Brevet FR2575240A1 — publié le 19860627

Dispositif de réglage-, notamment pour vérins La présente invention concerne un dispositif de réglage comportant un organe de réglage, et par exemple une plaque de séparation, qui est susceptïble-d'être sollicité sur ses deux faces par des fluides pour être déplacé à l'intérieur d'un corps ou d'une enceinte entre deux surfaces d'ez trémité et qui supporte une tige de réglage traversant l'une des surfaces d'extrémité pour s'étendre dans ou en direction d'un vérin actionnable par un fluide sous pression, d'une soupape, d'un organe de régulation ou d'un organe analogue, et éventuellement un indicateur. En vue d'un actionnement simple- et fiable en service, surtout en présence de températures élevées (allant jusqutà 6000C) et de risques mena çants de pollution, par exemple dans des hottes à vapeur, des installations chimiques ou autres, un dispositif de réglage de ce type se caractérise sel l'invention en ce qu'entre, d'une part, la surface d'extrémité du corps, traversée par la tige de réglage qui est reliée à l'élément de réglage ou d'obturation du vérin actionnable par un fluide sous pression, de la soupa de l'organe de régulation ou d'un organe analogue, et éventuellement à l'in dicateur, et, d'autre part, la face, tournée vers cette surface d'extrémité de l'organe de réglage librement déplaçable à l'intérieur du corps, sont disposés un premier tube élastique ou soufflet élastique entourant la tige de réglage ainsi qu'un second tube élastique ou soufflet élastique entouran le premier, de préférence en lui étant concentrique, les extrémités respect ves des tubes élastiques étant reliées en formant étanchéité, et notamment soudées, à ladite face et respectivement à ladite surface d'extrémité et en ce que le premier fluide sous pression sollicitant l'organe de réglage sur l'une de ses faces, peut etre introduit dans l'espace délimité entre le premier et le second tubes élastiques. Il résulte avantageusement de ces dispositions que l'on n'a pas besoi de joints sensibles à l'usure pour étanchéifier, par formation d'un joint à frottement, les pièces mobiles les unes par rapport aux autres. Plus précisément, les problèmes d'étanchéification du piston coulissant qui agit sur la tige de réglage, disparaissent du fait que les soufflets ou les tubes élastiques sont soudés directement où indirectement aux surfacE correspondantes. De tels dispositifs sont plus particulièrement appropriés pour une utilisation sous des températures élevées, auxquelles il n'est pas possible d'employer par exemple des moteurs électriques. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un tube ou un soufflet élastique supplémentaire est disposé entre la seconde-face de l'organe de réglage- et la seconde surface d'extrémité du corps, située en vis-àvis, les extrémités du tube ou du soufflet élastique supplémentaire étant reliées,en formant étanchéité, et en particulier soudées, à la seconde face de l'organe de réglage et respectivement à la seconde surface d'extrémité, auquel cas le second fluide sous pression sollicitant la seconde face de l'orga- ne de régalage peut être introduit dans l'espace extérieur, étanche aux gaza, formé entre le tube élastique supplémentaire et la paroi du corps autour du tube élastique supplémentaire ou dans l'espace intérieur du tube élastique supplémentaire.Ceci permet de façon simple soit de mettre en place, dans le tube élastique supplémentaire, un élément de tige partant de la seconde face de l'organe de réglage et ressortant à 1' extérieur à travers la seconde surface d'extrémité pour former un indicateur, soit de faire ccm muniquer l'espace intérieur du tube élastique supplémentaire, par une ouverture ménagée dans la secondesurface d'extrémité, avec une unité de commande de pression, laquelle permettra de réguler l'arrivée ou l'admission du premier et du second fluides sous pression en fonction de la pression régnant dans ledit espace intérieur. Ceci permet donc à la fois d'appliquer les fluides contre l'organe de réglage, d'ajuster la pression et, le cas échéant, de fournir une indication de position. Un mode de réalisation de conception simple prévoit que les tubes élastiques sont soudés respectivement aux faces de l'organe de réglage et aux surfaces d'extrémité du corps, soit directement, soit indirectement par l'intermédiaire d'une bague cylindrique, laquelle est reliée en formant étanchéité ou soudée respectivement auxdites faces et auxdites surfaces