Brevet FR2580338A1 — publié le 19861017

DisDositif à accumulation d'énergie Dour la commande automatiaue de la manoeuvre d'ensembles mécaniques tels que des trappes ou des vannes. L'invention concerne un dispositif à accumulation d'énergie pour la commande automatique de la manoeuvre d'ensembles mécaniques tels que des trappes ou des vannes. Le but de l'invention est de permettre la fermeture (ou l'ouverture) automatique quasi instantanée de mécanismes de ce genre, sans énergie extérieure et pallie à la défaillance des circuits d'alimentation électriques, pneumatiques ou hydrauliques. L'obtention d'un tel résultat est particulièrement souhaitée dans le cas où l'on veut couper du milieu extérieur, un véhicule ou un bâtiment soumis à des conditions néfastes ou dangereuses pour la sécurité de ses occupants. Tel est le cas par exemple d'un navire devant traverser une zone radio-active ou chimiquement polluée et dont tous les clapets d'aération doivent être fermés instantanément. On connaît déjà des dispositifs de commande automatique de tels clapets dans lesquels le mouvement de fermeture est commandé par un mécanisme à accumulation d'énergie tel qu'un ressort plat bandé en position d'ouverture. Cependant ces dispositifs n'ont jamais jusqu'à présent été réellement utilisables parce que le problème du verrouillage du dispositif en position d'ouverture n'avait pas été résolu de manière satisfaisante, le déclenchement de la fermeture des volets intervenant de manière intempestive en cas de choc. Le but de l'invention est de procurer un dispositif de commande automatique à accumulation d'énergie du type précité dans lequel le verrouillage s'effectue de manière fiable. Selon l'invention, le dispositif comporte: - un organe de manoeuvre par vérin hydraulique principal qui assure également l'armement de l'accumulateur d'énergie et l'amortissement du mouvement lorsqu'il est mené par ledit accumulateur; - un accumulateur d'énergie constitué par un moteur à ressort spiral > le vérin et le moteur à ressort étant montés en série sur un arbre d'entrainement en prise avec l'arbre de commande du mécanisme à manoeuvrer;; - des moyens de verrouillage mécaniques par leviers antagonistes coopérant, directement ou par l'intermédiaire de rouleaux avec des trous diamétralement opposés pratiqués dans un flasque entraînés en rotation par l'arbre du moteur à ressort, ainsi qu'avec des évidements correspondants pratiqués dans le boîtier du dispositif, lesdits leviers antagonistes étant articulés sur un vilebrequin disposé coaxialement audit arbre, lesdits leviers se trouvant en prolongement mutuel en position de verrouillage; - des moyens de sécurité électrique du verrouillage constitués par un électro-aimant qui, en bloquant la rotation du vilebrequin conservent la position antagoniste des deux leviers - un moyen de rappel élastique coopère avec l'un des leviers antagonistes pour dégager lesdits leviers de leur position de verrouillage;; - un vérin auxiliaire coopère avec l'un des leviers antagonistes pour mettre lesdits leviers en position de verrouillage. Lorsque l'organe à manoeuvrer est en position convenable, le moteur à ressort étant bandé, les leviers antagonistes sont dans le prolongement l'un de l'autre dans une position d'équilibre assurant le verrouillage de l'ensemble à travers les évidements du flasque dans des évidements correspondants du carter de l'ensemble. La sécurité du verrouillage est obtenue par l'électro-aimant dont les doigts bloquent en rotation le vilebrequin sur lequel les leviers antagonistes sont articulés, empêchant ainsi lesdits leviers de dépasser leur point d'équilibre et de libérer le verrouillage. L'utilisation d'un dispositif de leviers antagonistes dans lequel les forces exercée en sens contraire s'équilibrent permet au verrou de supporter des forces très importantes tant que les leviers sont en position d'équilibre, alors que le maintien de cette position l'équilibre peut se faire par un électro-aimant nécessitant très peu d'énergie tout en étant insensible aux vibrations, chocs ou forces parasites. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un dispositif appliqué à la commande de volets de sectionnement pour gaines de ventilation de navires. Cette description se fera en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un sectionnement pour gaîne de ventilation sur lequel est monté le dispositif de commande selon l'invention. La figure 2 est une vue partielle agrandie de la partie gauche de la figure 1. La figure 3 est un schéma de principe des divers éléments constitutifs du dispositif de commande selon l'invention. De manière connue, un sectionnement étanche pour gaîne de ventilation comporte un caisson rectangulaire 1 dans lequel un ou plusieurs étages de volets basculants 2 sont montés à rotation par quart de tour entre une position ouverte (représentée sur la figure) et une position fermée. Chaque volet est fixé à chaque extrémité sur un arbre 3 supporté dans des paliers 4 logés dans les bords latéraux du caisson. A l'extérieur sur deux côtés du caisson chaque arbre porte une couronne dentée 5, les couronnes étant reliées entre elles par une chaîne sans fin 6. Sur le bout dépassant d'un arbre 3 vient s'adapter le dispositif de commande faisant l'objet de l'invention. Sur le bout d'arbre 3 vient s'adapter un carré il solidaire d'un moyeu 12 portant une couronne dentée 7 sur au moins un quart de sa circonférence. Les indentations de la couronne 7 coopèrent avec l'extrémité de la tige 8 d'un piston 9 disposé tangentiellement à ladite couronne 7 > soit par une chape montée directement sur l'extrémité de la tige 8 du piston 9, soit par un tronçon de chaîne 13 dont une extrémité est reliée au bout de la tige 8 du piston 9, et l'autre est fixée sur la couronne 7. L'ensemble est monté dans un boiter 10 fixé sur le caisson 1. Dans le boîtier 14 un arbre 18, en prise sur le moyeu 12, coaxial à l'arbre 3, reçoit l'extrémité centrale d'un ressort spiral plat 15, dont l'autre extrémité est fixée à la paroi périphérique du boîtier 14. L'extrémité opposée de l'arbre 18 porte un flasque 16 solidaire en rotation dudit arbre et muni à sa périphérie d'un anneau 17 concentrique au boîtier 14. Dans l'anneau 17 sont pratiqués deux perçages 19 diamétralement opposés. Deux évidements correspondants 20 sont pratiqués dans la paroi Interne du boîtier 14. Coaxialement à l'arbre 18, le flasque 16 comporte un support de palier 21 pour un vilebrequin 22. Le vilebrequin 22 est libre en rotation par rapport à l'arbre 18. Le vilebrequin 22 porte deux pivots 23 diamétralement opposés sur lesquels sont articules deux leviers antagonistes 24. Chaque levier 24 est guidé au moyen d'une lumière 25 coopérant avec un axe 26 fixé sur un support à quatre branches 27 fixé sur la face extérieure du boîtier 14. L'extrémité libre de chaque levier 24 coopère avec un rouleau 28 qui en position inactive vient reposer sur une saillie 29 solidaire du flasque 16 et concentrique à l'anneau 17. L'un des leviers 24 est associé à un ressort 30 dont l'autre extrémité est ancrée sur une branche du support 27 perpendiculaire aux branches portant les leviers 24. Ce ressort 30 exerce sur le levier 24 une traction qui tend à dégager celui-ci de sa position d'équilibre en prolongement mutuel avec son antagoniste. La branche du support 27 opposée à celle ou est ancrée le ressort 30 porte un vérin 31, dont la tige 32 coopère avec l'autre levier 24. La couronne 17 du flasque 16 porte une butée 33 qui coopère avec un basculeur 34 monté sur le vérin 31 et agissant sur un distributeur 35. Au centre du support 27 est fixé un électro-aimant 36 dont la tète 37 peut tourner par rapport au corps. Cette tête rotative comporte des doigts externes 37bis qui sont solidaires en rotation d'évidements correspondants 38 ménagés dans le vilebrequin 22. Tant que l'électro-aimant 36 est sous tension, la tête rotative 37 est immobilisée par rapport au corps. Dès que l'alimentation électrique cesse, la tête 37 peut tourner par rapport au corps. Comme cela est montré schématiquement sur la figure 3, le dispositif comporte divers composants électriques et un circuit hydraulique nécessaires à son fonctionnement et qui vont être décrits ci-après. Le dispositif est muni d'une commande à poussoir 39 disposé à proximité immédiate du sectionnement pour commander localement la fermeture. Il est également muni d'un contacteur de réarmement automatique 40 coopérant avec l'un des leviers antagonistes 24 et qui assure la mise sous tension de l'électro-aimant automatiquement. Le circuit hydraulique comporte une pompe 41, qui peut être commandée électriquement et/ou manuellement, et qui adresse la pression au vérin 9 par l'intermédiaire d'un bloc de distribution 42 sur lequel est monté un restricteur de débit 43 et un clapet anti-retour taré 44. A partir du bloc de distribution 42, une canallsatlon 45 transmet la pression au vérin 31 coopérant avec l'un des leviers 24 pour le réarmement du verrouillage La canalisation 45 comporte en amont du vérin 31 un clapet anti-retour taré 44 monté également dans le bloc de distribution 42. Entre ledit clapet et le verin 31 est également disposé un distributeur mécanique 35 coopérant avec la butée 33. De manière avantageuse l'ensemble est muni de divers indicateurs de la condition du sectionnement. Sur le schéma de la figure 2, ortété représentés à titre d'exemple un voyant lumineux 46 de la mise sous tension de l'électro-aimant 36, un index 47 monté à l'extérieur