Brevet FR2468817A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un dispositit d3ential- nement de soupapes, de coulisses, d'organes de réglage ou d'installations analogues, en particulier pourvu d'un arbre d'entraînement rotatif et d'une transmission à manivelle pour le déplacement longitudinal de l'organe de fermeture. Le dispositif selon la présente invention s'applique dans un domaine où les exigences en matière de pression de travail et d'étanchéité sont très élevées, en particulier pour des soupapes entraînées par un moteur. Le brevet américain 4C 10 929 décrit une soupape à transmission à manivelle, comportant une transmission à manivelle portée par un palier ménagé dans le flasque de montage, dont le but est de présenter des avantages pour des boîtiers de soupapes dont la finition n'est pas parfaite. Cette réalisation ne donne pas satisfaction pour l'utilisation prévue pour les raisons suivantes 1) il nlest pas possible d'appliquer des forces de verrouillage importantes à cause du montage en porte-à-faux dans la manchette d' étanchéité. 2) il n'est pas possible de prévoir un entraînement par moteur du fait que, pour assurer un verrouillage étanche, les tolérances de fonctionnement de l'entraînement de réglage sont très faibles,et du fait qu'au moment du passage au point mort la force de verrouillage chute de façon abrupte. 3) dans une construction de ce type, les forces d'arrachement sont sensiblement plus grandes que les forces de verrouillage, de sorte qu'un moteur de réglage éventuel devrait être surdimensionné pour assurer une sécurité de fonctionnement suffisante. L'utilisation de mécanismes d'entraînement à manivelle disposés hors du corps de la soupape est connue dans le domaine de l'entraînement de soupapes pour turbines, et utilisée pour entraîner des robinets, des clapets etc... ces entraînements étant couplés ou non à un moteur d'entraînement. Ces constructions connues présentent des inconvénients concernant aussi bien leur effort statique que leur sécurité sur le plan de l'étanchéité, du fait que le couple de rotation élevé transmis à l'intérieur du boîtier engendre des tensions importantes sur l'isolation. Le fait d'être amené à augmenter la section de l'arbre d'entraînement entraîne un accroissement de l'encombrement du dispositif d'isolation, par exemple le recours à un presse-étoupe plus long. I1 en résulte une augmentation de l'encombrement en hauteur du dispositif d'entraînement. Cette augmentation de la hauteur rend plus difficile l'adaptation des forces d'entraînement, dans les soupapes à haute pression, aux efforts tolérés pour le pivot et aux exigences en matière d'étanchéité. Dans le but de pallier les inconvénients susmentionnés, la présente invention se propose de réaliser un dispositif d'entraînement de soupapes, coulisses, organes de réglage ou similaires, dans lequel on peut atteindre des forces de verrouillage importantes pour une puissance moteur peu élevée. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'entraînement à manivelle est supporté dans le boîtier par un deuxième palier, disposé à l'extrémité du villebrequin, et en ce qu'entre la bielle et l'organe de fermeture est monté un élément extensible susceptible d'être mis sous tension. Un organe de fermeture de section amoindrie, canelé ne devrait pas être soumis aux efforts de résistance les plus élevés. Au moins une partie de la démultiplication devrait de préférence se trouver à proximité de l'organe de fermeture. Un alignement précis des axes du pivot et de la surface d'étanchéité est en principe suffisant pour répondre aux exigences de sécurité les plus élevées. D'autre part, il est souhaitable que le moteur d'entraînement engendre une charge constante sur toute la période correspondant aux faibles exigences lors du démarrage, et engendre des forces d'étanchéification sur l'organe de fermeture, lorsqu'il se trouve dans sa position extrême, sans pour autant qu'apparaisse une surcharge de ce moteur. Grâce au dispositif d'entraînement selon l'invention, on atteint la solution au problème de l'entraînement des soupapes, dans lesquelles une construction intégrée conduit à un encombrement réduit, une simplification de la fabrication, et permet le stockage à frais réduits. Le fait que la manivelle soit montée sur deux paliers décharge le dispositif d'étanchéité et garantit un guidage rectiligne de l'organe de fermeture, ce qui constitue la base d'un verrouillage sûr. Le verrouillage de l'organe de fermeture est par ailleurs garanti grâce à l'élément extensible