Brevet FR2526915A1 — publié le 19831118

ACTIONNEUR DE VANNE La présente invention concerne un actionneur de vanne, s'appliquant par- ticulièrement à des vannes de grande dimension, capable de délivrer un couple de manoeuvre de la vanne sensiblement compris entre une limite inférieure de l'ordre de 30 N m et une limite-supérieure de l'ordre de 10 OO O N m Ce type d'actionneur de vannes a de nombreuses applications, par exemple dans les techniques de production d'énergie thermique, de stockage de gaz ou de pétrole, de marine, de pompage ou autres applica- tions spécialisées. En général de tels actionneurs de vannes comportent un arbre de sortie actionné par un moteur électrique par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur, par exemple à vis globique, le moteur pouvant entraîner l'ar- bre de sortie dans un sens ou dans l'autre, pour ouvrir ou fermer une vanne reliée mécaniquement à l'arbre de sortie Habituellement, ces ac- honneurs de vannes sont en outre équipés d'un volant à main permettant de faire tourner l'arbre de sortie afin d'ouvrir ou fermer manuellement la vanne On installe un mécanisme de commutation du mode manuel/automa- tique, qui comporte un sélecteur manuel, en général une manette ou un bouton, pour actionner un dispositif de transfert de l'entraînement du mode automatique, c'est-à-dire par le moteur, au mode manuel. Pour des motifs de fiabilité à long terme, il est d'usage d'installer le dispositif de transfert de l'entraînement du côté basse vitesse de l'en- grenage réducteur, c'est-à-dire du côté opposé à celui du moteur Il en résulte que les composants du dispositif de transfert de l'entraînement doivent supporter les couples élevés qui s'exercent du côté basse vites- se. Le but de la présente invention est donc de fournir un actionneur de van- ne qui permette d'installer un dispositif fiable de transfert de l'en- traînement du côté grande vitesse de l'engrenage réducteur, réalisé à moindre coût par rapport aux composants pour couple élevé. -2- Ainsi, la présente invention concerne un actionneur de vanne comportant un arbre de sortie pouvant être relié à une vanne pour l'actionner, un moteur d'entraînement de l'arbre de sortie, un engrenage réducteur par lequel l'arbre de sortie est entraîné par le moteur, un mécanisme d'en- trainement manuel pour actionner l'arbre de sortie, un dispositif de transfert de l'entraînement pour passer de l'entraînement de l'arbre de sortie par le moteur à l'entraînement manuel, et une commande manuelle pour actionner le dispositif de transfert de l'entraînement, caractérisé par-un dispositif de commande agencé pour entrer en action dès que la- dite commande manuelle est actionnée et provoquer l'arrêt du moteur, la commande manuelle mettait ensuite en action le dispositif de transfert de l'entraînement pour débrayer l'entraînement par le moteur et enclen- cher le mécanisme d'entraînement manuel. De préférence, le moteur est un moteur électrique et il comporte un frein électrique, par exemple un frein rétroactif, et ledit dispositif de commande est un commutateur électrique. Le dispositif de transfert de l'entraînement comporte de préférence une douille>montée de façon à coulisser comme un manchon sur un arbre de transmission servant à l'entraînement de l'arbre de sortie dans le mo- teur, ladite douille était verrouillée sur l'arbre de transmission pour tourner avec lui En outre, cette douille comprend d'une part la pièce entraînée d'un embrayage de l'entraînement par le moteur, et d'autre part un pignon pouvant s'engrener sur un pignon d'entraînement du méca- nisme d'entraînement manuel. Le transfert du mode d'entraînement automatique au mode manuel s'effec- tue en faisant coulisser la douille sur son arbre pour découpler l'em- brayage et faire s'engrener le pignonsur le pignon d'entraînement manuel. Le déplacement de la douille sur son arbre est conçu de façon que l'em- brayage soit complètement découplé avant que le pignon s'engrène sur le pignon d'entraînement manuel et vice-versa. L'embrayage est de préférence réalisé en matière plastiqpe et il est du 3- type à crabot. Pour faire coulisser la douille sur son arbre, le dispositif de trans- fert de l'entraînement peut comporter un étrier qui pivote sous l'effet d'une commande manuelle et qui comporte des goujons s'engageant en po- sitions diamétralement opposées dans une gorge annulaire de ladite douil- le De préférence, cet étrier est réalisé en matière plastique et il comporte un doigt de débrayage qui, lorsque l'embrayage est en position débrayée, s'appuie, sous l'effet d'un ressort, sur