Brevet FR2528145A1 — publié le 19831209

L'invention porte sur une soupape à clapet, en particulier une soupape à clapet tournant avec arbre pivotant central, pour l'air actif d'un bac de lavage par voie humide, de préférence à pulsation par le bas, servant à traiter du charbon ou d'autres minéraux. Par le fascicule FR-Al 2 480 140, on connaît une soupape à clapet de ce genre, actionnée par un vérin à double effet Elle présente l'inconvénient que le vérin à double effet n'est pas exempt d'usure, si bien qu'il est nécessaire de le surveiller et de l'entretenir en permanence Un autre inconvénient consiste en ce que, pour être actionné, le vérin doit posséder des soupapes de commande, qui ne sont pas non plus exemptes d'usure, et qu'il faut également surveiller et entretenir, et remplacer de temps en temps A cela s'ajoute le fait que le vérin à double effet a un encombrement non né- gligeable. Le but de l'invention est d'indiquer un système d'entraînement pour une soupape à clapet, en particulier une soupape à clapet tournant avec arbre pivotant central, système devant être exempt d'usure et pouvant être commandé correc- tement, d'une façon jamais atteinte jusqu'à présent Ce sys- tème d'entraînement doit en outre être très peu encombrant et pouvoir être réalisé de telle façon qu'il constitue, avec la soupape à clapet, un assemblage monobloc. Ce but est atteint du fait que la soupape à clapet possède un système d'entraînement électrique Un système d'en- traînement électrique a l'avantage que ses différents éléments ne sont en liaison les uns avec les autres que par l'inter- médiaire d'entrefers, donc d'une façon excluant l'usure. Ainsi de même que pour tout moteur électrique, une marche sûre, sans entretien, est possible pendant longtemps. Les principaux inconvénients du système d'entraînement connu sont complètement éliminés. Pour la réalisation de l'invention, il est prévu que le système d'entraînement électrique soit à entrai- nement direct On obtient ainsi une réalisation qui est à l'abri des pannes, ayant un nombre de pièces mobiles réduit au minium,et qui, de plus, peut Ftr 3 reunie sens problème à la soupape à clapet pour constituer un sous-ensemble complet L'encom- brement est réduit et, grâce à la possibilité de prémontage complet du sous-ensemble dans un atelier spécialisé, on éli- mine aussi, avec l'équipement de contrôle qui s'y trouve, les erreurs de montage éventuelles. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est prévu que le moteur soit en forme de disque. Cela donne la possibilité, d'une façon particulièrement avan- tageuse, de produire des couples importants avec un moteur électrique à entraînement direct et de les transmettre de manière sûre à l'arbre pivotant En même temps, on obtient une longueur particulièrement faible dans la direction de l'axe de l'arbre pivotant Le diamètre du moteur électrique à entraînement direct peut être à peu près égal à la grandeur du bottier du clapet de la soupape. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion il est prévu que le moteur soit un moteur linéaire en forme de disque Dans ce cas, les avantages indiqués plus haut sont réunis. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est prévu que le moteur soit en plusieurs parties et que ses différentes parties soient munies d'appareils de com- mande de la puissance Les appareils de commande de la puis- sance, de préférence à thyristors, permettent des courbes d'accélération et de freinage définies et, le cas échéant, non linéaires, qui donnent une caractéristique de pulsation du bac de lavage commandé par les clapets de soupapes qui est favorable, à un degré jamais atteint jusqu'à présent C'est ainsi que le mode de fonctionnement des bacs de lavage équipés des clapets de soupapes de l'invention peut, de façon sur- prenante, être encore amélioré. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est prévu que le moteur possède des inducteurs qui se présentent sous la forme de paquets plans-parallèles de tôles feuilletées dans lesquels les enroulements soient encastrés et entièrement noyés dans de la matière plastique L'emploi de paquets plans-parallèles de tôles feuilletées pour les inducteurs donne une disposition du moteur qui est particu- lièrement compacte et peu encombrante De plus, du fait que les enroulements et les tôles feuilletées sont noyés dans la matière plastique, le moteur est tout à fait insensible aux agents de son environnement Cela, ajouté au fonctionnement sans contact, donne donc un moteur qui n'a besoin d'aucun entretien et sur lequel même l'air humide, la poussière, le brouillard d'huile etc, n'ont aucun effet Il est donc possible d'utiliser le système d'entraînement de l'invention sans pro- blème, même dans un milieu o les différents éléments de l'unité constituée par la soupape à clapet et son système d'entraînement subissent des attaques dues à la corrosion, comme c'est souvent le cas dans les installations de traitement du charbon et d'au- tres minéraux. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est prévu que le système d'entraînement soit un aimant tournant à courant continu Pour cette variante, il est possible de se servir de pièces fabriquées en grande: série, et qui sont moins chères que les fabrications à l'unité Malgré cela, l'unité soupape à clapet-système d'entraînement n'est pas trop encom- brante et l'on conserve les avantages de la marche sans usure dans une unité pouvant être entièrement enfermée dans une en- veloppe, avec des possibilités de commande encore suffisantes. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est encore prévu que le moteur possède un disque d'entraînement tournant de préférence à vitesse constante, avec au moins un électroaimant d'entraînement pouvant être excité On obtient ainsi un modèle qui fonctionne également sans usure et qui est particulièrement économe en énergie Le disque d'entraînement n'a besoin que d'un petit moteur d'entraînement, car ce disque tourne à vitesse constante, et les électro-aimants d'entraînement reliés à l'arbre pivo- tant n'ont besoin, eux aussi, que de peu d'énergie électrique. Ils sont montés à une certaine distance du disque d'entraî- nement, de sorte que l'ensemble fonctionne sans contact et sans usure. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, il est en outre prévu que le système d'entraînement possède un électro-aimant de levage agissant ax 5 1- f'1: È'' une barre d'actionnement agissant sur l'arbre du clapet Ce mode de réalisation est particulièrement facile à accepter pour le spécialiste moyen du traitement du charbon, aux habitu- des de pensées conservatrices, car il ne constitue, par son principe, qu'un pas supplémentaire allant au-delà des vérins à double effet, hydrauliques ou pneumatiques, déjà connus. De plus, ce mode de réalisation rend aisé la transformation des soupapes connues à clapet rotatif en un modèle électrique à faible usure et pouvant être très bien commandé. Enfin, un autre mode de réalisation de L'inven- tion prévoit que le système d'entraînement possède des électro- aimants de freinage et d'amortissement pouvant être excités individuellement, ou des butées élastiques, ou les deux Les électroaimants de freinage et d'amortissement permettent d'améliorer encore le comportement dynamique de la soupape de l'invention; il en est de même des butées élastiques. C'est en particulier le cas pour les modes de réalisation ne faisant pas appel à la technique linéaire en courant continu. L'invention est expliquée ci-après à l'aide des dessins, qui représentent des modes de réalisation parti- culièrement avantageux et o l'on trouvera des détails supplé- mentaires. La figure 1 représente une version du système d'entraînement à moteur linéaire. La figure 2 représente un mode de réalisation avec disque d'entraînement et deux électro-aimants d'entraî- nement. La figure 3 montre un mode de réalisation à double électro-aimant de levage. Sur la figure 1, le chiffre-repère 1 désigne le disque d'entraînement du clapet de soupape, avec l'arbre pivo- tant central 13 Le disque d'entraînement 1 est relié à la partie secondaire du moteur linéaire par un support en forme de bande 2 Selon l'invention, ce moteur linéaire est en deux parties, et il comprend la partie en fer 3 de l'induit et la partie en aluminium 4 de l'induit. Les parties 3 et 4 du moteur linéaire sont également réalisées sous la forme de bandes La partie en alu- minium 4 de l'induit peut être placée sur le disque d'entraî- nement 1 radialement à l'extérieur, comme le montre la figure, mais aussi sur le côté de ce disque En face d'elle, et sans contact avec elle, la partie primaire possède les inducteurs séparés 5 et 6, qui peuvent, eux aussi, être placés sur le côté Ces inducteurs ont la forme de paquets plans-parallèles de tôles feuilletées dans lesquels sont encastrés les enrou- lements, non représentés Les inducteurs 5 et 6 de la partie 1 o primaire sont, de préférence, entièrement enrobés de matière plastique, de façon que l'on obtienne une unité complètement insensible à l'humidité et aux autres agents nocifs La dis- tance entre les parties primaire et secondaire peut être de 1 à 2,5 mm Elle est donc suffisante pour que la saleté à la surface et les agents analogues n'aient pas d'effet. En fonction des conditions particulières dans lesquelles le système d'entraînement est utilisé, l'aluminium, qui résiste à la corrosion, peut être remplacé par du cuivre ou du laiton, ce qui permet une meilleure évacuation de la chaleur. Pour exciter les deux éléments d'inducteur et 6, sont prévus deux dispositifs de commande à thyristors 7 et 8 qui possèdent des dispositifs de réglage séparés 9 et 10 pour l'intensité des impulsions de fonctionnement des induc- teurs 5 et 6 Les impulsions de fonctionnement sont déclen- chées par le dispositif de commande par impulsions 11, qui est également, de préférence, un dispositif électronique de commande par impulsions et peut être réglé dans le dcmaine des millisecondes Les impulsions de fonctionnement sont am- plifiées, dans les dispositifs 7 et 8, de telle façon que le moteur linéaire produise le couple nécessaire à la rotation du disque d'entraînement 1, dans le cadre des courbes d'accé- lération et de ralentissement désirées. Sur la figure 