longitudinalement même pour un position défavorable de la manivelle, et même lorsque le dispositif est encrassé ou présente des erreurs de tolérance. Par rapport à des dispositifs d'entraînement conventionnels, le fait de faire traverser la surface d'étanchéification à un arbre d'entraînement rotatif, présente des avantages substantiels. Le dispositif d'étanchéité de axe se trouve à peu près à angle droit par rapport à l'axe de déplacement de l'organe de fermeture, de sorte que les influences extrêmes du fluide en circulation peuvent être facilement contrôlées. Un positionnement optimalisé du point mort de la manivelle par rapport à la butée du dispositif d'étancheité, au moyen de l'élément extensible longitudinalement, engendre un accroissement de la force d'étanchéification ainsi qu'un amoindrissement de la force de recul sans augmentation du couple d'en trainement. Les forces d'arrachement nécessaires à l'ouverture restent faibles. Le moteur d'entraînement et l'arbre d'entrée sont disposés parallèlement à la direction principale- de traversée de la soupape, ce qui permet de gagner en encombrement. C'est pourquoi.-î"ensemble a un volume hors tout bien moins important que celui des dispositifs analogues connus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront décrits ci-dessous. Selon une forme de réalisation particulière, le dispositif comporte un dispositif de guidage linéaire disposé entre la bielle et l'élément extensible longitudinalement en direction de l'axe principal de l'organe de verrouillage. Ceci permet d'améliorer le guidage linéaire de l'or- gane de verrouillage et de protéger la manivelle-contre des influences éventuellement agressives du fluide en circulation, l'organe de fermeture- se présentant sous la forme d'un piston disposé à l'intérieur du boîtier de la soupape. Selon une forme de réalisation particulière, l'organe de fermeture présente une seconde surface d'étanchéité, effective à l'arrière de la soupape et disposée le long du bord d'entraînement du dispositif de guidage linéaire, la butée d'extrémité pouvant être soumise, lorsque l'organe de fermeture est entièrement ouvert à la charge exercée par l'installation de mise sous tension, à une force de fermeture complémentaire. Par cette réalisation, lors de la pleine ouverture de l'organe de fermeture, la seconde surface d'étanchéité du dispositif d'entraînement à manivelle, peut encore protéger de manière plus efficace, les deux paliers et le dispositif d'étanchéification contre les influences du fluide en circulation. Par conséquent, le risque de mauvais Fonctionnement au dispositif d'entraînement à manivelle, dû à des déchets provenant du fluide en circulation,est amené à son niveau le plus bas. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel : la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale représentant schématiquement le dispositif d'entraînement selon l'invention, la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une soupape équipée d'un dispositif d'étanchéité arrière, et la figure 3 représente une vue en coupe à travers la soupape selon un plan parallèle à l'axe du dispositif d'entraînement à manivelle. La figure 1 représente un boîtier 1 contenant un dis positif d'entraînement à manivelle 2, dont la bielle 3 est reliée à l'organe de fermeture 4. L'organe de fermeture peut lui-même constituer le dispositif de guidage linéaire 5 et est relié à la bielle 3 par l'intermédiaire d'un élément extensible longitudinalement 6. La mise sous tension de cet élément peut être effectuée par un dispositif de mise sous tension 7 en vue d'une adaptation aux conditions d'utilisation. En référence- à la figure 2, le boîtier 1, l'organe de fermeture 4, le dispositif de guidage linéaire 5, sont agencés de telle manière qu'à I'ouvature complète de l'organe de fermeture 4, une seconde butée 8' opère comme dispositif d'étanchéité pour protéger le dispositif d'entraînement à manivelle 2 contre d'éventuelles influences du fluide en circulation à travers la soupape. Un dispositif de sécurité 10, qui transmet la force de recul de la bielle 3 sur l'organe de fermeture:4ly est ménagé à- l'extrémité d'entraînement de l'élément 6 extensible longitudinalement. La limitation de course s'obtient de façon variable à l'aide du manchon fileté 9. En référence à la figure 3, le moteur d'entraînement 11 est monté directement sur le flasque de montage 12. Le premier palier 13 qui constitue également un dispositif d'étanchéification, est monté dans une poche du boîtier, ménagée à angle droit par