une face de la pièce motrice de l'embrayage pour maintenir la position de débrayage. La face de la pièce d'embrayage contre laquelle s'appuie le doigt de dé- brayage est de préférence en forme de came, c'est-à-dire qu'elle eom- porte un ou plusieurs épaulements curvilignes atteignantlocalement le bord de cette face et situés entre deux champsde différents niveaux de cette face, de telle sorte que le doigt de débrayage soit chassé hors de cette face quand la pièce motrice tourne sous l'action du moteur, pour permettre l'enclenchement de l'embrayage sous l'effet du ressort d'embrayage. La présente invention sera mieux comprise par la description d'un exem- ple de réalisation et en référence aux dessins annexé, dans lequel: la figure 1 représente une vue en perspective du mécanisme de commuta- tion manuel/automatique. la figure 2 est une vue latérale d'une partie de ce mécanisme, et, la figure 3 est une wee frontale de la pièce motrice de l'embrayage. Dans l'actionneur de vanne représenté sur la figure 1, un arbre primaire 1 entraîne, par un engrenage réducteur à vis globique non représentée, l'arbre de sortie de l'actionneur Cet arbre de sortie est connecté à une vanne pour l'actionner. L'arbre primaire 1 peut être entraîné soit par un moteur électrique 2, 2526 W 15 -4- soit par un entraînement manuel 3, qui provient d'un volant à main, non représen té. Le moteur 2 est équipé d'un bloc de commande 4, qui peut effectuer un freinage électrique rétroactif sur le moteur, par exemple en court-circuitant le retors ou en faisant passer dais une résistance le courant produit par le retors, tout en maintenant le champ Un mécanisme 6 de commutation du mode manuel/aitomatique comporte un l U commutateur électrique 7 qui, lorsqu'il est actionné pendant que le mo- teur 2 tourne, agit sur le bloc de commande 4 pour provoquer un arrêt rapide du moteur 2 sous l'effet du freinage rétroactif. Le mécanisme de commutation 6 comporte une commande manuelle sous forme d'un bouton 8 fixé à la partie supérieure d'un axe 9 Cet axe est monté de façon pivotante dans le boîtier de l'actionneur et il porte à sa par- tie inférieure un bras 10 Dans la disposition représentée sur le dessin, il faut faire tourner le bouton 8 sur son axe 9 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre pour transférer l'entraînement du mode auto- matique au mode manuel Cette rotation provoque un déplacement angulai- re du bras 10. Le bras 10 comporte un taquet de commutation 12 qui, en position de mode aitomatique, maintient pressé un bouton 13 du commutateur Dès qu'on fait tourner le bouton 8 dans le sens contraire des aiguilles d'une mon- tre, le taquet 12 s'écarte du commutateur 7 et relâche le bouton 13, ce qui entraîne l'arrêt rapide du moteur comme décrit ci-dessus L'extré- mité du bras 10 porte un ergot 14 qui bute contre la partie supérieure d'un étrier 15 Cet étrier, réalisé en matière plastique, est monté à 3 U sa partie inférieure sur le boîtier 11 de 1 'actionneur au moyen d'un boulon 39 qui passe librement à travers l'extrémité inférieure de l'é- triei 15 et qui est vissée dans le boîtier 11 La partie inférieure de l'étrier est pressée contrela tête du boulon 39 par un ressort 38. L'étrier 15 comporte, juste au-dessus de ce montage, une section d'épais- seur réduite de façon à réaliser une articulation flexible 16, pour que l'étrier puisse effectivementpivoter entre les positions représentées -5 - sur les figures 1 et 2 Ainsi, une rotation du bras 10 dans le sens con- traire des aiguilles d'une montre provoquera une rotation de l'étrier 15 sur l'articulation 16 dans le sens des aiguilles d'une montre, selon la disposition de la figuré 2 Le mouvement de l'étrier est guidé par l'ex- trémité inférieure saillante de l'axe 9, qui s'engage dans une coulisse 18 faisant partie de l'étrier 15. Le bras 10, et avec lui l'axe 9 et le bouton 8, est sollicité par un ressort de rappel 19 Ainsi, quand le bouton a été complètement action- né, il peut être relâché et il sera rappelé par le ressort 19 vers sa position initiale L'étrier 15 est aussi muni d'un ressort de rappel 20. Un douille 22, réalisée en matière plastique, ezt montée de façon cou- lissante sur une portion de diamètre réduitde l'arbre primaire 1 Elle est verrouillée en rotation avec cet arbre 1 par une clavette 23 ou des cannelures La douille est munie d'une gorge annulaire délimitée par une paire de colliers 24 et 25 L'étrier 15 comporte une-pairede goujons 26 engagés dans ladite gorge dans des positions diamétralement opposées. Ainsi, quand l'étrier pivote sur son articulation 