Brevet FR2566503A1 — publié le 19851227

La présente invention est relative à un dispositif mécanique de sécurité pour des vannes ou des robinets à commande manuelle ou motorisée, conçu de façon à assurer d'une part, une ouverture ou une fermeture normale de la vanne ou du robinet dans les conditions ordinaires de fonctionnement, et, d'autre part, une ouverture ou une fermeture rapide de cette même vanne ou robinet dans des conditions exceptionnelles, résultant notamment d'impératifs de sécurité.Ces conditions exceptionnelles de sécurité peuvent être, par exemple, - l'apparition de surpressions dans une canalisation sur laquelle est montée la vanne - la rupture d'une tuyauterie nécessitant l'isolement rapide d'organes hydrau liques - l'apparition d'une dépression anormale - des pertes d'alimentation électrique, etc., cette énumération n'étant, bien entendu, pas limitative. Le dispositif de sécurité selon cette invention est caractérisé en ce qu'il comprend: une tige de commande du clapet de la vanne, entraînée en rotation soit manuellement, soit à l'aide d'un-moteur, cette tige comportant une partie filetée en prise avec un écrou, monté fixe en rotation dans un manchon entourant ladite tige de commande, deux axes placés de part et d'autre dudit écrou, pour s opposer à sa mise en rotation, chacun desdits axes étant positionné dans une lumière ménagée dans la périphérie dudit manchon, de manière qu'il puisse coulisser dans ladite lumière, des moyens de verrouillage desdits axes dans leurs lumières respectives, un ressort maintenu comprimé, de manière à solliciter ledit écrou dans une direction qui assure une fermeture ou une ouverture rapide de la vanne, et des moyens de commande desdits moyens de verrouillage, qui libèrent ces derniers dans des conditions exceptionnelles de fonctionnement, de manière que les axes dudit écrou coulissent dans leurs lumières respectives sous l'effet dudit ressort, en libérant ainsi l'écrou qui assure le déplacement de la tige de commande permettant la fermeture ou l'ouverture rapide de la vanne. Selon l'invention, les axes dudit écrou sont maintenus verrouillés dans leurs lumières respectives à l'aide de crochets qui maintiennent bandé ledit ressort, afin d'assurer une réserve d'énergie potentielle, et lesdits crochets sont actionnés par un électro-aimant fixé à l'extérieur du manchon, l'action de cet électro-aimant pouvant être du type à "manque de courant" ou à "amenée de courant", les crochets de verrouillage étant, dans ce dernier cas, maintenus en permanence en position d'accrochage des axes de l'écrou à l'aide d'un ressort auxiliaire. Le dispositif selon l'invention est conçu de façon à assurer un réarmement automatique pour un passage en régime "fonctionnement ordinaire", après déclenchement d'une ouverture ou d'une fermeture rapide. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, qui,en référence aux dessins annexés, en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue en coupe axiale longitudinale d'un dispositif selon la présente invention et, - la Figure 2 est une vue en élévation latérale du dispositif selon la Figure 1. Le dispositif selon l'invention comporte un système vis-écrou pour la commande de la tige de vanne. Comme on peut le voir sur la Figure 1, la tige de manoeuvre 10 de la vanne est accouplée à la tige de vanne 12 à l'aide d'une attache rotative 14, par exemple, la vanne ou le robinet étant du type "à tige montante non tournante". La tige 10 comporte une partie centrale filetée 10' en prise avec un écrou 16, qui est monté fixe en rotation , ainsi qu'on le verra ciaprès. A sa partie supérieure, la tige de commande 10 comporte une partie cannelée 10" qui coopère avec une bague rotative 18, munie de cannelures internes correspondant à celles de la tige, de façon que cette tige 10 puisse coulisser dans la bague 18 et que toute rotation de cette bague soit transmise à la tige de commande 10.La bague 18 peut être montée à la sortie de l'arbre lent d'un groupe moto-réducteur ou d'un servo-moteur, dans le cas d'une vanne à commande motorisée, ou dans le moyeu d'un volant, dans le cas d'une vanne à commande manuelle. La rotation, dans un sens ou dans l'autre, de la tige de commande 10, provoque par conséquent, grâce au filetage 10', un déplacement axial de cette tige de commande dans un sens ou dans l'autre, ce qui provoque l'ouver- ture ou la fermeture de la vanne. L'écrou 16 comporte deux axes radiaux 20, 20' qui sont maintenus dans des lumières 24, 24' ménagées dans les parois d'unSnanchon 22 servant de boi- tier au dispositif. Un ressort 26, maintenu comprimé, est interposé