Brevet FR2558923A1 — publié le 19850802

TRANSMISSION DE RENVOI POUR UNE ROBINETTERIE D'OBTURATION DE TUBE, NOTAMMENT POUR L'INDUSTRIE DU PETROLE La presente invention concerne une transmission de renvoi, qui sert à l'actionnement de robinetteries d'obturation de tubes, notamment dans l'industrie du pétrole. Comme cela est connu, on utilise dans les conduites de transport pour l'industrie du petrole, des robinetteries opérant à haute pression et de masse importante, par exemple des robinets sphériques, qui sont actionnés par des transmissions de renvoi. Une proprieté commune des transmissions de renvoi connues consiste en ce que la transmission des couples est effectuée au moyen d'un mécanisme d'entraînement à broche ou bien à roue tangente et à vis sans fin à filetage trapézoidal. De telles transmissions de renvoi correspondent par exemple aux solutions connues dans le commerce sous les designations "BORSIG", "AUMA" ou "MAPEGAZ". Les transmissions de renvoi connues présentent l'inconvénient que leur fabrication est coûteuse et que leur efficacité de fonctionnement est par contre défavorable. Dans le cas de robinetteries pour hautes pressions, il est nécessaire d'exercer un couple élevé pour la fermeture ou pour l'ouverture de la robinetterie d'obturation, ce qui n'est possible qu'avec une forte démultiplication. Dans les solutions connues, cet imperatif n'est satisfait que dans des structures de grandes dimensions car le couple d'ouverture ou de fermeture est élevé mais on perd beaucoup d'énergie à cause du rendement défavorable. L'invention a pour but de reméder aux inconvénients précités, c'est-à-dire de créer une transmission de renvoi dont la masse de construction soit faible et dont le rendement soit très favorable malgré le grand rapport de démultiplication. Le problème posé est résolu au moyen d'une transmission de renvoi pour une robinetterie d'obturation de tube, notamment pour l'industrie du pétrole, dans laquelle l'écrou est agencé sous la forme d'un écrou à billes, qui est pourvu, pour son mouvement axial sur la broche à billes, d'une voie répétitive fermee pour des billes roulant librement. Cela est réalisé conformément à l'invention en ce que la voie est formée par des déflecteurs de billes, qui délimitent des deux. cotés un profil de filetage pour l'écrou à billes, ainsi que par un guide de billes, qui fait sortir, de préférence tangentiellement, les billes hors de l'écrou et qui les ramène dans ledit écrou. Il est avantageux d'adopter un mode de réalisation dans lequel, pour le réglage de la position limite, la broche est pourvue de vis de limitation. Il est ainsi possible d'adopter un mode de realisation dans lequel les surfaces de glissement des coulisses ainsi que le moyeu sont pourvus d'une couche de tetrafluoroethyléne (dénomination Téflon). Dans un exemple avantageux de réalisation, la transmission de renvoi est pourvue, pour l'observation de la position d'un élément de verrouillage de la robinetterie d'obturation, d'un couvercle transparent, auquel cas l'élément de verrouillage de la robinetterie d'obturation est relié sans possibilité de rotation relative avec le moyeu de la transmission de renvoi. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma cinematique de la transmission de renvoi conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale et une vue en élévation partielle de la transmission de renvoi; - la figure 3 est une coupe faite sur la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en élévation et en coupe partielle d'une transmission de renvoi conforme aux figures 1 et 2, qui est adaptée à une robinetterie d'obturation; - la figure 5 est une vue de face de la structure de la figure 4; - la figure 6 est une coupe longitudinale d'une unité formée d'une broche, de billes et d'un écrou;; - la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6. Comme le montre la figure 1, la valeur des positions angulaires instantanées de coulisses 12 et de guides de coulisses 13 est fonction de variables y et x. La valeur x peut être définie par la pente de filetage ("h") d'une broche 7 et par un angle ss. Egalement, la valeur y peut être definie par l'angle ss et par un rayon r (cf. également la figure 2). Comme cela est connu, la valeur de l'écart angulaire momentane est la suivante: AS = x y où: On obtient ainsi pour la valeur de variation en fonction de l'é- cart angulaire: L'équation de la variation de démultiplication s'écrit ainsi comme suit: Dans la formule de démultiplication, le rayon r et la pente de filetage h sont ainsi constants. La grandeur de démultiplication varie avec le carré de la fonction cosinus de l'angle ss. Du fait que ce fac- teur intervient dans le numérateur de l'équation precitee, il prend la valeur 1 lorsque ss = O" et il prend la valeur 0,5 dans le cas où ss = 45". Il est à noter que la transposition entre les deux valeurs limites peut être determinée en relation avec le point central dans chaque position et tombe entre les valeurs précitées. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un exemple avantageux de realisation de la transmission de renvoi A conforme a l'invention. Dans un carter 1 de la transmission de renvoi A, il est prevu des corps de paliers 2 et en outre un moyeu 3 est disposê dans un alésage 1A du carter 1. Pour le maintien du moyeu 3, il est prévu un couvercle 4 qui assure simultanement d'un côté également l'obturation du carter 1. Sur le carter 1, le couvercle 4 est fixe par des vis 5 et il est pourvu d'un capot transparent 6 qui permet de voir ou d'observer la position correspondante du moyeu 3. Dans le carter 1, est montée à rotation une broche 7 qui coopère avec un écroua billes 8. La fonction de la broche 7 est d'assurer le mouvement de l'écrou à billes 8. Dans l'écrou à billes 8 se trouvent des billes 9 dont le mouvement de roulement sur une voie fermée est assuré par des déflecteurs de billes 10 et par un guide de billes 11 (ces éléments seront décrits de façon plus détaillée dans la suite en référence aux figures 6 et 7). L'écrou à billes 8 est pourvu des deux côtés de tourillons 8A, qui sont reliés à des coulisses 12 montées à rotation. Les coulisses 12 sont guidées dans une rainure de guides de coulisses 13. Les guides de coulisses 13 sont agencés essentiellement avec une forme fourchue et ils sont fixes par rapport au moyeu 3. Les surfaces de glissement des coulisses 12 et du moyeu 3 sont agencées d'une manière connue, en étant cons tituée par exemple par une couche de Téflon. La broche 7 est pourvue de paliers radiaux 14 et d'un palier axial 15, qui est fixée sur un capot 16. Pour assurer l'étanchéité du carter 1, il est prévu une bague d'étanchéité 17. Pour l'actionnement de la transmission de renvoi A, un volant 19 est monté sans possibilité de rotation relative sur l'extrémi- té de la broche 7. Sur les figures 4 et 5, on a représenté la transmission de renvoi A conforme à l'invention en association avec une robinetterie d'obturation 23. Un arbre 20 de la robinetterie d'obturation 23 est relié dans le cas représenté avec le moyeu 3 de la transmission de renvoi A. Le carter 1 est relié à la robinetterie d'obturation 23 par un disque annulaire 22 et une pièce de liaison 21. Le carter 1 et le couvercle 4 sont réalisés dans ce cas en métal leger et sur le capot transparent 6, il est prevu un signe qui indique la position correspondante de l'élément de verrouillage (non représenté) de la robinetterie d'obturation 23. Les corps de paliers2 obturent les deux côtés du carter 1 (figure 2). Le moyeu 3 et les coulisses assurant la transmission de couple dans le carter 1 sont conçus de manière à permettre une facilité de montage. L'écrou à billes 8 entraîne lors de son mouvement les coulisses 12, qui font tourner les guides de coulisses 13. Ainsi l'élément de verrouillage fait tourner la robinetterie d'obturation 23 par le moyeu 3. Lors d'une rotation complète du volant 19, l'élément de verrouillage se trouve dans un position limite ou le guide de coulisses 13 de la transmission de renvoi A vient buter contre une vis de limita tion 18 (cette position a été dessinée par une ligne en trait fin sur la figure 2). L'ouverture ou la fermeture de la robinetterie d'obturation 23 peuvent être effectuées en correspondance à ce qui a été décrit cidessus. Les positions limites, c'est-à-dire la position d'ouverture et la position de fermeture de l'élément de verrouillage, peuvent être réglées avec précision au moyen des vis de limitation. La position correspondante de l'élément de verrouillage peut être observée au 'travers du capot transparent 6. La broche 7 est entraînée en rotation par le volant 19 et cela provoque un déplacement de l'écrou à billes 8 sur la broche 7 dans une direction axiale. Les billes 9 se déplace simultanément sur une voie 25 déterminée par le déflecteur de billes 10 et par le guide de billes 11, cette voie étant répétitive et fermée sur elle-même, et elles permettent le mouvement sans frottement de l'écrou 8 en assurant ainsi une transmission favorable des couples (figures 6 et 7). Comme le montrent les figures 6 et 7, les billes 9 peuvent rouler sur la voie