16, il fait coulisser la douille 22 sur l'arbre 1 au moyendes goujons, qui appuient sur un des côtés de la gorge, c'est-à-dire air une face de l'un des colliers. La douille 22 porte, à l'une de ses extrémités, la pièce entraînée 28 d'un embrayage par crabot 29, et à son autre extrémité un pignon 30 La douille est sollicitée par un ressort d'embrayage 31 qui tend à enclen- cher l'embrayage La rotation de l'étrier 15 dans le sens des aiguilles d'une montre provoque le débrayage, puis l'engrènementdupignon 30 sur le pignon d'entraînement 32 de l'entraînement manuel 3. L'étrier 15 comporte un doigt de débrayage 33 qui, lorsque l'embrayage 29 est en position débrayée, s'appuie sur une face de la pièce motrice 34 de l'embrayage, comme le montre la figure 1, pour maintenir la posi- tion de débrayage malgré la sollicitation des ressorts 20 et 31 Ladite face de la pièce motrice de l'embrayage est façonnée comme le montre la figure 3, c'est-à-dire que des champs 35 et 36 situés àdes niveaux diffé- rents sont séparés par un épaulement curviligne qui s'étend localement t 6915 -6 - jusqu'au bord de cette face. Quand l'étrier 15 pivote dans le sens des aiguilles d'une montre, le doigt 33 monte jusqu'à toucher la périphérie de la pièce d'embrayage 34, puis le pivotement de l'étrier'15 amène le doigt 33 devant la face fron- tale de la pièce d'embrayage 34 Selon la position angulaire de la pièce 34, le doigt 33 vient s'appuyer soit contre le champ supérieur 36, soit entre le champ inférieur 35 de la face frontale de la pièce d'embrayage 34. i O Lorsque le moteur 2 redémarre, si le doigt 33 s'appuie sur le champ in- férieur 35, il est immédiatement chassé hors de la face par l'épaulement curviligne, permettant ainsi à l'étrier 15 de pivoter dans le sens con- traire des aiguilles d'une montre en direction de sa position de mode automatique Si le doigt 33 s'appuie sur le champ supérieur 35, le début de la rotation du moteur amènera le doigt 33 à glisser jusqu'au champ in- férieur 35, puis la rotation chassera le doigt hors de la face comme précédemment Ces déplacements du doigt 33 se produisent indépendamennt du sens de rotation du moteur, car l'épaulement curviligne a la forme de deux courbes occupant chacune une moitié de la face de la pièce d'embray- age 34 et chacune de ces courbes s'étend jusqu'au bord de la face. Le doigt 33 est réalisé d'une pièce avec l'étrier 15 et donc en matière plastique,si bien qu'il est flexible Lorsque le doigt est poussé latéra- lement par l'épaulement susmentionné, il peut fléchir par rapport au res- te de l'étrier 15 jusqu'à quitter la face de la pièce d'embrayage 34. Lorsqu'il est en position de mode automatique, l'étrier 15 bute contre l'ergot 14 qui sert ainsi d'arrêt pour l'étrier, qu'il maintient dans une position prédéterminée. Lorsqu'on débraye l'embrayage 29, il est souhaitable que la rotation de l'embrayage cesse avant qu'il soit effectivement débrayé, sinon les a- rêtes des crabots en matière plastique peuvent être endommagées Cet arrêt est assuré par le dispositif de freinage rétroactif du moteur, dispositif enclenché par le commutateur électrique 7 au début du mouve- -7- ment du bouton de commande 8 Il est également nécessaire que le réen- clenchement de l'embrayage se produise dans un'temps très court, sinon les crabots pourraient commencer à transmettre un couple avant d'être entièrement engagés et le frottement qui en résulterait empêcherait les ressorts 31 et 20 de réaliser l'enclenchement complet de l'embrayage, tandis que l'apparition du couple pourrait provoquer des dégâts sur les crabots partiellement engagés L'exécution de l'étrier 15 et de la douille de transfert 22 cn matière plastique leur garantit une faible inertie, si bien qu'ils peuvent retourner très rapidement ve Zs leur po- sition de mode automatique. Comme décrit plus haut, l'étrier 15 est pressé par un ressort 38 contre la tête du boulon 39 Le boulon 39 est ajustable en le vissant et en le dévissant sur le boîtier 11, ce qui fait varier la position de l'extré- mité inférieure de l'étrier 15 Ainsi, dans la position de mode automa- tique, dans laquelle la partie supérieure de l'étrier 15 est appuyée con- tre l'ergot 14 par l'effet du ressort 20, le boulon 39 peut servir à régler la position de l'extrémité inférieure de 1 'étrier 15 de façon à ce que les goujons 26 soient centrés entre les colliers 24 et 25 de la douille 22, sans les toucher, afin d'éviter toute usurede ces goujons 26 lorsque la douille 22 tourne en mode automatique. Dans certains cas, il peut être avantageux d'introduire un engrenage de