Brevet FR2633364A1 — publié le 19891229

La présente invention concerne un organe de manoeuvre à électro-aimant et son procédé de réglage. On utilise des organes de manoeuvre à électro-aimant en courant continu ou de type électromagnétique pour la manoeuvre de divers appareils tels que des commutateurs, des soupapes et analogues. Un problème qui se pose lors du fonctionnement d'un organe de manoeuvre à électro-aimant en courant continu est celui de la reproductibilité du temps de réponse de l'organe de manoeuvre lors de l'excitation. Jusqu'à présent le temps de réponse à l'excitation d'un organe de manoeuvre à électro-aimant en courant continu n'a pas pu être reproductible ou répétable avec respect de tolérances serrées, d'une manoeuvre à une autre. Par exemple, s'il faut 3 ms pour une réponse à un signal d'ex- citation d'un déplacement de manoeuvre de l'armature d'un organe de manoeuvre à électro-aimant en courant continu, il faut 4 ou 5 ms pour la réponse au signal suivant d'excita- tion. Cependant, dans certains cas, il est souhaitable qu'un organe de manoeuvre à électro-aimant fonctionnant en courant continu soit sensible à un signal d'excitation avec une tolérance de 0,3 ms, alors que, dans d'autres opéra- tions, l'organe de manoeuvre doit répondre avec une repro- ductibilité meilleure que 0,1 ms, afin qu'il assure un fonctionnement convenable de l'appareil que l'organe com- mande. La présente invention concerne la résolution du problème de la reproductibilité de la réponse lors du fonc- tionnement d'un organe de manoeuvre à électro-aimant en - courant continu, afin que la reproductibilité soit obtenue avec une variation minimale, par exemple de + 0,1 ms. L'invention concerne ainsi un procédé et un disposi- tif destinés à assurer la reproductibilité fiable du fonc- tionnement d'un organe de manoeuvre à électro-aimant à courant continu. Il faut noter qu'un organe de manoeuvre à électro-aimant à courant continu peut être utilisé dans tous les cas o un appareil ou un instrument doit être commandé de manière reproductible. Un organe de manoeuvre à électro-aimant à courant continu comprend notamment un boitier qui contient un enroulement destiné à être connecté à une source d'énergie électrique, et une armature mobile à l'intérieur de l'enroulement. Un appareil destiné à être manoeuvré par un organe à électro-aimant à courant continu comporte un organe mobile de manoeuvre qui peut coopérer avec l'armature de l'électro-aimant, et l'appareil comprend un dispositif destiné à rappeler normalement l'organe mobile de manoeuvre vers une position initiale prédéter- minée, cet organe déplaçant à son tour l'armature vers une position initiale ou désexcitée prédéterminée. Selon l'in- vention, un organe manuel de manoeuvre d'électro-aimant est monté de manière qu'il puisse coulisser dans un manchon de commande prioritaire, réglable manuellement et placé dans un boîtier d'électro-aimant, et l'organe de manoeuvre manuel d'électro-aimant est réglé en position proche de l'armature. Le manchon de commande manuelle prioritaire est vissé dans le boîtier de l'électro-aimant et il est destiné à être retenu dans une position réglée voulue par un dispo- sitif convenable de blocage, par exemple un écrou de blo- cage, ou une composition de blocage de filetage appliquée sur les filets du manchon fileté de commande prioritaire. Le rôle principal du manchon réglable de commande priori- taire est de permettre la compensation des jeux et tolé- rances, en arrière de l'armature. Le manchon de commande prioritaire est destiné à être réglé par déplacement vers l'intérieur du boîtier d'électro-aimant afin qu'il déplace l'organe de manoeuvre manuel de l'électro-aimant vers l'intérieur jusqu'à ce qu'il soit au contact de l'armature, si bien que l'organe de manoeuvre de l'appareil est légèrement déplacé. Le man- chon de commande prioritaire est alors réglé par déplace- ment vers l'arrière ou vers l'extérieur jusqu'à ce que l'orgare manuel de manoeuvre d'électro-aimant permette le retour de l'armature, sous la commande du dispositif placé dans l'appareil et qui déplace l'organe de manoeuvre de l'appareil et l'armature vers la position initiale de désexcitation de l'armature. L'organe de manoeuvre de l'ap- pareil occupe alors une position telle que, lorsque