Brevet FR2488348A1 — publié le 19820212

La présente invention ooncerné la commande distante d'organes transmetteurs de puissance, tels que des valves hydrauliques ou des commandes de servitudes de moteurs hydrauliques par exemple, en atmosphère explosi ve, réalisée dans des conditions de sécurité répondant aux nprmes de sécurité en vigueur. Les commandes distantes généralement utilisées, notamment en ce qui concerne les distributeurs hydrauliques, sont effectuées par l'intermé1i- aire, soit de dispositifs de pilotage hydraulique à distance, diffioilegà implanter, limitésen distance et par certaines diffioultés d'utilisation, soit d'électro-aimants dont les caractéristiques ne sont pas ou peu conciliables avec la notion de sécurité en atmosphère explosive, exigeant du constructeur d'assurer pour ces électro-distributeurs, par exemple, la protection par des enveloppes antidéflagrantes, lourdes, encombrantes et onéreuses, et en plus, d'avoir recours à des annexes adaptées aux normes. La présente invention a pour objet de développer une technique permettant la commande à distance d'organes transmetteurs de puissance et de positionnement, en ayant recours à des matériels entrant dans le cadre de la sécurité en atmosphère explosive telle que définie par les normes en vigueur, ou dans le cadre de la sécurité intrinsèque par exemple, et d'ap- porter par cette technologie un progrès important sur tous les plans, et d'ouvrir ainsi un champ d'application nouveau dans le cadre de l'utilisation de commandes distantes en atmosphère explosive. Pour atteindre cet objectif il est impératif d'avoir recours à des composants répondant à la réglementation et aux normes d'utilisation en atmosphère explosive. e Cet impératif concerne notamment l'organe moteur du transmetteur et exige de considérer que ce transmetteur est déterminant et que tout le dispositif doit être étudié et construit autour de lui, et non comme il est généralement pratiqué d'habiller des matériels industriels en vue de leur donner le caractère particulier imposé par les normes de sécurité et d'utilisation en atmosphère explosive, qu'ils ne possèdent pas d'origine. La conception du dispositif, objet du présent brevet, respecte cet impératif, le transmetteur retenu est un moteur électrique, désigné sous le vocable servomoteur, choisi parmi les matériels agréés et répondant ainsi de par son origine aux normes réglementant les conditions de sécurité en atmosphère explosive et en certains cas aux réglementations particulières, telles que classification en catégorie sécurité intrinsèque, en vue d'utilisation dans les mines, par exemple. Ce choix impose de transformer le mouvement de rotation du servomoteur en un déplacement linéaire généralement nécessaire au fonctionnement des transmetteurs de puissance tels que valves et distributeurs hydrauliques, commandes de servitudes de pompes et de moteurs hydrauliques, par exemple. L'utilisation d'un servomoteur associé à un dispositif de transformation de sa rotation en un déplacement linéaire de commande permet, suivant les caractéristiques du servomoteur choisi de réaliser des commandes par tout ou rien progressives, de forme proportionnelle ou asserviee. Â titre d'exemple, il a été retenu dans la description qui va suivre, l'application de cette technique à la commande d'une valve hydraulique, désignée sous le vocable distributeur, restant acquis que cet exemple n'est pas limitatif, cette technique étant applicable à tous les systèmes utilisés en atmosphère explosive nécessitant une commande de forme linéaire. Pour la bonne compréhension du descriptif quatre chapitres principaux complétés du schéma, du tableau et des dessins correspondants, ont Lifté retenus. Présentation du schéma hydraulique type de commande d'un distributeur hydraulique à étage pilote. Présentation de la chaine de transformation du mouvement de rotation du servomoteur en un déplacement linéaire assurant la commande mécanique du tiroir du distributeur pilote par le jeu d'un organe de transformation des mouvements de technique hydraulique, désigné dans le texte, distributeur pilote de sécurité à commande distante Présentation d'une variante faisant appel à une chaine de transformation des mouvement de technique macanique. Exemple d'adaptation de deux distributeurs pilote de sécurité à commande distante par servomoteur sur un distributeur hydraulique de circuit puissance, de production standard. Le schéma hydraulique représenté par la figure I est de technique traditionnelle, il image un circuit hydraulique dans lequel le vérin hydraulique I est alimenté à travers le distributeur des circuits de fonction 2, piloté par le distributeur pilote de sécurité à commande distante par servomoteur 3, commandé lui-même par le dispositif servomoteur-transformateur de mouvement 4, conformément aux ordres transmis par le jeu du conttacteur 5. La chaîne de transformation du~mouvement de rotation du servomoteur en un déplacement linéaire assurant la commande mécanique du tiroir du distributeur pilote, par le jeu d'un organe de technique hydraulique, complété du tableau synoptique des fonctionsides composants