2, le repère 20 désigne le mo- teur d'entraînement tournant à vitesse constante, qui est relié aux électro-aimants d'entraînement 23 par l'intermédiaire de l'arbre 21 et du disque d'entraînement 22 Le moteur d'en- trainement 20 peut être très petit, environ 250 à 500 watts, car le moment d'inertie du disque d'entraînement 22, avec l'élec- tro-aimant 23, est si grand que, lorsque les électro-aimants 23 entrent en action, il se produit une chute de la vitesse de rotation qui n'est presque pas mesurable Du côté actif des électro-aimants d'entraînement 23, se trouve le disque d'en- trainement 24, qui est relié par l'arbre 25 au clapet de sou- pape, non représenté Pour que le disque d'entraînement 24 soit mieux maintenu, il possède un palier intérieur 27 dans la douille 26, et il est aussi relié à l'arbre 21 du moteur de façon à tourner sur lui. Les électro-aimants 23 sont également excités par des thyristors de puissance et par le dispositif de com- mande par impulsions, conformément à la disposition de la figure 1, et ils produisent, sans contact, le mouvement du disque d'entraînement 24 On obtient ainsi un système d'entraî- nement pour un clapet de soupape, fonctionnant sans contact, également facile à enfermer dans une enceinte, et fonctionnant avec une dépense d'énergie particulièrement faible. Sur la figure 3, le repère 30 désigne le dou- ble électro-aimant de levage, dont les bobines sont également excitées par un dispositif de commande analogue à celui de la figure 1 L'électroaimant de levage 30 est logé latéralement dans des plaques 31 montées sur une plaque de base commune 33 Il est pourvu en haut et en bas de moyens d'amortissement et de freinage 32 Ces moyens 32 sont notamment, des électro- aimants pouvant être excités individuellement, des butées élastiques, ou une combinaison de ces deux moyens L'arbre pivotant 37 est actionné par l'intermédiaire de la barre de poussée 34 et du palier 35, qui est de préférence en matière plastique élastique n'ayant pas besoin de lubrification Le palier 35 est monté directement sur le bras pivotant 36, qui est relié de manière fixe à l'arbre pivotant 37 Sur le côté, le clapet de soupape est représenté schématiquement et dépourvu de nombre-repère. Le système de commande pour soupape à clapet tournant de l'invention est destiné en particulier à l'utili- sation dans les bacs de lavage à pulsation par le bas Sans quitter le cadre de l'invention, il peut cependant être utili- 2528-145 sé tout aussi bien pour des bacs de lavage à pulsation par le côté qui, actuellement, sont équipés de tiroirs rotatifs dont le comportement à l'ouverture et à la fermeture est beaucoup moins favorable, ou bien sont employés avec des bacs de lavage à air qui, actuellement, fonctionnent avec des clapets d'étran- glement rotatifs On obtient dans tous les cas les avantages, du fonctionnement sans usure, facile à commander, avec lequel on peut faire les réglages pour avoir des caractéristiques quelconques d'ouverture et de fermeture de la soupape, ainsi qu'une réalisation compacte, avec la possibilité de monter une enceinte entièrement close. REVENDICATIONS 1 Soupape à clapet, en particulier soupape à clapet rotatif avec arbre pivotant central, pour l'air actif d'un bac de lavage par voie humide, de préférence à pulsation par le bas, servant au traitement de charbon ou d'autres minéraux, caractérisée en ce qu'elle possède un système d'entraînement électrique ( 1, 20, 30). 2 Soupape selon la revendication 1, carac- tériséeen ce que ledit système d'entraînement électrique ( 1, 20, 30) est à entraînement direct. 3 Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement ( 1, 20) est en forme de disque. 4 Soupape selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement ( 1) est un moteur linéaire en forme de disque ( 4, 5, 6). Soupape selon la revendication 4, caracté- risée en ce que ledit système d'entraînement est en plusieurs. parties. 6 Soupape selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les différentes parties du système d'entraînement ont des appareils de commande de puissance ( 7, 8). 7 Soupape selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement possède des inducteurs ( 5, 6) ayant la forme de paquets plans-paral- lèles de tôles feuilletées dans lesquels les enroulements sont encastrés, et qui sont de préférence entièrement noyés dans de la matière plastique. 8 Soupape selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement est réa- lisé sous la forme d'un électro-aimant tournant à courant con- tinu. 9 Soupape selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement comporte un disque d'entraînement ( 24) tournant de préférence à vitesse constante, avec au moins un électroaimant d'entraînement ( 23) pouvant être excité. A_ _ _ _ _ _ _ _ _ Soupape selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit système d'entraînement comporte un électro-aimant de levage ( 30) à action axiale, avec une tige d'actionnement ( 34; agissant sur l'arbre ( 37) du clapet. 11 Soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit système d'entraî- nement possède des moyens de freinage et d'amortissement.