Brevet FR2528524A1 — publié le 19831216

DISPOSITIF ACTIONNEUR DE VANNE La présente invention concerne un dispositif actionneur de vanne. Cette inventipn a plus particulièrement trait à des dispositifs ac- tionneurs de vannes de relativement grande dimension, susceptibles de fournir un couple de travail de l'ordre de 3 kg m à une extrémité de leur zone de travail et pouvant atteindre 1000 kg m à l'autre extrémi- té de leur zone de travail Ces dispositifs actionneurs de vannes trouvent des applications très larges dans le domaine des générateurs thermiques, dans les industries de stockage de gaz et de pétrole, dans la marine, comme vanne de tête d'eau, etc Ces dispositifs actionneurs de vannes comportent généralement un arbre de sortie entraîné par un moteur électrique réversible, au moyen d'engrenages portant par exemple une vis sans fin et un engrenage hélicoldal, susceptibles d'entraîner l'arbre de sortie dans les deux directions pour fermer ou ouvrir une vanne connectée à une tige reliée audit arbre de sortie Il est courant pour ce type d'actionneurs de vannes de comporter trois ou quatre boîtiers séparés montés les uns sur les autres Ces boîtiers comprennent respectivement 1 le boîtier contenant le moteur électrique 2 le boîtier de l'engrenage de contrôle contenant l'engrenage de contrôle associé au moteur électrique et au bloc terminal 3 la boite d'engrenages 4 le boîtier de commutation du couple et de limitation de la course. Etant donné que les dispositifs actionneurs de vannes travaillent généralement dans un environnement agressif, il est souvent nécessaire de les rendre étanches à l'eau et/ou à l'épreuve du feu L'existence de cette série de boîtiers décrits ci-dessus complique et renchérit les opérations nécessaires pour les rendre étanches et à l'épreuve du feu. La présente invention se propose de contourner cette difficulté en réalisant un dispositif actionneur de vanne selon l'invention, compre- nant deux boîtiers, à savoir un premier boîtier définissant un 2 2528524 compartiment unique contenant un moteur électrique réversible, un engrenage de commande associé au moteur, des moyens de commande du couple, et un mécanisme commutateur de limitation de la course, ainsi qu'un second boîtier comprenant une boîte d'engrenages contenant un engrenage réducteur. 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 latérale, partiellement coupée du dispositif selon l'invention, Les figures 2 et 3, lorsqu'elles sont assemblées le long de la ligne X-X, illustrent une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, et La figure 4 représente une vue arrière du dispositif illustré par la fig 3 et observé dans le sens de la flèche A, ainsi qu'une vue partiellement coupée illustrant une forme de réalisation de l'arbre de sortie du dispositif actionneur. En référence aux figures, le dispositif actionneur de vanne comporte un premier boîtier 1 qui définit un compartiment unique qui sera appelé par la suite le boîtier électrique, et un second boîtier comprenant une boite d'engrenages remplie d'huile. Le boîtier 1 se compose de deux parties 3 et 4 qui sont assemblées au moyen d'un système filetage-vis 5 Les vis et les filetages 5 sont traités contre le feu d'une manière connue en soi Les parties de boîtier 3 et 4 sont également assemblées de manière étanche au niveau de la jonction par un joint étanche 6 Le boîtier 1 contient un moteur électrique réversible 7 à vitesse variable ainsi que son engrenage de commande associé qui est représenté par le bloc 8 de la figure 2. L'engrenage de commande est par exemple décrit dans la demande de brevet britannique no 8210716 Comme cela est également décrit dans 3 2528524 également des dispositifs d'ajustage manuel de la vitesse et du couple Dans la fig 3 des dessins d'accompagnement, ces moyens d'ajustage sont représentés par les potentiomètres 9 et 10 A cet engrenage de commande sont également associés les mécanismes commutateurs 12 et 13 pour ajuster manuellement la limite de la course (fig 3) Ces mécanismes commutateurs 12 et 13 sont par exemple du type décrit dans la demande de brevet britannique no 8308545 Les ajusteurs manuels des potentiomètres 9 et 10 sont constitués par des axes 14 et 15 et les ajusteurs manuels des mécanismes commutateurs 12 et 13 comportent les axes 16 et 17 Les axes 14 à 17 s'étendent depuis l'intérieur du bottier 1 jusqu'à l'extérieur du dispositif actionneur au travers d'alésages appropriés ménagés dans la cloison 18 qui est réalisée en une matière synthétique rigide et est fixée de façon étanche comme un bouchon dans une ouverture de sortie circulaire 19 ménagée dans le boîtier 1 Cette obturation de l'orifice 19, qui complète celle provoquée par l'ajustage étanche de la cloison 18 est réalisée au moyen d'un composé d'enrobage 