Brevet FR2612310A1 — publié le 19880916

Dispositif centrifuge a déolenchement De nombreux ensembles mécaniques , hydrauliques, pneumatiques , electrigues ou électro-mécaniques sont prévus pour fonctionner dans une plage de vitesses bien définie pour laquelle ils ont été conçus . Ils sont équipes de dispositifs complexe de surveillance qui régule la vitesse d'exploitation en fonction de la consigne fixée par l'opérateur .Ce dispositif est en général suffisamment élaboré pour anticiper son action en fonction de la pente de la courbe des variations de vitesses Mais il arrive que le fonctionnement de ce dispositif soit perturbé par un incident mécanique , survenant en général au dispositif d'interface entre le régulateur et se l'ensemble à surveiller.Il/peut alors que l'ensemble s'emballe jusqu'à sa destruction I1 se peut également que l'ensemble à surveiller soit fréquemment déplacé et/ou qu'il soit amené à fonctionner dans des zones où l'atmosphère puisse devenir explosive comme une foreuse à moteur "diesel" sur une plateforme d'exploitation pétrolière en mer , ou encore un groupe de pompage "diesel" de fuel sur un pipe-line , etc... En cas d'urgence il faut provoquer l'arrêt de cet ensemble sans risquer de provoquer une explosion . et si possible sans apport d'énergie extérieur car celle-ci pourrait bien ne plus être disponible Un précédent brevet décrit un circuit de fluide mis sous pression par la rotation même de l'ensemble à surveiller qui est raccordé à divers dispositifs mécaniques capables de provoquer l'arrêt de cette rotation en cas de chatte Qe ladite pression Le présent brevet décrit un mécanisme qu. utilise la force centrifuge induite dans un roto@ entreine en rotation par l'ensemble a surveiller et qui va brusquement ouvrir une vanne qui va faire chuter ladite pression dans l-e circuit @ de sécurité , ce qui a pour effet de commander les organes mêca- niques chargés de faire arrêter ledit ensemble , cella en cas de dépassement de la vitesse maximum autorisée déterminée à l' avance avec précision De nombreux dispositifs répondant à cette disposition sont déià brèvetés. mais d'une façon générale ils pas sont plus complexes ou n engendre de brusque décision d'arrêt , ou encore manque de sensibilité à cause des frottements qui gênent leur fonctionnement simple Le dispositif revendiqué est très/dans sa conception et sa mise en fonction engendre un minimum de frottements parasites Suivant les revendications il peut être équipe luimême du circuit de sécurité de C'ensemble surveillé, et/ou commander un clapet commercial qui assurera la chute de pression sous l'impulsion du dispositif objet du présent brevet Enfin , suivant son agencement particulier des forces de rappel dudit dispositif , celui-ci peut assurer une surveillance du niveau du rapport qui existe entre la pression du fluide dans le circuit de sécurité et la vitesse de rotation de l'ensemble à surveiller .Cette particularité est trés interessante dans le cas où ledit ensemble peut avoir plusieurs régimes de rotation , notamment être appelé à tourner au ralenti , période pendant laquelle la pression de lubrification peut être trop éloignée de celte nécessaire pendant le régime de travail pour permettre une aurveilance efficace de ladile pression per des moyens eimples connus actuellement On peut même , par des variations de. cotes de rèail sation , ou l'addition d'un moyen de raientlssemenrw @ régler le temps de réponse entre l'apparition du phenomène dangereux et le déclenchement de l'arrêt pour mieux comprendre les dispositions revendiquées pour aboutir à ces résultats , étudions les diverses planches jointes Planche I figure 1 , est schématisé le détecteur du seuil de vitesse que l'ensemble surveillé ne doit pas dépasser Il se compose principalement d'un volant (1) tournant dans un système de paliers (2) et sur lequel est (sont) articulé(s) une , deux ou plusieurs masselottes telles que celles représentées en (3) .L'axe du volant (1) est relié à un axe auxiliaire (4) de l'ensemble à surveiller (5) , de préférence par l'intermédiaire d'un organe de liaison (6) capable de filtrer les vibrations parasites de l'arbre (4) .Par leur rotation autour de l'axe du volant (1) , les masselotes (3) subissent l'action d'une force dite "centrfuge" , force qui tend à les écarter de leur position de repos , où elle(s) est (sont) rappelée(s) par un (ou des) ressort(s) (7) et/ou une force résultant de la pression d'un fluide (8) sur un piston (9) En s'écartant la(les) masselotte(s) pivotent autour de leur axe propre (10) ce qui fait que leur talon (11) soulève l'extrémité d'un poussoir (12) concentrique à 1 axe du volant (1) .Pour une certaine inclinaison des masselottes (3) le(s) talon(s) (11) échappe(nt) à la trajectoire du poussoir (12) ce qui permet à celui-ci de glisser suivant son axe sous l'effet de la pression qui s'exerce sur Je pistong@@ou du(des) ressort(s) (7) . Ce faisant il libère un clapet (13) qui obturait le circuit de sécurité (i!l) grovoquant ainsi la chute de la pression du fluide (8) qui N @ était maintenue par la rotation de l'ensemble (5) : il est utile de prévoir un moyen de réarmement du détecteur centrifuge , ce moyen peut être manuel (16) , et facilement automatisée , par un vérin (24) par exemple La Planche 2 figure 2 montre une solution où le pous soir (12) est lui-mEme le clapet (13) qui obture le circuit de sécurité (14) et le maintien sous pression , ou l'ouvre pour faire chuter ladite pression .En ce cas il peut être avan tageux d'aménager le circuit (14) dans le corps même (15) du dispositif revendiqué ci-contre Que le poussoir (12) soit une simple tige , ou qu'il soit le tiroir d'un distributeur (13) , il/Pen Plus commander plusieurs autres clapets (13) et/ou interrupteurs (20) dont on peut avoir besoin pour assurer le démarrage de l'ensemble (5).par i exemplimi ter la vitesse du démarreur, et comporter un moyen de réarmement automatique (24) , comme le montre la figure 3 La planche III figure 4 schématise une configuration particulière de l'appareil objet de ce brevet , pour laquelle le déclenchement se fera très brusquement pour un seuil pré-rêglé avec précision .Ce phénomène est obtenu par la posi tion choisie pour le(s) talon(s) (11) qui deviennent plut6t des ergots . Le basculement des masselottes (3) , sous l'effet de la force centrifuge provoque un dégagement des ergots (11) de la trajectoire du poussoir (12) par une trajectoire très courte , dès que cette force centrifuge excède la force des ressorts tarés (17) , ressorts dont le tarage peut être ajusté par une attache (28) par exemple . Les ressorts (l7j pourraient aussi être montés entre le plateau i:j et la(les) masselottes (3) . Un moyen de réarmement (30) est prévu ici sous forme d'un électro-aimant , autorisant une commande manuelle. Pour limiter le frottement entre les ergots (11) et le poussoir (12) , on peut monter par exemple en bou@ dud@@ poussoir un roulement à billes (19) coiffé d'ure bogue (2@) dont la forme permet un dégagement rapide de la trajectoire cu poussoir La figure 4bis montre une forme partieulière de ladite bague (26) , pour provoquer un décrochement bien marqué : un obstacle à franchir par les ergots (11) taillé dans ladite avec un ressort (7j aJustable bague , pourrait être envisagéw.Mais les aléas de frottement qui risquent en découler , nous font préferer une bague (26) plate et des ressorts (17) placés , soit entre les masselottes (3! , soit entre la(les)dite(s) masselotte(s) et le plateau (1) D'autre part les masselottes (3) sont de préférence reliées mécaniquement , par exemple , par deux leviers dont (27) (28) l'un st une fourchette, et l'autre porte une coupille engagée dans la fourchette ; cet ensemble rend