élémentaires - '4 - de la chaine représentés par lesfigures2/préi̲sey une possibilité d'association de ces composants, les phases de travail d'un tel dispositif et leur incidenoe sur ohaque composant élémentaire. Phase 0. Position attente s le contacteur 5 est "ouvert", le servomoteur 6 n'est pas sous-tension, le dispositif de transformation de mouvement de technique hydraulique 7 est au repos, le ressort de rappel I2 repousse, par l'intermédiaire du tiroir II du distributeur pilote 8, le corps de pompe IO se comportant comme le cylindre mobile d'un vérin hydraulique, contre le rotor 9, jouant le rôle du piston fixe du vérin, le fluide hydraulique prisonnier est évacué à travers le limiteur de pression I3 associé à un jet calibré permettant une fuite permanente calculée en fonction des paramètres débit et perte de charge de l'étage pompe et des efforts générés par le ressort en compression et en détente. Phase I. Pilotage travail : le contacteur 5 est opéré en "fermeture", le servomoteur 6 est mis sous tension, le dispositif de transformation de mouvement de technique hydraulique 7 est mis en service. Le roter 9 mis en rotation par le servomoteur 6 se comporte en rotor de pompe à ViS > il puise le fluide hydraulique dans le réservoir et repousse le corps de pompe IO qui se comporte comme le cylindre mobile d'un vérin hydraulique et transmet son mouvement de déplacement linéaire au tiroir II du distributeur pilote 8 et comprime, sous l'effort, le ressort de rappel I2, le limiteur I3 joue, durant cette phase, son rtle de limiteur de pression. Le distributeur pilote est mis en position pilotage travail. Phase 2. Pilotage maintenu : cette phase est voisine de la précédente, l'équipage est maintenu en position pilotage travail, le rotor 9 toujours entrainé en rotation par le servomoteur 6 maintient le tiroir II du distributeur pilote 8 en position pilotage travail, le fluide hydraulique débité par la pompe à vis est retourné au réservoir à la pression de -ré- glage du limiteur I3 associé à son jet calibré, garantissant ainsi un effort suffisant à la position maintenue pilotage contre le ressort de rappel I2, maintenu en compression durant la phase pilotage. Phase 3. Rappel position attente : cette phase est identique à la phase 0, au début de cette phase, le ressort de rappel I2 repousse le tiroir II, du distributeur pilote 8, accouplé au corps de pompe IO, évacuant ainsi le fluide hydraulique prisonnier à travers le limiteur 13 associé à son jet calibré et ramène ainsi le dispositif en position rappel attente. La chaine de transformation des mouvements imagée Dar la schéma e3 figure I, la chaine développée et le tableau synoptique figures2Joffrent plusieurs possibilités de variante, par exemple, association en lieu et place- d'un organe faisant appel aux techniques hydrauliques, d'un équipage de technique mécanique traditionnelle, cette variante est représentée par la figure 4. L'ensemble de la chaine et de ses composants principaux demeurent identiques à celle décrite au paragraphe précédent., imagée par la figure 2 seul l'étage transformation du mouvement de rotation du servomoteur 6 en un déplacement linéaire assurant la commande mécanique du tiroir du distributeur 8 est traité séparément. Ce dispositif de transformation du mouvement I6 de conception mécanique, est constitué d'une noix I7 entrainée en rotation par le servomoteur 6 à travers un étage réducteur I4 associé à un coupleur I5 et d'une vis mère de caractéristiques réversibles guidée par un ensemble trainard I9 assurant son anti-rotation. Dans ces conditions, le dispositif de transformation de mouvement I6 se comporte, dans sa fonction poussée du tiroir du distributeur 8 contre le ressort, comme un couple vis-écrou classique, dans le sens rappel de l'équipage par le ressort de rappel I2 repoussant la vis par l'intePmédi- aire du tiroir. La vis mère I8 entraine la noix I7 bénéficiant ainsi des caractéristiques réversibles du couple qui entraine à son tour l'étage secondaire du coupleur I5. Dans ces conditions, le rappel en position attente est assuré. Le dispositif de transformation du mouvement I6 permet d'assurer la commande de pilotage dans des conditions identiques dans sa finalité à celle analysée par le tableau synoptique représenté par la figure 3, phases O.I.2 et 3. Ces dispositifs de transformation du mouvement de rotation du servomoteur 6 en un déplacement linéaire nécessaire au fonctionnement du distributeur pilote 8 de technique hydraulique ou de technique mécaniques citées pour exemple, doivent respecter les impératifs de sécurité définis par les normes réglementant leur utilisation en atmosphère explosive et en plus assurer la remise en position de sécurité des systèmes en cas de manque d'énergie de pilotage ou de puissance. Ces variantes ne sont citées qu'à titre d'exemple, d'autres formules peuvent être envisagées sous réserve du respect des normes de sécurité et des sécurités ponctuelles dictées par les usages et les normes particulières d'utilisation applicables pour chaque cas. Pour être exploitables et commercialisables dans l'industrie, ces dispositifs doivent être conçus