Brevet FR2557252A1 — publié le 19850628

DESCRIPTION a) Actionneur pneumatique Ç de tour pour vannes. b) Destinés à piloter à distance des vannes etablissant des circuits. c) Les actionneurs ou vérins pneumatiques connus, sont très encombrants pour des puissances relativement basses et demandent des pressions d'alimen- tation d'air trop élevees. Ils sont difficilement démontables et ne peuvent pas être commandes en simple ou double effet d) Cette invention apporte une amélioration aux actionneurs existants. - Encombrement reduit pour une puissance de 4 m/kg. - Pression d'alimentation d'air en simple effet 4/5 bar. pression d'alimentation d'air en double effet 3/4 bar. - Montage et démontage de la partie moteur sans visserie. - Possibilité de prise d'informations des positions " ouvert, fermé " et montage d'une électrovanne d'alimentation d'air intégrées en haut du cylindre protegé d'un capot plastique. - Montage en sécurité, normalement ferme ou normalement ouvert en cas de rupture d'alimentation d'air. e) Actionneur pneumatique constitué;de trois éléments principaux figurant sur le plan 1/3 Le moteur le bottier de prise d'information, l'embase de fixation. L'ensemble de ces trois élements se monte dans l'axe de itorgane de fermeture des vannes. La construction interne et externe est entièrement inoxydable. f) Conception - Plan 2/3 Le fond de cylindre inferieur 7A reçoit deux colonnes de guidage 4, cinq colonnes 5 de centrage ressorts et une colonne 6 de centrage ressort et passage d'air. L'axe 3A s'engage dans le fond de cylindre inférieur 7A; les rondelles d'appui 10 et 11 facilitent le frottement pendant sa rotation; le joint 23 assure l'étanchéIté, le circlips 9 rend prisonnier au montage l'axe 3A dans le fond de cylindre inférieur 7A. (six) Des logements sont réalisés sur le piston 2A pour recevoir 6 ressorts 17, les deux colonnes de guidage 4 et l'axe 3A. Après avoir placé le piston 2A dans le cylindre lA, le montage s'effectue à la presse et le jonc 8 maintient l'ensemble monte. L'étanchéité est assurée par les joints 12, 13 et 24A. La rotation i de tour de l'axe est obtenue grâce à l'usinage hélicoïdal de l'axe 3A et du piston 2A qui, en se déplaçant d'une course calculée, entraine en rotation de 900 l'axe 3A. Le fonctionnement simple effet est obtenu en envoyant par le raccord 31, placé en tête du cylindre lA, une pression d'air comprimé qui déplace le piston 2A jusqu'à buter sur le fond de cylindre 7A. Le volume d'air inférieur au piston 2A est mis à ltéchapFment par la colonne 6 qui est percée et le silencieux 32 monte sur cette dernière. La pression d'air étant relachée, les six ressorts 17 remettent en position inverse. Le fonctionnement double effet s'obtient en supprimant les six ressorts 17 et en remplaçant le silencieux d'air 32 par un raccord dtair 31. L'alimentation d'air comprimé par la colonne 6 remplace donc la fonction des ressorts 17. - Plan 3/3 La prise d'information est directement fixée sur le fond du cylindre lA. Elle est constituée d'une équerre support 26A, 4wxyggx$ss * > deux vis de fixation 28A, un ou deux micro-contact 35 avec visserie 39. En option, une électrovanne d'alimentation 34 avec son raccord de fixation 36. Une barrette de connexion électrique 38 avec vis de fixation 40, un capot plastique de protection 27A et deux guide fils 30. La came, solidaire du piston 2A, met en contact, suivant -sa position haute ou basse, les micro-contact 35, ce qui permet d'obtenir l'information. L'embase de fixation 15A se monte sur le fond de cylindre inférieur 7A-par deux vis 18. Un double perçage permet de positionner à 900 l'embase 16A sur le moteur - Les pattes de fixation de cette embase 16A peuvent être modifiées suivant les vannes à piloter, ainsi que la visserie 19, 20 et 21. L'index repère 22A et son entretoise 15A sont placés sur la vanne au montage. A titre d'exemple non limitatif Prototype réalisé du type universel pour asservir des vannes papillon de 1" à 4", destinées à équiper des manifolds de vannes. Le but recherché des clients, est de trouver sur le marché un actionneur pneumatique universel, d'un volume le plus réduit, afin d'insérer dans un minimum de surface, le maximum de vannes côte à côte. Après avoir effectué des mesures de couple sur la vanne de 4 pouces, il fallait trouver le moyen d'obtenir le maximum de puissance avec un cylindre de dimensions réduites. Pour des raisons d'encombrement, le vérin -à crémaillère est exclus. I1 faut donc un vérin vertical se montant dans l'axe de L'organe de fermeture des vannes. Il reste à transmettre la rotation de 900 entre piston et axe moteur central. Les solutions demandant le moins de résistance, sont les rampes hélicoTdales. Un tube en acier inoxydable du commerce d'un alésage de 80 à 85 mm est suffisant pour réaliser le cylindre sur lequel un disque soudé réalise le fond supérieur. -Le piston sur lequel une gorge revoit le joint d'étanchétté entre le cy lindre, a un alésage central non débouchant taillé de dix dentures hélico!