entre l'écrou 16 et une butée réglable 28, à l'intérieur du manchon 22, de manière à solliciter l'écrou 16 vers le haut, en regardant le dessin, c'est-à-dire selon un déplacement en translation des axes 20, 20' dans leurs lumières respectives 24, 24'. Ces axes 20, 20' sont maintenus verrouillés par des crochets 30, 30' à l'encontre de l'action du ressort comprimé 26.Ce ressort 26 constitue donc une réserve d'énergie potentielle dont la valeur est réglable grâce à la butée 28, qui est pourvue d'un filetage extérieur en prise sur un filetage interne correspondant du manchon 22, permettant de régler la compression du ressort 26, et, par conséquent, la vitesse de fermeture ou d'ouverture de la vanne. Le ressort 26 peut être de construction classique (par exemple, ressort hélicoidal), ou bien il peut être constitué par un empilage de rondelles-ressort du type "Belleville". Un électro-aimant 32 (Figure 2) fixe à l'extérieur du manchon 22 actionne les crochets 30, 30' de manière à les déverrouiller et libérer l'action du ressort 26. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, l'électro-aimant 32 agit sur un levier 34 sur lequel sont montés les crochets 30, 30', par l'intermédiaire d'une vis de réglage 36. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant A - Conditions de marche ordinaire -L'organe de commande de la vanne (volant, servo-moteur ou motoréducteur) entrain en rotation lente la bague 18, qui transmet son mouvement de rotation à la tige 10 grâce à la présence des cannelures 10". L'écrou 16, étant maintenu fixe en rotation par l'intermédiaire des crochets 30, 30" en prise sur ses axes 20, 20', oblige la tige 10 à tourner par rapport à cet écrou fixe 16, grâce.a la partie filetée 10' de cette tige de commande 10, ce qui a pour effet de provoquer un déplacement axial de la tige 10, dans un sens ou dans l'autre, ce qui entraîne l'ouverture ou la fermeture lente de la vanne. B - Conditions exceptionnelles de fonctionnement: En cas d'incidents nécessitant une ouverture ou une fermeture rapides de la vanne, llélectro-aimant 32 est excité. Il agit sur les crochets 30, 30', et ceux-ci, en basculant, libèrent les axes 20, 20' de l'écrou 16, et ce dernier, sous l'effet de la compression du ressort 26, assure un déplacement axial rapide de la tige de commande, pour ouvrir ou fermer instantanément la vanne. A l'issue de ce déplacement, l'écrou 16 vient occuper la position 16' représentée en traits mixtes sur la Figure 1. Durant ce déplacement rapide, les axes 20, 20' qui coulissent dans les lumières 24, 24t, assurent le guidage de l'écrou i6. Cette action peut intervenir dans toutes les positions de la vanne, que celle-ci soit fermée, en position intermédiaire, ou ouverte. Selon l'invention, l'action de l'électro-aimant 32 peut être à manque de courant ; dans ce cas, il maintient en permanence les crochets 30, 30' en position de verrouillage (accrochage de l'écrou 16), ou bien à amenée de courant, et, dans ce cas, on prévoit un ressort auxiliaire 38 pour maintenir les crochets 30, 30' en permanence en position d'accrochage sur les axes de l'écrou 16. La libération du dispositif se produit alors lorsque la poussée de l'électro-aimant agit sur les crochets après amenée du courant dans la bobine de l'électroaimant. Comme on l'a précisé ci-dessus, le dispositif selon la présente invention est à réarmement automatique lorsque on veut revenir à un fonctionnement normal de la vanne. En effet, après le déclenchement d'une fermeture ou d'une ouverture rapide de la vanne, il est nécessaire de réarmer le dispositif (c'està-dire de reverrouiller les crochets 30, 30' sur les axes 20, 20' de l'écrou 16), si l'on désire passer à nouveau en régime de fonctionnement ordinaire. A cet effet, selon une caractéristique de l'invention, il suffit d'effectuer une manoeuvre à l'aide du volant ou du servo-moteur de commande dans le même sens que celui qui a provoqué le déclenchement rapide. En d'autres termes, l'organe de commande doit être manoeuvré dans le sens de la fermeture, si le dispositif a réalisé une fermeture rapide, et dans le sens de l'ouverture si le dispositif a déclenché une ouverture rapide.En effet, si le dispositif de sécurité a réalisé une fermeture rapide, la vanne est donc en position de fermeture, et la rotation de la tige de commande 10, sous l'effet de ltorgane de commande, dans le sens fermeture, entraine un mouvement de translation de l'écrou 16, qui passe de la position 16' à la position 16, en recomprimant le ressort 26. A la fin de ce déplacement, les crochets 30, 30' viennent reverrouiller les axes 20, 20' de l'écrou 16. Dès