les mouvements des deux masselottes opposées solidaires. Cette lia son est pratiquement nécessaire dés qu'il v/a plus d'une masselotte; elle peut encore être réalisée sous forme de portion d'engrenage . ou de renvois coniques entre les articulations (10) etc... La figure 5 schématise le dispositif centrifuge à déclenchement qui , à l'inverse de ce qui est représenté figure 4 provoque un certain temps de réponse entre le dépassement du seuil d'alarme et la commande de l'arrêt de l'ensemble (5) Elle schématise aussi un autre montage des talons (11) pour Lirniter le frottement entre eux et le poussoir (12) : il(s) por (25) te(nt) chaoun un galet (23) coiffé d'une bague de forme adéquate pour dégager brusquement l'extrémité dudit pousseir Dans cette conception la longueur du(des) talons (11) sera bien calculée ou rutilement prévue ainstable e.lr a e . une influence sur le temps de déclenchement du glissement di3 poussoir (12)) car la(les) masselotte(s) (3) devra(ont0 d/autant plus reculer/que son(leurs) talon(s) est(sont) langs ; en peut ét@@ maître de ce temps de réponse en utilisant des retardateurs -des dash-pots par exemple (29) à valeur fixe ou ajustatlee par une fuite (30) et une aiguille (31j Il faut également que la réaction exercée sur les 'le talons (llbar? poussoir (12) provienne d'une force qui reste constante pendant le recul dudit poussoir ; elle proviendra utilement de la pression du fluide (8) qui sera en l'occurence l'huile de lubrification de l'ensemble (5) On obtient ainsi une double surveillance , disposition particulièrement avantageuse qui sera utilement complétée par un dispositif qui sera chargé d'intégrer les brusques variations de pression parasites La planche IV figure 6 montre pour l'exemple un agencement du détecteur centrifuge où le poussoir (12) est sollicité par une force agissant dans la direction inverse sous l'effet d'un ressort de traction La figure 7 schématise une autre conception du détecteur centrifuge où le poussoir (12) est un cylindre entourant l'ensemble volant (1) masselottes (3) qui est soulevé par un ressort (7) dont la tention est réglable sous l'effet d'un système vis-écrou (21) Toutes ces versions sont données à titre d'exemples et il est claire qu'il possible d'obtenir d'autres versions par mélange des principes schématisés dans ces pianches , mais il est bien évidant que ces versions tomberont sous la protection du présent brevet du détecteur centrifuge à déclenchement répondant aux revendications ci-pre.s REVENDICATIONS 1-Détecteur centrifuge 4 déclenchement comnosé d'un plateau (1) formant volant, tourillonnant dans un systôrne de paliers (2) , entrainé en rotation par l'ensemble dont on veut controler la vitesse de rotation (5) . composé également d'une deux ou plusieurs masselottes elle(s)-même(s) composée(s) d'un levier dont une extrémité est équipée de petites charges interchangeables et dont l'autre extrémité est articulée autour d'un axe (1G) guidé par des paliers solidaires du bord du platteau(1) et parallèle aux tangentes audit plateau au droit desdits paliers , levier comportant un talon (il) - ou ergot suivant sa position par rapport aux axes (10) -talon surlequel vient s'appuyer un poussoir (12) , concentrique à l'axe du plateau (1)t cet appui se faisant tant que la position dela(desdites) masselotte(s) (3) le permet , mais appui qui sera supprimé , ce qui permettra au poussoir (12) de rapidement de glisser le long de son axe sous l'effet d'une force (7) , et ainsi de commander un ou plusieurs distributeurs pneumatique(s) , hydraulique(5) ou interupteur(s) électrique(s) , lorsque cette(ces) masse suffisamment lotte(sj sera(seront)'écartée(s) de l'axe de rotation du plateau (I) sous l'effet d'une force centrifuge induite par la rotation dudit plateau , donc de l'ensemble à surveiller r5) entendu étant que ce poussoir (12) se presente soit