du sectionnement et coopérant avec un interrupteur électrique 48 pour la signalisation à distance de l'ouverture de la fermeture des volets. De manière avantageuse, le dispositif comporte un système de verrouillage manuel constitué par un levier 49 solidaire du vilebrequin 22 portant les leviers antagonistes 24 muni d'un doigt 50 coopérant avec une lumière courbe 51 disposée sur le support 27 concentriquement à l'axe du vilebrequin 22. Sur le support 27 est montée une plaquette coulissante 52 malnt3nuc en position par un bouton moleté 53 pour blocage de sécurité. Ce verrouillage manuel permet le montage de l'ensemble en maintenant le moteur à ressort armé ainsi que son adaptation sur le mécanisme à manoeuvrer, dans l'exemple représenté le sectionnement étanche, tant que les raccordements électriques et hydrauliques n'ont pas été effectués. Il peut en outre servir de verrouillage de secours en cas de défaillance imprévue de l'électro-aimant. Un couvercle amovible 54 vient fermer le bouter I fi. Le dispositif fonctionne de la manière suivante: Comme indiqué précédemment, le carré 11 permet l'adaptation du dispositif de commande sur l'arbre de commande 3 d'un des volets 2 du caisson 1. En service, les volets 2 sont en position normalement ouverte, le ressort 15 du moteur à accumulation d'énergie est bandé. Les leviers antagonistes 24 du système de verrouillage sont en prolongement mutuel et maintiennent les rouleaux 26 dans les évidements 20 du boîtier 14 à travers les passages 19 de l'anneau 17 On obtient dans cette position un verrouillage mécanique extrêmement puissant puisque les résultantes des forces appliquées sur le mécanisme sont en opposition à travers les leviers 24. Le maintien de cette position d'équilibre est assure par l'électroaimant 36 dont la tête 37, immobilisée en rotation par rapport au corps comme indiqué précédemment, est également immobilisée en rotation sur le vilebrequin 22 par coopération des doigts 37bis et des évidements 38. Le circuit hydraulique est déchargé et la tige 32 du vérin auxiliaire 31 est rétractée sous l'effet d'un ressort. Si l'électro-aimant 36 est mis hors tension, soit à l'aide de l'interrupteur 39, soit par une coupure volontaire ou accidentelle de l'alimentation électrique, la tete rotative 37 de l'électro-aimant 36 est libérée et le vilebrequin 22 est entraîné en rotation par le déplacement du levier 24 soumis à la traction du ressort 30. Les deux leviers 24 se dégagent et permettent aux rouleaux 28 de retomber sur les saillies 29, libérant le flasque 16 qui peut tourner sous l'effet du ressort 15 en même temps que le moyeu 12 qui transmet son mouvement à l'arbre 3 et assure la fermeture des volets 2. Pendant ce mouvement de rotation, la tige 8 du vérin 9 se déplace dans le corps de vérin et le mouvement de reflux consécutif de l'huile est freiné par le restricteur de débit 43, ce qui procure un amortissement du mouvement commandé par le ressort 15. On obtient ainsi une fermeture automatique quasi instantanée des volets 2 par le seul fait d'une rupture d'alimentation de l'électro-aimant 36. A partir de la position de fermeture, on obtent l'ouverture des volets 2 en manoeuvrant la pompe 41. La pompe 41 envoie la pression hydraulique au vérin 9 dont la tige 8 en rentrant tire par la chaîne 13 et fait tourner la couronne 7, ce qui provoque le réarmement du ressort 15. Lorsque le ressort .5 est bandé, la butée 33 solidaire du flasque 16 agit sur le basculeur 34 qui commande l'ouverture du distributeur 35. La tige 32 du piston 31 vient alors pousser le levier 24 auquel elle est associée ce qui par rotation du vilebrequin 22 provoque l'alignement des deux leviers 24 qui repoussent les rouleaux 28 dans les évidements 20. La rotation du vilebrequin 22 entraîne la rotation de la tête 37 de l'électro-aimant 36 qui vient se re-verrouiller sous l'effet du contacteur de réarmement 40, ce qui provoque le blocage des leviers 24 dans leur position d'équilibre. On décharge alors le circuit hydraulique soit manuellement, soit automatiquement par des moyens classiques, non représentés, et la tige 32 du piston 31 est rétractée, de sorte que le levier 24 avec lequel elle coopère peut s'écarter de sa position d'équilibre en cas de déverrouillage de l'électro-aimant 36. Dans cet exemple de réalisation, la tige 8 du vérin auxiliaire 9 est solidaire d'un tronçon de chaîne 13 qui coopère avec la couronne 7, pour animer les volets 2 d'un mouvement de rotation sur 1/4 de tour. On comprend que l'on peut appliquer l'invention à des manoeuvres nécessitant une rotation d'angle différente en fonction de la longueur de la chaîne 13 et du ressort 15. Dans l'exemple représenté, on utilise un électro-aimant fonctionnant par coupure de courant, c'est-à-dire