cet instant, le dispositif est à nouveau réarmé, et la vanne peut alors etre manoeuvrée en régime ordinaire. Il convient de noter que cette opération de réarmement peut s'effectuer également lorsque la vanne est en position d'ouverture après déclenchement rapide, en faisant tourner l'organe de commande dans le sens de l'ouverture jusqu'à l'auto-verrouillage de l'écrou 16, comme expliqué ci-dessus. Le dispositif selon la présente invention n'a pas d'influence négative sur les systèmes de signalisation de la position de l'organe de commande 10 de la vanne. On sait que, généralement, les servo-moteurs de commande de vannes comportent un système intégré de signalisation de la position de la vanne et un dispositif d'arrêt automatique du moteur électrique (cames et micro-contacts de fin de course), le déplacement de ce système étant proportionnel au mouvement de la vanne elle-même, ceci en mode de fonctionnement ordinaire. En cas de déclenchement d'une fermeture ou d'une ouverture rapide, l'indication de l'organe de commande et la position de la vanne ne cFolincident plus, étant donné que la fermeture ou l'ouverture de la vanne s'est effectuée automatiquement au moyen du ressort 26, et non par l'intermédiaire de l'or- nage de commande habituel (volant, servo-moteur ou moto-réducteur). Cependant, l'opération de réarmement amène à faire cothcider à nouveau, et de façon automatique, la position réelle de la vanne, et l'indicateur de l'organe de commande, étant donné que,la vanne étant fermée, l'organe de commande réarme le dispositif en manoeuvrant dans le sens de la fermeture. Lors de l'arrêt du servo-moteur, la position de la vanne et l'indication du servo-moteur seront à nouveau synchronisés. I1 demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de sécurité pour vannes ou robinets, à commande motorisée ou manuelle, caractérisé en ce qu'il comprend : une tige de commande (10) du clapet de la vanne, entraînée en rotation soit manuellement, soit à l'aide d'un moteur, cette tige comportant une partie filetée (10') en prise avec un écrou (16) immobilisé en rotation dans un manchon (22) servant de boitier au dispositif, deux axes (20, 20') placés de part et d'autre dudit écrou pour en empêcher sa mise en rotation, chacun desdits axes étant positionné dans une lumière (24, 24'), ménagée dans la périphérie dudit manchon, pour qu'il puisse coulisser dans ladite lumière, des moyens de verrouillage (30, 30') desdits axes dans leurs lumières respectives, un ressort (26) maintenu comprimé de manière à solliciter ledit écrou dans une direction qui assure une fermeture ou une ouverture rapide de la vanne, et des moyens de commande (32) des moyens de verbrouillage, qui libèrent ces derniers dans des conditions exceptionnelles de sécurité, de manière que les axes dudit écrou coulissent dans leurs lumières respectives sous l'effet de l'action dudit ressort en libérant ainsi l'écrou (16), qui assure une fermeture ou une ouverture rapide de la vanne. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes (20, 20') dudit écrou (16) sont maintenus verrouillés dans leurs lumières respectives à l'aide de crochets (30, 30') qui maintiennent bandé ledit ressort (26), afin d'assurer une réserve d'énergie potentielle, et en ce que lesdits crochets sont actionnés par un électro-aimant (32). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ressort de compression (26) est taré à l'aide d'une butée d'arrêt filetée (28) qui se visse dans ledit manchon (22). 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'action dudit élément (32) est du type à manque de courant, cet électro-aimant maintenant en permanence lesdits crochets de verrouillage en position d'accrochage de l'écrou (16). 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'action de l'électro-aimant (32) est du type à amenée de courant, les crochets de verrouillage (30, 30') étant maintenus en permanence en position d'accrochage de l'écrou à l'aide d'un ressort auxiliaire (38). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est du type à réarmement automatique, la manoeuvre de llorgane de commande dans le. sens de la fermeture, après le déclenchement d'une fermeture rapide, ou dans le sens de ltouverture, après le déclenchement d'une ouverture rapide, déplaçant ledit écrou (16) selon un mouvement de translation qui recomprimele ressort (26) et reverrouille l'écrou dans sa position initiale. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il assure automatiquement la synchronisation de la position de la vanne et l'indication de positions de l'organe de commande, après un réarmement automatique.