fermée 25. Les billes 9 sont empêchées de tomber de l'écrou 8, et également elles sont renvoyées dans l'écrou 8 (c'est-à- dire la voie 25 fermée) par les déflecteurs de billes 10 et par le guide de billes 11. Les déflecteurs de billes 10 sont disposés sans possibilité de rotation relative dans l'écrou 8 en étant fixés par des vis 24. Les déflecteurs de billes 10 sont réalisés en correspondance au pas h de la broche 7. Ils obturent ainsi la voie 25 aux deux extrémités. Le diametre intérieur des déflecteurs de billes 10 concorde avec la grosseur du fût de la broche 7 et leur diamètre extérieur est égal au diametre de fût de l'écrou 8. Ainsi, la voie 25 est délimitée par le profil de filetage ferme de la broche 7 et par le profil de filetage de ltecrou 8. Il en resulte que l'on est assuré d'obtenir un roulement sans entrave des billes 9. La voie 25 obturée des deux cotes dans l'écrou 8 par les déflecteurs de billes 10 est prolongée par le guide de billes 11. Ce guide 11 est agencé dans ce cas sous forme d'une pièce tubulaire, qui relie le premier profil de filetage libre de l'écrou 8 avec le dernier. Les ex trémités du guide de billes 11 sont fixées dans des trous tangentiels 26 de l'écrou à billes 8. Lors de la rotation de la broche 7, les billes 9 roulent sur la voie 25 et, lorsqu'elles arrivent aux déflecteurs de billes 10, elles sortent tangentiellement de l'écrou 8. Après la sortie, les billes 9 continuent à rouler dans le guide 11 et elles reviennent en roulant tangentiellement dans l'autre guide de billes 10 dans l'écrou 8. Par le roulement continu des billes 9, l'écrou à billes 8 est simultanement déplacé axialement. Les billes 9, après leur sortie de l'écrou 8, sont déchargées de sorte qu'elles roulent sans aucun effort jusque dans leur position de retour. Comme cela a été precisé ci-dessus, la transmission de renvoi conforme à l'invention est d'une construction très simple et elle convient également comme mécanisme de transmission (démultiplication) pour de grands couples. Un avantage essentiel de l'invention consiste en ce que la transmission de renvoi proposée n'est pas coûteuse, qu'elle est facile à réaliser et qu'elle peut être reliée directement à l'arbre de la robinetterie d'obturation. Il est en outre avantageux qu'également pour des robinetteries pour hautes pressions, on puisse obtenir le rendement optimal avec de petites dimensions de la structure. Par suite de son agencement, elle peut être actionnee non seulement à la main mais également avec un entraînement motorisé ou bien avec une télécommande. En outre, elle est facile à actionner et son entretien est rê- duit. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion decrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Transmission de renvoi pour une robinetterie d'obturation de tubes, notamment pour l'industrie du pétrole, qui comporte une broche filetée montée à rotation dans un carter et un écrou pouvant être en traîne dans la direction axiale de la broche et qui est avantageusement relié à une coulisse et à un guide de coulisse, le guide de coulisse etant en liaison avec un moyeu de transmission de couple, caractérisée en ce que l'écrou est agencé sous forme d'un écrou à billes (8r, qui est pourvu, pour assurer son mouvement axial sur la broche (7), d'une voie répétitive fermée (25) pour des billes (9) roulant librement. 2.- Transmission de renvoi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la voie (25) est formée par des déflecteurs de billes (10), qui delimitent de chaque côte un profil de filetage de l'écrou à billes (8) ainsi que par un guide de billes (11), qui guide de préférence tangentiellement les billes (9) à la sortie de l'écrou (8) et qui les ramène dans l'écrou à billes (8). 3.- Transmission de renvoi selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que, pour le réglage de la position limite, la broche (7) est pourvue de vis de limitation (18). 4.- Transmission de renvoi selon l'une des revendications 1 à 3, caracterisee en ce que les surfaces de glissement des coulisses (12) et du moyeu (3) sont pourvues d'une couche de polytétrafluoroéthyléne. 5.- Transmission de renvoi selon l'une des revendications 1 à 4, qui est associée à une robinetterie d'obturation, caractérisée en ce que, pour l'observation de la position d'un 'élément de fermeture, la robinetterie d'obturation (23) est pourvue d'un couvercle transparent (6), l'élément de fermeture de la robinetterie de verrouillage (23) étant relie sans possibilite de rotation relative au moyeu (3) de la transmission de renvoi (A).