d'extrémité. En présence de températures élevées, il est avantageux que les tubes ou les soufflets élastiques soient réalisés en acier spécial. Le dispositif de réglage conforme à l'invention est plus spécifiquement caractérisé en ce que la tige de réglage pénètre dans un corps fixé, en formant étanchéité; à l'une des surfaces d'extrémité, par exemple dans un tube de la soupape, de l'organe de régulation, ou d'un organe analogue, et porte un élément de réglage ou d'obturation déplaçable à l'intérieur de ce corps, par exemple un piston, lequel peut, pendant les mouvements de la tige de réglage, coulisserdevant des ouvertures d'écoulement de liquide ou de gaz ménagées dans la paroi du corps. De préférence, l'élément de réglage ou d'obturation, par exemple le piston, dispose d'un jeu ou d'-un interstice déterminé entre la paroi du corps et sa propre enveloppe. Ceci permet une régulation de débit, par exemple de gaz ou de liquides corrosifs, sans que lton ait pour autant à se préoccuper d'assurer l'étanchéité du corps renfermant l'élément d'obturation , puisque le tube élastique assure l'étanchéification du passage de la tige de réglage dans la surface d'extrémité vis-à-vis du dispositif de réglage. Il est également prévu, de façon avantageuse que la modification du recouvrement de la surface des ouvertures d'écoulement par le piston ou la variation du débit de liquide ou de gaz à travers les ouvertures d'écoulement sous l'effet du mouvement du piston, dépende selon une fonction linéaire du mouvement de l'organe de réglage actionné par les fluides sous pression. La présente invention va maintenant etre décrite plus en détail, mais sans aucun caractère limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1, 2, 4 et 5 sont des vues en coupe de différents modes de réalisation du dispositif de réglage conforme à l'invention, la figure 3 représente un dispositif de réglage apte à être positionné et piloté par une unité de commande de pression, et la figure 6 représente des ouvertures d'écoulement ménagées dans une soupape de régulation. La figure 1 représente une plaque de séparation 2 disposée dans un corps 1 étanche aux gaz et. aux liquides, entre l'une des surfaces d'extrémité 7 et la seconde surface d'extrémité 17 de celui-ci, cette plaque de séparation ne devant pas nécessairement s'appuyer étroitement contre les parois internes du corps. Plus précisément, cette plaque est librement déplaçable et se trouv à distance de la paroi du corps. Un premier tube élastique 4 et un second tube élastique 3 entourant le premier, sont reliés en formant étanchéité à la surface d'extrémité 7 et respectivement à l'une des faces 21 de la plaqua de séparation 2.La plaque de séparation 2 peut etre déplacée dans le corps 1 par suite de l'introduction d'un premier fluide sous pression (gaz ou liquide), par l'intermédiaire d'un conduit 8, dans l'espace formé entre les tubes élastiques 3, 4 ou respectivement d'un second fluide sous pression (gaz ou liquide), par l'intermédiaire d'un conduit 9, dans l'espace intérieur du corps délimité par la face 22 de la plaque de séparation 2, située de l'autre côté des tubes élastiques 3, 4. Une tige de réglage 5 est en outre fixée à la face 21 de la plaque de séparation 2, et fait saillie sans étanchéité hors du corps 1par une ouverture 6 ménagée dans la surface d'extrémité 7, pour pénètrer dans un tube 10 d'une soupape ou d'un organe de régulation qui est fixé, en formant étanchéité, au corps 1 par une bride 11. Le tube 10 comporte des ouvertures d'écoulement 13 destinées à un gaz (liquide), indiqué par la référence 14, et obturables au moyen d'un élément coulissant ou piston 12 jouant le rôle d'un élément de réglage ou d'obturation, ce piston étant supporté par la tige de réglage 5 pour pouvoir être déplacé avec celle-ci. Entre la paroi intérieure du tube 10 et l'enveloppe du piston 12, est ménagé un interstice d'une largeur définie pour que, même lorsque les ouvertures d'écoulement 13 sont obturées par le piston 12, une certaine quantité minimale de gaz ou de liquide puisse malgré tout s'écouler. Si on le souhaite, le piston 12 peut être guidé en formant étanchéité dans le tube 10. Le tube 10 est certes ouvert en direction du corps 1 du fait de la présence de l'ouverture 6, mais le tube élastique 4 assure cependant une fermeture étanche, de sorte que le fluide à réguler, parfois corrosif et atteignant par exemple des températures de 6000C, est isolé du fluide de réglage. La figure 2 illustre