réduction supplémentaire, tel qu'un engrenage à pignons droits, dans l'entraînement par le moteur électrique Il peut être placé entre l'arbre du moteur électrique 2 et l'embrayage 29. -8- Revendications 1 Actionneur de vanne comportant Ln arbre de sortie pouvant être relié à une vanne pour l'actionner, un moteur ( 2) d'entraînement de l'arbre de sortie, un engrenage réducteur par lequel l'arbre de sortie est entraîné par le moteur, un mécanisme d'entraînement manuel ( 3) pour actionner l'arbre de sortie, un dispositif de transfert ( 22) de l'entraînement pour passer de l'entraînement de l'arbre de sortie par le moteur à l'en- traînement manuel, et une commande manuelle ( 6) pour actionner le dis- positif de transfert de l'entraînement, caractérisé par un dispositif de commande ( 4 7) agencé pour entrer en action dès que laditecommande manuelle est actionnée et provoqierl'arrêt du moteur, la commande manuel- le mettant ensuite en action le dispositif de transfert de l'entraîne- ment pour débrayer l'entraînement par le moteur et enclencher le méca- nisme d'entraînement manuel. 2 Actionneur de vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ( 2) est un moteur électrique et comporte un frein électrique, et en ce que ledit dispositif de commande comporte un commutateur é- lectrique ( 7). 3 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de transfert de l'entrainemennt comporte un embrayage ( 29) monté par rapport à l'engrenage réducteur, du côté grande vitesse. 4 Actionneur de vanne selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embrayage ( 28) est du type à crabot. 5 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit embrayage est réalisé en matière plastique. 6 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la pièce entraînée ( 28) de l'embrayage fait partie intégrante d'une douille ( 22) montée de façon couissante sur un arbre de transmission ( 1) servant à l'entraînement de l'arbre de sortie par le moteur, ladite douille étant verrouillée sur ledit arbre de trans- mission pour tourner avec lui et comportant en outre un pignon ( 30) pou- vant s'engrener sur un pignon d'entraînement ( 32) du mécanisme d'entraî- nement manuel ( 3). 7 Actionneur de vanne selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite douille est réalisée en matière plastique. 8 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un étrier ( 15) pivotant sous l'ac- tion d'une commande manuelle ( 6), agencée pour faire coulisser ladite douille le long de l'arbre de transmission. 9 Actionneur de vanne selon la revendication B, caractérisée en ce que ledit étrier comporte des goujons ( 26) engagés dans une gorge périphé- rique de ladite douille ( 22), de telle sorte que le coulissement de la douille soit provoqué par une poussée des goujons contre l'un des côtés de cette gorge, en ce que ledit étrier est sollicité par un ressort ( 20) en direction d'une butée ( 14) lorsque l'embrayage se trouve en position enclenchée, et en ce que l'étrier est réglable en position de telle sor- te que, lorsqu'il s'appuie contre ladite butée, les goujons se trouvent centrés par rapport à la gorge et libres de tout contact avec les côtés de cette gorge. 10 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit étrier est réalisé en matière plastique. 11 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 8 à , caractérisé en ce que le-début du déplacement dudit étrier ( 15) met en action le dispositif de commande ( 4, 7). 12 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que ladite douille ( 22) est sollicitée par un res- sort d'embrayage ( 31) pour mettre l'embrayage en position enclenchée. et en ce que ledit étrier ( 15) comporte un doigt de débrayage ( 33) qui, lorsque l'embrayage est en position débrayée, s'appuie sur une face de la pièce motrice ( 34) de l'embrayage pour maintenir la position de débrayage. 13 Actionneur de vanne selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit doigt de débrayage est d'une pièce avec l'étrier et qu'il est en matière plastique, de façon à être flexible. 14 Actionneur de vanne selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite face de la pièce motrice ( 34) de l'em- brayage comporte au moins un épaulement curviligne atteignant localement le bord de cette face et situé entre deux champs ( 35, 36) de différents niveaux de cette face, de telle sorte que le doigt de débrayage ( 33) soit chassé hors de cette face quand la pièce motrice tourne scus l'ac- tion du moteur, pour permettre l'enclenchement de l'embrayage sous l'ef- fet du ressort d'embrayage ( 31).