 35, vient alors en saillie sur le bouchon, comme représenté en traits fantômes. Cette saillie de la tige 32 à ltextérieur du bouchon 35 avertit l'opérateur que les bielles 9 et 10 sont arrivées en fin de course, et qu'il n'est plus nécessaire d'exercer un couple sur le volant de manoeuvre 26. Ce dispositif -peut entre suffisant quand les dispositifs de signalisation 30 montés sur le carter de l'ensemble réducteur, sont directement dans le champ de vision de l'opérateur quand il manoeuvre le levier 26. Dans le cas où ces dispositifs 30 sastEsuEsibles, et où l'opérateur ne pourrait constater la sortie de l'extrémité de la tige 32 à l'extérieur des dispositifs 30, ces derniers peuvent être associés à des moyens (non représentés) de transmission mécanique, pneumatique ou hydraulique et éleztriçe qc seraient reliés à des.moyens de signalisation disposés juste en face de 1' opérateur quand il manoeuvre le volant 26. D'une autre façon, le déplacement- de la tige 32 peut etre utilisé pour commander un commutateur ou un interrupteur d'un circuit quelconque, par exemple électrique, de signalisation, ce circuit étant fermé par le commutataur ou interrupteur quand la tige 32 est repoussée p.ar une bielle 9 ou 10, le circuit pouvant comprendre des moyens de signalisation visuelle et/ou sonore placés juste en face de ltopéra- teur et/ou dans une salle de commande ou de contrôle. De façon générale, le déplacement de la tige 32 par une bielle 9 ou 10 arrivant en fin de course, peut astre utilisé pour commander tout système approprié de signalisation et d'alarme, ou d'arrêt d'un moteur d'entraînement de l'arbre25. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Ensemble réducteur à rotation limitée, par exemple de manoeuvre d'une vanne du type-quart de tour, dans lequel l'arbre de sortie du réducteur,commandant par exemple la fermeture et l'ouverture d'une vanne précitée, est monté solidaire dans le carter du réducteur d'un élément d'entrat- nement à rotation limitée venant dans deux positions limites opposées en butée sur le carter du réducteuralsurun élément solidaire du carter, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un, et en particulier deux dispositifs de signalisation de fin de course de l'élément d'entraînement, montés par exemple au voisinage ou à la place des butées définissant les positions limites précitées de l'élément d'entraînement, ce ou ces dispositifs comprenant des moyens, actionnés par l'élément d'entraînement en fin de course, de visualisation ou de signalisation à l'extérieur du carter, de l'arrivée en butée de l'élément d'entraînement. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent une tige mobile, traversant la paroi du carter et faisant normalement saillie à l'intérieur du carter en direction de l'élément d'entrainement, qui est repoussée en saillie à 11 extérieur du carter par l'élément d'entrainement arrivant dans sa position limite correspondante. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige est montée coulissante à l'intérieur d'un manchon ou d'une douille filetée vissé dans un trou traversant la paroi du carter, et est constamment rappelée en saillie à l'intérieur du carter par un ressort de rappel logé à l'intérieur du manchon ou de la douille précitée. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tige précitée est montée coulissante de façon sensiblement étanche à l'intérieur du manchon précité. 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens ou la tige précités sont associés à un dispositif de transmission et/ou d'amplification mécanique, hydraulique et électrique all;neurnatiqpe, comprenant des moyens de signalisation placés en face de l'opérateur. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 4, caractérisé en ce que les moyens ou la tige précités sont associés à un commutateur de fermeture d'un circuit de signalisation visueleet/ou sonore, de façon à commander la mise en marche du circuit quand les moyens ou la tige précités sont actionnés par l'élément d'entraînement arrivant dans sa position limite correspondante.