maintenu verrouillé tant qu'il est alimenté et se déverrouillant lors d'une interruption de cette alimentation. Il est également possible selon une variante de réalisation, non représentée, d'utiliser un électro-aimant maintenu verrouillé par absence de courant et déverrouillé par une alimentation en courant électrique. Dans ce cas, il faut associer à l'électro-aimant un petit accumulateur électrique relié à lélectro-aimant par un circuit dont la fermeture est commandée par la coupure du circuit d'alimentation principal. Selon une autre variante de réalisation, non représentée, au lieu d'être disposé coaxialement au vilebrequin 22, l'électro-aimant peut être monté soit à la périphérie dudit vilebrequina soit à proximité de l'un des leviers antagonistes 24. Selon encore une autre variante de r8alisation, non représentée, le vérin principal 9 coopérant avec la couronne 7 par l'intermédiaire du tronçon de chaîne 13, peut etre remplacé par un vérin rotatif dans lequel une palette solidaire d'un arbre agit sur le fluide contenu dans une chambre circulaire. L'usage d'un tel vérin apporte l'avantage d'une plus grande compeoité du dispositif, le vérin pouvant s'intégrer au contour du boîtier. On a décrit un exemple d'application du dispositif selon l'invention à la commande de la fermeture automatique des volets d'un sectionnement de gaine d'aération. Le dispositif peut être également avantageusement appliqué à tout mécanisme dont on veut automatiquement commander l'ouverture ou la fermeture par rotation angulaire d'un arbre, en particulier à des vannes. REVENDICATIONS 1. Dispositif à accumulation d'énergie pour la commande automatique de la manoeuvre d'ensembles mécaniques tels que des vannes ou des trappes caractérisé en ce qu'il comporte: - un organe de manoeuvre par vérin hydraulique principal (9) qui assure également l'armement de l'accumulateur d'energie et l'amortissement du mouvement lorsqu'il est mené par ledit accumulateur; - un accumulateur d'énergie constitué par un moteur à ressort spiral (15), le vérin (9) et le moteur à ressort étant montés en série sur un moyeu (12) en prise avec l'arbre de commande (3) du mécanisme à manoeuvrer;; - des moyens de verrouillage mécaniques par leviers antagonistes (24) coopérant, directement ou par l'intermédiaire de rouleaux (28) avec des trous diamétralement opposés (19) pratiqués dans un flasque (I 6) entraînés en rotation par l'arbre (18) du moteur à ressort (15), ainsi qu'avec des évidements correspondants (20) pratiqués dans le boîtier (14) du dispositif, lesdits leviers antagonistes (24) étant articulés sur un vilebrequin (22) disposé coaxilament audit arbre (18), lesdits leviers se trouvant en prolongement mutuel en position de verrouillage; - des moyens de sécurité électrique du verrouillage constitués par un électro-aimant (36) dont le doigt (37bis) coopère avec le vilebrequin (22) pour bloquer l'ensemble en rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de rappel élastique constitué par au moins un ressort (30) associé à l'un des leviers antagonistes (24) pour dégager lesdits leviers de leur position de verrouillage lorsque l'électro-aimant (36) est sollicité. 3. Dispositif selon la revendicatton 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un vérin auxiliaire (31) coopérant avec l'un des leviers antagonistes (24) pour assurer la mise en position de verrouillage desdits leviers, lors de l'armement du dispositif. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le vérin auxiliaire (31) est commandé par un distributeur (35) coopérant avec une butée (39) solidaire du flasque (16), par l'intermédiaire d'un basculeur (34). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le vérin auxiliaire (31) est alimenté à partir du vérin de manoeuvre principal (9). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en amont du vérin de manoeuvre principal (9) est disposé un restricteur de débit réglable (43). 7. Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électro-aimant (36) est monté coaxialement au vilebrequin (22) et en ce que les doigts (37bis) dudit électro-aimant coopèrent avec des évidements (38) pratiqués dans ledit vilebrequin. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'électro-aimant (36) est monté à la périphérie du vilebrequin (22) avec lequel il coopère. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'électro-aimant (36) est monté à proximité de l'un des leviers antagonistes (24) avec lequel il coopère. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé an ce que l'ensemble vérin de manoeuvre principal (9), couronne d'entraînement (8) est remplacé par un vérin rotatif monté coaxialement à marbre (18) du moteur à ressort (15) et à l'arbre (3) du mécanisme à manoeuvrer.