de façon à pouvoir être implantés en lieu et place des matériels traditionnels produits en série suivant les normes de dimensionnement en usage, la figure 5 image le montage de distributenrs pilotes de sécurité à commande distante par servomoteur, objet du présent descriptif, sur un bloc distributeur hydraulique de circuit de puissance, de fabrication standard, de technique à pilotage hydraulique incorporé cet exemple simple et représentatif n'a pas un caractère limitatifs il est seulement destiné à préciser les possibilités d'utilisation de ce dispositif dans le cadre de matériel standard de fabrication, en stock et même en service. Ce bloc de distribution est constitué d'un distributeur hydraulique de puissance de conception à pilotage hydraulique, équipé de sa plaque de base support de connexion, objet du présent descriptif, sur lequel est flasqué le distributeur pilote de sécurité. Lé distributeur pilote traditionnel est remplacé par le distributeur pilote de sécurité à commande distante par servomoteur 20 flasqué directement sur le distributeur de puissance équipé 21 ou par l'intermédiaire d'une plaque de connexion 22 éventuellement destinée à rétablir la géométrie des circuits Â entre le distributeur de puissance et le distributeur pilote. L'assemblage des composants est assuré par des vis à têtes cylindriques noyées 23 et l'étanchéité par des joints toriques 24, suivant les usages. Le distributeur pilote de sécurité à commande distante correspond aux besoins exprimés par les industries dans lesquelles les conditions d'exploitation comportent une atmosphère explosive. A ce jour, l'emploi de commande distante en atmosphère explosive est limité par suite de la complexité, du prix et de l'encombrement des matériels proposés qui sont dans la majeure partie des cas des matériels standard adaptés par adjonction d'annexes leur permettant de répondre aux normes et aux agréments. Le distributeur pilote de sécurité à commande distante, objet de la présente invention, a été créé en tenant compte des normes et des usages afin de pouvoir être normalement utilisé en atmosphère explosive, restant acquis que chaque type d'utilisation devra faire, comme il est d'usage, objet d'un agrément spécifique. La simplicité de ce dispositif partant d'un servomoteur répondant aux normes, agréé ou en cours d'agrément pour l'utilisation projetée, lui permet de prétendre à un vaste champ d'application partout où le problème de transmission de puissance en atmosphère explosive nécessite une commande distante. Ce dispositif permet, en plus de la commande distante, par tout ou rien, la commande proportionnelle ou asservie et possède de conception a propre sécurité en cas de défaillance de la source d'énergie de pilotage ou de puissance. A titre d'exemple, ces dispositifs correspondent à un besoin, non satisfait à ce jour, dans les mines grisouteuses, portant sur la commande distante de soutènemeut marchant et de machines d'exploitation. Ces dispositifs peuvent aussi aider à résoudre les problèmes posés par la commande distante et même locale de vannes et de servitudes en exploitation et en raffinerie pétrolière et sur les équipements de trai tombent, de steckage de gaz et de matières inflammables. Ces exemples n'ont pas le caractère limitatif, ils ont été choisis afin de préciser quelques applications parmi les plus représentatives. RuZENDICATIONS I - Distributeur pilote de sécurité à commande distante en atmosphère explosive destiné à assurer la commande de transmetteurs de puissance tels que valves, distributeurs, pompes et moteurs hydrauliques ou toutes autres servitudes de commode ou de positionnement: caractérisé par le fait qu'il fait appel à un moteur ou à un servo-moteur électrique comme organe-gnérateur. 2 - Distributeur, selon la revendication I, caractérisé par le fait de transformer le mouvement de rotation de l'arbre de 11 organe générateur en un mouvement de géométrie lineaire nécessaire à la fonction de comrnande des dispositifs auquel il est destiné a être associé. 3 - Distributeur, selon la revendication I, permettant du fait de la possibilité du libre choix de son organe genérateur, considéré comme la souche du dispositif, de répondre aux normes régissant les utilisations en atmosphère explosive. 4 - Distributeur, selon la revendication 3, permettant d'être associé à des dispositifs de commandes distantes, a servies ou autres, répondant aux normes régissant les utilisations en atmosphère explosive et ainsi de constituer des systèmes. 5 - Etage de transformation de mouvement, selon la revendlcation 2, pouvant faire indifféremment appel aux techniques hydrauliques, de forme pornpe associée à vérin, ou aux techniques traditionnelles mécano-électriques. ó - Etage de transformation de mouvement équipé de son organe générateur, selon les revendications 3 et 5, perme tant d'être associé soit à des distributeurs pilote adaptés ou spéciaux, soit à des distributeurs pilote ou de puissance, de surie industrielle, 7 - Organe de transformation de mouvement, selon la revendication 5, assurant en cas de manque d'énergie la remise en sécurité du dispositif, au point neutre.