25 La cloison 18 est, dans cet exemple, également avantageusement formée par un bloc terminal comportant des bornes 20 permettant d'effectuer des connexions électriques extérieures avec les organes composant l'équipement électrique intérieur au bottier 1. Chacun des axes 14 à 17 est logé dans son alésage et préservé de la pénétration de liquides au moyen d'un dispositif à double joint com- prenant des joints d'étanchéité 22 et 23 Les parties 24 des alésages traversés par les axes 14 à 17 assurent une protection anti-feu. Des têtes des axes 14 à 17 et les bornes 20 sont équipées d'un capuchon comprenant un bottier cylindrique 26 pourvu d'un couvercle 27 L'em- bouchure de l'orifice d'évacuation 19 est encastrée dans le boîtier 26 pour former un chemin de conduction des flammes 28 pour assurer une protection contre le feu et assurer l'étanchéité par rapport au boî- tier 1 grâce au joint d'étanchéité 29 Le boîtier 26 comporte des entrées des câbles 30 pourvues de membranes à briser qui doivent être retirées pour permettre l'introduction des câbles dans le boîtier 26. Le couvercle 27 est encastré dans le boîtier 26 pour former un chemin 31 de passage des flammes pour assurer une protection en cas 4 2528524 d'incendie et également pour assurer l'étanchéité du boîtier grâce au joint d'étanchéité 32. Le boîtier d'engrenages 2 est intégralement formé par la partie de boîtier 3 du boîtier électrique 1 Un arbre de vis sans fin 33 est solidaire de l'arbre du moteur électrique 7 et pénètre dans la boite d'engrenages 2 A l'intérieur de la boite d'engrenages 2, l'arbre de la vis sans fin porte une vis sans fin 34 qui engrène un pignon hélicoîdal 35 pour former un engrenage réducteur du dispositif actionneur L'arbre de vis sans fin 33 pénètre de manière étanche dans la boîte d'engrenages 2 grâce au joint 36 et comporte un chemin 37 de passage des flammes. L'arbre extérieur du moteur 7 est connecté à l'arbre 33 de vis sans fin par l'intermédiaire d'un embrayage 39 qui forme une partie d'un mécanisme semi-automatique décrit par la demande de brevet britannique no 8311578 Le mécanisme semi-automatique comporte également un pignon 42 pour engrener un pignon 43 monté sur l'arbre 44 qui porte un volant disposé à l'extérieur de l'actionneur L'arbre 44 est monté de façon étanche dans le boitier 1 au moyen des joints 46 et comporte un chemin de passage des flammes 47 ménagé entre les joints 46 Le mécanisme semi-automatique est actionné par un bouton manuel 48 qui comporte un axe de commande traversant le boîtier 1, pour se rac- corder au mécanisme semi-automatique à l'intérieur du boîtier 1. Le passage de cet axe dans le boîtier 1 est étanche et est protégé contre le feu de la même manière que les axes 14 à 17 L'action du bouton manuel 48 permet de freiner le moteur 7 et de débrayer l'embra- yage 39 en engrenant les pignons 42 et 43 de sorte que le dispositif actionneur puisse être actionné au moyen du volant 45 Comme décrit dans la demande de brevet britannique no 8311578, le redémarrage du moteur 7 entraine le réembrayage de l'embrayage 39 et le désaccouple- ment des pignons 42 et 43, ce qui a pour effet de reconnecter l'arbre de sortie du moteur 7 à l'arbre 33 de vis sans fin et de le désaccou- pler du volant 45. Comme décrit par la demande de brevet britannique no 8308545 les mécanismes commutateurs 12 et 13 de limitation de la course sont 2528524 entraînés par l'entraînement de l'actionneur principal En raison de cette construction, l'entrainement est effectué par l'intermédiaire d'une seconde vis 49 montée sur l'arbre 33 de vis sans fin, cette vis engrenant un pignon hélicoldal 50 monté sur l'arbre d'entraînement des mécanismes commutateurs 12 et 13. La figure 4 représente une forme d'entraînement de sortie de l'action- neur, agencé pour être mécaniquement couplé à la tige d'une vanne Le pignon hélicoldal 35 est représenté monté sur une colonne d'entraine- ment cylindrique tubulaire 52 montée dans la boîte d'engrenages 2 et pourvue de Joints d'étanchéité 53 A son extrémité d'entraînement, la colonne 52 connecte par l'intermédiaire de cliquets 54, un écrou d'entraînement 55, fileté intérieurement qui coopère avec le filet (non représenté) de la tige de la vanne Ainsi, lorsque la vanne est ouverte ou fermée, sa tige se déplace à travers l'écrou d'entraine- ment 55 dans et hors de la colonne 52 L'écrou d'entraînement 55 forme une partie de la base de poussée 56 La base 56 comprend un organe de base fixe 57 portant les paliers 58 et 59 entre lesquels est logé un flasque 60 disposé sur l'écrou d'entraînement 55. L'agencement représenté par la fig 4 est de type courant à l'exception du fait que la base de poussée 56 et le capuchon 62 à l'autre extrémité de la colonne 52 sont fixés à la boîte d'engrenages 2 par des