un perfectionnement du dispos-itif de réglage conforme à l'invention représenté sur la figure 1. Un tube élastique supplémentaire 15 est disposé entre la seconde surface d'extrémité 17 et la plaque de séparation 2, et est traversé par un élément de tige 18 relie à la face 22 de la plaque de séparation 2, cet élément de tige ressortant à travers une ouverture 16 ménagée dans la seconde surface d'extrémité 17 pour jouer, par exemple, le rôle d'un indicateur de position. Le fluide sous pression agit dans ce cas sur la surface de la plaque de séparation 2 non recouverte par le tube élastique supplémentaire 15. Il est également possible en variante de faire entrer le fluide sous pression 9 par l'ouverture 16 à l'intérieur du tube élastique supplémentaire 15 et de faire passer l'élément de tige 18 à travers une autre ouverture qui serait ménagée dans la surface d'extrémité 17, en un point situé à l'extérieur du tube élastique supplémentaire. La figure 3 représente un dispositif de réglage positionnable, tel qu'il est nécessaire dans la commande des mouvements d'automates, dans lequel la tige de réglage 5 est utilisée pour l'actionnement de l'organe de travail et l'espace intérieur du tube élastique supplémentaire 15 est relié à une unité de commande de pression 20 connue en soi, par l'intermédiaire d'un conduit de pression 19, en vue de la régulation des fluides sous pression dans les conduits 8 et 9. Grâce au dispositif de réglage selon l'invention, des mouvements de réglage positionnables peuvent ainsi être effectués, avec l'aide d'une unité de commande de pression 20 se trouvant à la température ambiante,dans une plage de températures élevées, et des fluides corrosifs peuvent être régulés.L'unité de commande de pression comporte une soupape pneumatique ou hydraulique 27 actionnée notamment mécaniquement et apte à être déplacée sur une distance a, les conduits 8 et 9 partant de cette soupape 27 et passant par une soupape réductrice anti-retour 28 destinée à affaiblir le débit des fluides. Le dispositif de commande est sollicité pneumatiquement par l'intermédiaire du conduit 19, en l'occurence sous des pressions se situant par exemple entre 1 et 1,8.105 Pa sur l'ensemble de la course. En variante, il est également possible d'utiliser, à la place de la liaison mécanique 33, un système de transmission électrique de type connu. Dans ce cas-, la mobilité de la soupape 27 est supprimée. Le conduit 19 est relié à un dispositif pneumatique par l'intermédiaire d'une soupape de purge d'air 31 en vue d'une adaptation de la pression sur la température de fonctionnement, ce dispositif pneumatique comportant un soufflet à membrane fixe 30 sollicité par un signal de réglage (1, 2 à 2. 105Pa), un soufflet à membrane mobile 29 et une vis de réglage 32 dotée d'un ressort de poussée, pour opposer une force antagoniste de 1,2.105Pa. Une liaison mécanique 33 est prévue entre la soupape pneumatique 27 et le soufflet à membrane 29 déplaçable sur une distance b. En fonction du signal de réglage, les pressions régnant dans les conduits 8 et 9 peuvent être ainsi ajustées afin d'assurer un positionnement de la tige de réglage 5.Les deux soufflets à membrane 29, 30 reposent sur un plateau basculant 36 qui est monté sur un joint d'articulation 37. La possibilité de déplacement de la soupape 27, conjointement avec la liaison mécanique 33, à l'intérieur de l'intervalle a sert à régler la sensibilité de la soupape 27. La possibilité de déplacement du soufflet à membrane 29 à l'intérieur de l'intervalle b sert à adapter le système aux différents volumes possible des soufflets à membrane 30 et 29. La figure 4 représente un dispositif de réglage, dans lequel l'élément de tige 18 et la tige de réglage 5 sont réunis en une seule tige 23 qui porte un filetage engagé dans un taraudage de la plaque de séparation 2. La tige 23 est montée en rotation et est fermement immobilisée en translation à l'aide d'un disque 25 qui joue le rôle d'un palier axial, ce disque 25 étant reçu dans une gorge de la tige 23 et fixé à la surface d'extrémité 17. Le déplacement de la plaque de séparation 2 provoque une rotation, dans le corps 10, de la tige 23 et du piston curviligne rotatif 26 qu'elle porte, de sorte que les débits à travers les ouvertures d'écoulement 13 peuvent être réglés. L'étanchéité autour de la tige 23 dans la surface d'extrémité 17 côté extérieur peut, par exemple, être réalisée par un capuchon 35 apposé en formant étanchéité. Comme le montre la