sous la forme d'une tige pleine , soit sous la forme d'un cylindre creux d'un diamètre assez grand pour coiffer ieinasselottes (3j , que lesdite masselottes sont reliées par tout moyen mécanique connu pour que leursmouvements soient synchronisés , et soumises à une (7) contre la for@e centrifage force de rappel commune et ou à des ressorts (17) les reliand aeux par deux ou encore , si leur nombre est impair ressorts (33) en appui sur le volant (1) les repoussant inui- vidueilement 2-l)étecteur centrifuge selon Jd revendication 1 caractérisé en ce que la force commune de rappel (7) du poussoin (12j agit sur @es/ masselottes (3) dans le même sens que la force centrifuge , obligeant les ressorts de rappel (17) à compenser la somme de ces deux forces : la force centrifuge qui s'exerce sur les masselottes plus la force de rappel ( 7) 3- Détecteur centrifuge selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le poussoir (12) joue lui-même le rôle de clapet ou de distributeur pneumatique ou hydraulique , et/ou celui d'interrupteur électrique 4-Détecteur centrifuge selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que l'action des masselottes (3) sous l'effet de la force centrifuge est retardéepar des dash-pots agissant contre ladite force centrifuge ,dash-pots réglables ou non 5-Détecteur centrifuge selon les revendications 1,2,3, 4 , caractérisé en ce que les talons ou ergots (11) de longueur appropriée , ou réglable , verrouillent les déplacements du poussoir (12i par l'intermédiaire d'un organe (19) facilitant le contact sans frottement des talons ou ergots (11) sur l'extrémité du poussoir (12) , placé en bout dudit poussoir 6-Détecteur centrifuge selon les revendications 1,2,3, 4. caractérisé en ce que les talons ou ergots (ll) de longueur appropriée , ou réglable , sont équipés à leur extrémité libre chacun d'un organe rotatif (33) facilitant le verrouillage sans frottement du poussoir (12) dont l'extrémité en appui sur les dits talons ou ergots est un simp e plateau 7-Detecteur centrifuge selon la revendication caractérisé en ce quelorgane (12) placé en bout du pousseir (12) possède un listel . mâle ou femeL , et que les talcns ou ergots (11) possédent les fermes respectivement opposées co@@espendantes 8-Détecteur centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1@7 caractérisé en ce que la ferce de rappel(7 est provoquée par l'exercice de la pression d'huile de iuhrification de l'ensemble r5) dont on surveille la vitesse de rotation, sur la section du poussoir (12) 9-Détecteur centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1à8 , caractérisé en ce qu'il est inséré dans un boitier formant chambre de raccordement pour distribuer le fluide de commande des divers organes assurant la sécurité de l'ensemble (5) surveillé ,et pouvant accessoirement jouer le rôle d'intégrateur des brusques variations de pression dudit fluide grâce à l'adjonction d'un gicleur d'alimentation et/ou d'un accumulateur 10-Détesteur centrifuge selon l'une quelconque des revendications là9 , caractérisé en ce qu'il est monté en plusieurs exemplaires reliés par un train d'engrenages ou ae dans des rapports égaux ou différents de 1 courroies. , chaqueexemplaire ayant alors un role spécifique comme par exemple la surveillance de la vitesse de ltensemble (5) , de sa pression dühuile de lubrification en fonction de sa vitesse de rotation , de la vitesse de rotation de l'organe de démarrage il-Détecteur centrifuge selon l'une quelconque des équipé revendications làlO , caractérisé en ce qu'il est'd'un dispositif pneumatique ou hydralique (24) ou électrique (30) respectivement foncrion du fluide utilisé pour le démarrage qui assure la remise en place du poussoir (12) contre les talons ou ergots (il) quand le paramètre surveillé est redevenu normal ce réarmement etant assure manuellement ou automatiquement