rapport à l'axe de déplacement de l'organe de fermeture 4, ce qui le protège également contre les influences ou les attaques du média en circulation à travers la soupape. Le second palier 14 destiné à empêcher les déformations et à renforcer le force de verrouillage, se trouve dans une seconde poche similaire quoique non ouverte du boîtier, disposée latéralement du côté opposé par rapport à la première poche. L'organe de fermeture peut bien entendu présenter un dispositif de fixation 15 de forme quelconque. Par exemple, il peut être adapté pour permettre un mouvement rotatif ou pendulaire d'un organe de verrouillage 16. Le fonctionnement du dispositif sera décrit plus en détail ci-dessous en référence aux-figures. Lorsque le dispositif d'entraînement à manivelle 2 est entraîné en rotation, la bielle 3 est poussée en direction de la butée d'extrémité 8. Dès que la force de réaction devient efficace, la force d'appui qui est exercée par l'élément extensible longitudinalement 6 augmente pour éviter un amoindrissement involontaire de cette force d'appui. Le retrait de l'organe de fermeture 4 de la butée d'extrémité 8 est par contre facilité par l'intervention de l'élément 6. Par une construction appropriée du dispositif de guidage rectiligne 5, pour un dispositif d'étanchéité arrière 8', la construction de l'élément extensible longitudinalement 6 est adaptée pour permettre également l'armement du ressort en vue d'une action efficace sur le dispositif d'étanchéification arrière.La force de traction exercée par la bielle 3 agit alors en particulier sur le dispositif de sécurité 10 en entraînant l'élément de guidage rectiligne 5. Le fait de prévoir un dispositif d'entraînement à manivelle, où l'axe du moteur d'entraînement est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la soupape, présente l'avantage de protéger le moteur contre des échauffements exagérés, en particulier pour des soupapes dont le corps est à température élevée. Le flasque de montage 12 permet la mise en place d'un premier palier 13, de l'entraînement à manivelle 2 et d'un second palier 14. Les faibles distances d'appui et les longueurs réduites de levier des pièces en mouvement, permettent une construction extrêmement simplifiée. Un certain surdimensionnement n'a qu'une importance relative et permet, pour un encombrement général modeste, d'adapter le dispositif à différentes applications pour lesquelles les forces mises en oeuvre peuvent être différentes La forme de réalisation du dispositif de fixation 15 ménagé à l'extrémité libre de l'organe de fermeture 4, permet des couplages variables avec des organes de verrouillage appropriés 16. Grâce à la coopération du dispositif d'entraînement 2 et de l'élément 6 extensible longitudinalement, la présente invention permet de pallier les principaux inconvénients des dispositifs d'entraînement à manivelle connus, par exemple de réduire l'encombrement en hauteur, de supprimer les presse-étoupes, fragiles, et d'abaisser les coûts de fabrication, tout en augmentant sensiblement le domaine d'utilisation des entraînements à manivelle. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement de soupapes, coulisses, organes de réglage, comportant un moteur de réglage, une transmission à manivelle, un flasque de montage et un organe de fermeture coulissable en direction d'une butée d'extrémité, disposée à l'intérieur du boîtier, ledit organe de fermeture étant opérationnellement lié au moteur de réglage par l'intermédiaire de la transmission à manivelle, dans lequel la transmission à manivelle est supportée par un palier logé dans le flasque de montage, caractérisé en ce que l'entraînement à manivelle 2 est supporté dans le boîtier par un deuxième palier 14, disposé à l'extrémité du villebrequin; et en ce qu'entre la bielle 3 et l'organe de fermeture 4, est monté un élément 6 extensible susceptible d'être mis sous tension. 2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' entre la bielle 3 et l'élément extensible 6, est prévu un dispositif de guidage linéaire 5 en direction de l'axe principal de l'organe de fermeture 4. 3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de fermeture 4 présente une seconde surface d'étanchéité 9, effective à l'arrière de la soupape et disposée le long du bord d'entraînement du dispositif de guidage linéaire 5; et en ce que la butée d'extrémité 8 peut être soumise, lorsque l'organe de fermeture 4 est entièrement ouvert à la charge exercée par l'installation de mise sous tension 7, à une force de fermeture complémentaire.