tirants 63 et 64, les tirants 64 tels que représentés par la fig l étant communs à la base de poussée 56 et au capuchon 62. Habituellement, le capuchon 62 et la base de poussée 56 sont fixés séparément en position au moyen de boulons vissés dans des trous coniques ménagés dans la boîte d'engrenages Au lieu de réaliser une base de poussée 56, d'autres formes de réalisation d'un bloc de connexion du mécanisme d'entraînement peuvent être utilisées en fonction des applications envisagées. Dans certains cas, le dispositif actionneur de vanne est uniquement requis pour appliquer un couple et non une poussée de sorte qu'un bloc de connexion séparé n'est pas nécessaire Le capuchon 62 est toujours fixé au moyen de tirants à la boite d'engrenages 2, ce qui permet d'économiser des frais de réalisation d'alésages coniques dans la 6 2528524 boîte d'engrenages pour fixer le capuchon Pour loger les têtes des tirants, le flasque de connexion 65 de la boite d'engrenages est pourvu d'évidements 66 (voir fig 1). En se réfèrant plus particulièrement à la fig 4, le couvercle 62 est pourvu d'un alésage intérieur conique 67 et la tête 68 du capuchon présente une ligne de rupture 69 de sorte qu'il puisse être brisé En inversant le capuchon 62, un tube de protection peut être vissé en position pour être disposé le long de la tige de la vanne. 7 2528524 Revendications 1 Dispositif actionneur de vanne comprenant deux bottiers, à savoir un premier bottier ( 1) définissant un compartiment unique contenant un moteur électrique réversible, un engrenage de commande associé à ce moteur, un moyen de commande du couple et un mécanisme commutateur de limitation de la course, ainsi qu'un second bottier ( 2) comprenant une boite d'engrenages contenant un engrenage réducteur. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier bottier comporte une ouverture de sortie fermée de façon étanche par un bloc terminal au travers duquel passent des organes d'ajustage manuel ( 12, 13) pour le mécanisme commutateur de limitation de la course. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que tous les organes d'ajustage manuel traversent ledit bloc terminal. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, carac- térisé en ce que des moyens étanches additionnels équipent ladite ouverture de sortie, ces moyens comportant un composé d'enrobage ( 25) disposé à l'arrière du bloc terminal. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que le bloc terminal est pourvu d'un capuchon ( 62) adapté sur l'ouverture de sortie sur la face extérieure de l'actionneur pour recouvrir les extrémités extérieures desdits organes d'ajustage et les bornes ménagées sur la face de sortie dudit bloc terminal. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capuchon comporte un couvercle amovible fixé de façon étanche sur ce capuchon. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entraînement du mécanisme commutateur de li- mitation de la course est obtenu à partir de l'entraînement principal du dispositif actionneur au moyen d'un second engrenage réducteur contenu à l'intérieur dudit premier boitier. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'en- traînement principal du dispositif actionneur comporte un arbre ( 33) de vis sans fin s'étendant de son point de connexion avec l'arbre du moteur électrique ( 7) jusque dans une botte à engrenages o il porte une vis sans fin qui engrène un engrenage hélicoldal ( 35) pour former le premier engrenage réducteur, et en ce que l'arbre de la vis sans fin porte une seconde vis sans fin ( 49) qui engrène un engrenage hélicoldal ( 50) pour former ledit second engrenage réducteur. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boite à engrenages loge une colonne d'en- traînement ( 52) comprenant une tige de vanne agencée pour se déplacer lorsque le dispositif actionneur est connecté à une vanne, et en ce qu'une extrémité de ladite vanne d'entraînement est obturée par un capuchon fixé à la boite d'engrenages par des tirants ( 63, 64). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la boite d'engrenages comporte un bloc de connexion de l'entraînement formé séparément et monté sur la boite d'engrenages à l'aide de tirants dont au moins quelques uns sont également utilisés pour fixer ledit capuchon ( 62). 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la boîte d'engrenages ( 2) est équipée, à l'extrémité de la colonne oppo- sée audit capuchon, d'évidements pour loger les têtes des tirants, de sorte que le capuchon puisse être fixé en position par les tirants en l'absence d'un bloc de connexion de l'entraînement. 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le capuchon comporte une partie supérieure emboutie et un filetage interne sur lequel on peut visser une protection tubulaire.