figure 4, un tube 38 est en outre prévu entre les tubes élastiques 3 et 4, ce tube 38 étant fixé à la surface d'extrémité 7 et servant à limiter la course de la plaque de séparation 2. On peut également utiliser, à la place de ce tube, des tiges ou des éléments équivalents. On peut prévoir de tels moyens de limitation de la course de la plaque de séparation dans tous les modes de réalisation. Le dispositif de réglage conforme à l'invention est d'une utilisation avantageuse si la modification du recouvrement de la surface des ouvertures d'écoulement 13 par le piston 26 ou la variation du débit de liquide ou de gaz à travers les ouvertures d'écoulement 13 sous l'effet du mouvement de ce piston, est une fonction linéaire du mouvement de l'organe de réglage 2 actionné par les fluides sous pression 8, 9. Il est ainsi possible d'obtenir une variation linéaire du débit de liquide ou de gaz à réguler en fonction de la course de réglage. La figure 5 représente un dispositif de réglage analogue à celui de la figure 1, dans lequel les tubes élastiques 3, 4 sont soudés à des bagues cylindriques 34, elles-mêmes soudées à la plaque de séparation 2 et respectivement à la surface d'extrémité 7. Le tube élastique supplémentaire 15 peut être fixé de la même manière. La figure 6 représente la disposition mutuelle d'ouvertures d'écoulement 13 ménagées les unes au-dessus des autres dans le tube 10, ces ouvertures d'écoulement permettant une variation linéaire du débit. On observera encore, en revenant aux figures 2et 4,que le tube élastique supplémentaire 15, tout comme le premier et le second tubes élastiques (4, 3) sont montés concentriques, par rapport à l'axe longitudinal du corps 1. En outre, le diamètre du tube élastique supplémentaire 15 est inférieur à celui du tube élastique 3. Enfin, les différents tubes élastiques 3, 4, 15 seront de préférence réalisés en un acier spécial ou un matériau résistant aux attaques chimiques ou encore en un alliage non ferreux résistant à la chaleur. L'invention peut en particulier être appliquée à des dispositifs exposés à des températures élevées, par exemple dans le domaine des hautsfourneaux ou des centrales nucléaires. Le dispositif conforme à l'invention sera de préférence utilisé avec des vérins actionnables par un fluide sous pression, comme par exemple des générateurs d'impulsions destinés à des équipements de travail et des servomécanismes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage comportant un organe de réglage (2), et par exemple une plaque de séparation, qui est susceptible d'etre sollicité sur ses deux faces parades fluides pour être déplacé à l'intérieur d'un corps ou d'une enceinte (4) entre deux surfaces d'extremité (7, 17) et qui supporte une tige de réglage (5) traversant l'une (7i des surfaces d'extrémité pour s'étendre dans ou en direction d'un vérin actionnable par un fluide sous pression, d'une soupape, d'un organe de régulation ou d'un organe analogue, et éventuellement un indicateur, caractérisé en ce qu'entre, d'une part, la surface d'extrémité (7) du corps Cul), traversée par la tige de réglage (5) qui est reliée à l'élément de réglage ou d'obturation (12) du vérin actionnable par un fluide sous pression, de la soupape, de l'organe de régulation ou d'un organe analogue, et éventuellement à l'indicateur, et, d'autre part, la face (21), tournée vers cette surface d'extrémité (7), de l'organe de réglage (2) librement déplaçable à l'intérieur du corps (1), sont disposés un premier tube élastique ou soufflet élastique (4) entourant la tige de réglage (5) ainsi qu'un second tube élastique ou soufflet élastique (3) entourant le premier, de préférence en lui étant concentrique, les extrémités respectives des tubes élastiques (3, 4) étant reliées en formant étanchéité, et notamment soudées, à ladite face (21) et respectivement à ladite surface d'extrémité (7) et en ce que le premier fluide sous pression (8) sollicitant l'organe de réglage (2) sur l'une de ses faces, peut être introduit dans l'espace délimité entre le premier (4) et le second (3) tubes élastiques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tube ou soufflet élastique supplémentaire (-15) est disposé entre la seconde face (22) de l'organe de réglage (2) et la seconde surface d'extrémité (17) du corps (1), située en vis-à-vis, les extrémités du tube ou du soufflet élastique supplémentaire étant reliées en formant étanchéité, et en particulier soudées à la seconde face (22) de l'organe de réglage (2) et la seconde surface d'extrémité (17), et en ce que le second fluide sous pression (9), sollicitant l'organe de réglage (2) sur sa seconde face (22), peut être introduit dans l'espace extérieur, étanche aux gazr formé entre le tube élastique supplémentaire (15) et la paroi du corps, autour du tube élastique supplémentaire (15) ou dans l'espace intérieur du tube élastique supplémentaire (15). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre du tube élastique supplémentaire (15) est inférieur à celui du second tube élastique (3). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le tube élastique supplémentaire (15) et/ou le premier tube élastique (4) et/ou le second tube élastique (3) sont disposés de manière concentrique par rapport à l'axe longitudinal du corps (1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qutun élément de tige (18) partant de la seconde face (22) de l'organe de réglage (2) traverse le tube élastique supplémentaire (15) et ressort à l'extérieur à travers la seconde surface d'extrémité (17), pour former par exemple un indicateur ou être relié à un dispositif devant être réglé tel qu'un élément de réglage ou d'obturation d'une soupape, d'un organe de régulation ou d'un autre organe analogue. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendieations 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace intérieur'du tube élastique supplémentaire (15) est raccordé à une unité de commande de pression (20) à travers une ouverture (16) ménagée dans la seconde surface d'extrémité (17), cette unité permettant de réguler l'admission et l'évacuation ou l'arrivée et le départ du premier et du second fluides sous pression (8, 9) en fonction de la pression régnant dans ledit espace intérieur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes ou soufflets élastiques (3, 4, 15) sont réalisés en acier spécial ou en un matériau résistant aux attaques chimiques ou un alliage non ferreux résistant à la chaleur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les tubes élastiques (3, 4, 15) sont directement soudés aux surfaces (21, 22) et respectivement aux surfaces d'extrémité. (7, 17) du corps (1) ou à une bague cylindrique (34) qui est elle-même reliée en formant étanchéité ou alors soudée, brasée ou collée aux surfaces (21, 22) et respectivement aux surfaces d'dxtrémité (17). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tige de réglage (5) pénètre dans un corps (10), par exemple un tube de la soupape, de l'organe de régulation, ou d'un organe équivalent, qui est fixé, en formant. étanchéité à l'une des surfaces d'extrémité, et porte, un élément de réglage ou d'obturation, par exemple un piston, déplaçable à l'intérieur de ce corps (10) et apte à obturer, pendant les mouvements de la tige de réglage (5), des ouvertures d'écoulement (13) de liquide ou de gaz ménagées dans la paroi du corps (10). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la modification du recouvrement de la surface des ouvertures d'écoulement (13) par le piston (12) ou la variation du débit du liquide ou du gaz à travers les ouvertures d'écoulement (13), sous l'effet du mouvement du piston, dépend selon une fonction linéaire du mouvement de l'organe de réglage (2) actionné par les fluides sous pression (8, 9). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la tige de réglage et lEélément de tige sont réunis en une seule tige (23) qui porte un filetage extérieur dans la zone de déplacement de la plaque de séparation (2), ce filetage se trouvant en prise avec un taraudage formé dans la plaque de séparation (2), de préférence au centre de celle-ci, en ce que la tige (23) est montée en rotation tout en étant immobilisée eh translation dans le corps (1) ou entre ses surfaces d'extrémité (7, 17), et en ce que sous l'effet du déplacement de la plaque de séparation (2), la tige (23) et un piston curviligne (26) qu'elle porte peuvent tourner, 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendciations 1 à 11, caractérisé en ce qu'un limiteur de course (38) est prévu dans l'espace ménagé entre le premier tube élastique (4) et le second tube élastique (3), par exemple sous la forme d'un tube fixé à la première face (21) de l'organe de réglage ou à la première surface d'extrémité (7) du corps (1). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'élément de réglage ou d'obturation (12) dispose d'un jeu ou d'un interstice déterminé entre la paroi du corps et sa propre enveloppe.