- dales. Il comporte également l'usinage de deux trous borgnes disposés à 1800 faisant guide et de six trous borgnes répartis sur un cercle, destinés à centrer les ressorts. Une queue cylindrique sur la partie supérieure du piston est usinée en forme de came. - L'axe moteur sera usiné sur une extrémité, d'un pignon hélicoïdal ajusté dans le piston; l'autre extrémité usiné cylindrique avec colrerette d'appui et gorge pour circlips, qui permet un montage facile dans le fond inférieur. Le Le coefficient de frottement est amélioré par des rondelles Téflon disposées de part et d'autre du fond inférieur ainsi qu'un traitement chrôme dur de l'axe évitant le grippage. - Le fond inférieur est usiné dans un galet en acier inoxydable massif. Il revoit donc l'axe moteur décrit ci-dessus, les six colonnes de centrage ressorts et deux colonnes de guidage du piston qui ont pour rôle d'éviter la rotation de ce dernier. - Les six colonnes de centrage ressorts sont usinées dans la barre inoxydable et évidées intérieurement pour réduire le poids. L'une d'entre elle est percée sur toute sa longueur; elle permet d'alimenter en air, la partie in férieure du cylindre pour la commande double effet. Elle est équipée dtun silencieux d'échappement pour la commande simple effet. - Pour faciliter le montage et démontage de l'ensemble du moteur pneumatique et éviter les grippages de visserie, un jonc inoxydable est placé dans une gorge usinée dans le cylindre. Ce jonc stengage de sa demie-section dans cette gorge, la partie saillante dans l'alésage du cylindre maintient le fond inférieur qui est usiné d'un épaulement faisant appui sur le jonc. - Il reste donc à réaliser le montage de l'ensemble de ces pièces d'une facon simplifiée grâce à une petite presse. Après avoir positionne, le piston équipé de son joint, dans le cylindre, les six ressorts dans les centrages du piston, le fond inférieur équipé de ses colonnes de guidage et centrage, de l'axe moteur, de ses joints d'étanchéIté, la presse vient comprimer le tout à l'intérieur du cylindre, il faut mettre en place le jonc dans sa gorge, relacher la presse. Les ressorts internes maintiennent en position le fond inférieur sur la partie saillante du jonc. A ce stade,le moteur pneumatique est monté sans aucune visserie. - L'essai sous pression est satisfaisant, 3,5 bar d'air comprimé suffisent à déplacer le piston, d'une course calculée, entraînant l'axe moteur de 900. La fixation de l'actionneur sur la vanne est réalisée par la création d'une embase fixée par deux vis inox sur le fond inférieur. Cette embase est compo sée d'une rondelle inoxydable sur laquelle deux pattes de fixation sont soudées. Ces pattes perçées de chacune deux trous sont adaptées sur le corp de vanne à actionner. La rondelle de l'embase est percée de quatre trous a 900, ce perqage permet deux possibilités de montage. Le moteur étant au repos, le montage peut être réalisé " vanne ouverte ou vanne fermée". - La position de la vanne ouverte ou fermée, est controlée par une prise d'information située en tete du cylindre. Cette prise d'information se ceapose d'une équerre fixée par deux vis sur le fond du cylindre sur laquelle se monte un ou deux micro-contact, actionnés par la came traversant le fond du cylindre. Une barrette de connexion des fils est également montée sur l'équerre et facilite le branchement extérieur. - Pour compléter toutes les possibilités et exigeances des clients, un distri'buteur d'air (électro-vanne) est monté directement -sur le fond de cylindre avec un raccord de liaison. - Cet ensemble formant bottier est protégé par un capot plastique. - Les tests d'essai après montage donnent entière satisfaction après fOO.OQD manoeuvres. g) Applications de l'invention dans toutes les industries déplaçant des fluides par circuits ( chimie, alimentaire, pharmaCeutiq7se3. REVENDICATIONS 1 - Actionneur pneumatique pour vannes k de tour caractérisé en ce qutil comporte un piston 2A recevant un axe 3A, lequel, usiné de forme hélicon dale, donne une rotation de 900 par le déplacement axial du piston 2A. 2 - Actionneur pneumatique selon revendication 1 caractérisé en ce que le fond inférieur 7A, recevant les colonnes de gidage 4 et colonnes de cen trage 5 et 6, permet de centrer les six ressorts 17, de guider le piston 2A dans son déplacement axial et de maintenir l'axe 3A en intercalant les rondelles d'appui 10 et 11 emprisonnées par le circlips 9. 3 - Actionneur pneumatique selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ltensemble des pièces s'engage dans le cylindre 1A et se trouve maintenu par le jonc 8.. 4 -.Actionneur- pneumatique selon revendications pùécédentes caractérisé par la possibilité d'adjoindre en tete de cylindre, un ou deux capteurs élec triques 35 donnant les informations " ouvert ou fermé " et une électrovanne d'alimentation d'air 34. L'ensemble formant bottier, protégé par le capot 27A. 5 - Actionneur pneumatique selon revendications précédentes caractérisé par une fonction simple. effet obtenue par. L'envoi d'air comprimé par le rac cord 31 avec retour. en position d'origine par manque d!air,. aseuré-pat six. ressorts (17) disposés à cet effet. Le silencieux (32 > monté sur la colon- ne de centrage (6), assure le passage d'air entre la partie inférieure in terne du cylindre (1A) et l'extérieur. 6 - Actionneur pneumatique selon revendications 1* 2, 3 et 4, caractérisé par une fonction double effet obtenue par la suppression des ressorts ( le remplacement du silencieux (32) par un deuxième raccord d'air (31) qui permet d'alimenter alternativement en air comprimé, soit par le haut du cylindre, soit par le bas.