l'or- gane de manoeuvre à électro-aimant en courant continu est excité de manière répétée, il commande l'armature qui manoeuvre à son tour l'organe de manoeuvre de l'appareil de façon répétitive et fiable avec des tolérances très serrées de l'ordre de 0,1 ms par exemple. L'invention est illustrée dans la description qui suit par un mode de réalisation utilisé pour la manoeuvre d'un distributeur à trois voies. Bien que le mode de réali- sation considéré à titre illustratif concerne un distribu- teur, il faut noter que l'organe de manoeuvre à électro- aimant à courant continu selon l'invention peut aussi être utilisé pour la manoeuvre d'autres types de distributeurs et de soupapes et de divers appareils. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe en élévation d'un distributeur à trois voies commandé par un organe de manoeuvre à électro-aimant à courant continu selon l'invention. Sur la figure, la référence 10 désigne de façon générale un distributeur à trois voies comprenant un corps 11. Le distributeur 10 peut être utilisé seul ou peut être monté sur un distributeur de commande de circulation de fluide pour la commande par exemple d'un distributeur ou d'une soupape permettant des communications entre quatre voies, trois voies ou deux voies. Le corps 11 du distribu- teur a deux trous 12 de montage destinés au passage de boulons convenables de montage du distributeur 10 en posi- tion de fonctionnement. Le distributeur 10,a un orifice 13 d'entrée d'air qui communique avec une gorge annulaire 14 formée dans la paroi d'un trou axial 15 réalisé dans le corps 11, perpen- diculairement à l'axe longitudinal de l'orifice 13 d'en- trée. La référence 16 désigne un filtre à air monté dans l'orifice 13 d'entrée d'air. Comme représenté sur la figure unique, un organe de retenue, portant la référence générale 19, est en appui dans un trou a:_l agrandi 20 formé dans le corps 11 du distributeur. L'extrémité supérieure du trou 20 aboutit à un épaulement transversal 21 au niveau duquel l'extrémité interne du trou 20 communique avec l'extrémité inférieure du trou axial 15 et forme un siège circulaire 22 à bord net pour le distributeur. L'organe 19 de retenue a un trou axial 23 dirigé vers l'intérieur et réalisé à son extrémité supérieure, en communication avec l'extrémité inférieure du trou axial 15 formé dans le corps 11. Une gorge annulaire est formée autour de la périphérie externe de l'organe 19 de retenue. Plusieurs passages radiaux alignés 24 sont formés dans la paroi latérale de l'extrémité supérieure de l'organe 19 de retenue, et ils communiquent avec l'extré- mité interne d'un orifice 26 de transfert formé dans la gorge annulaire 25. Un trou axial 29 est formé dans l'organe 19 de rete- nue et il dépasse vers le haut depuis son extrémité infé- rieure et communique, à son extrémité supérieure ou interne, avec le trou 23 de grand diamètre. Plusieurs trous ou passages transversaux 30 sont formés dans la paroi infé- rieure d'extrémité de l'organe 19 de retenue, et ils commu- niquent, à leur extrémité interne, avec le trou axial 29, et à leur extrémité externe, avec une gorge annulaire 31 qui est formée dans la paroi du trou 20 réalisé dans l'ex- trémité inférieure du corps 11. La gorge annulaire 31 com- munique avec un orifice de transfert placé du côté caché du corps 11, comme indiqué sur la figure par le cercle 32 en trait interrompu. Deux joints toriques 33 sont montés dans deux gorges formées à la périphérie externe inférieure de l'organe 19 de retenue et coopèrent de façon étanche avec le trou 20 à des positions qui se trouvent au-dessus et au- dessous de la gorge annulaire 31. Un tiroir de distributeur portant la référence géné- rale 36 est monté afin qu'il puisse se déplacer dans le corps 11, sa partie inférieure étant disposée dans les trous 23 et 29 de l'organe de retenue et sa partie supé- rieure étant disposée dans le trou axial 15 du corps. Le tiroir 36 a un corps allongé sensiblement cylindrique dont l'extrémité inférieure 37 est montée de manière qu'elle puisse coulisser dans l'extrémité inférieure du trou 29 de l'organe de retenue. L'extrémité inférieure 37 du tiroir est en appui contre un ressort 38 de rappel de tiroir dont l'extrémité supérieure se loge dans un trou axial 35 formé à l'extrémité inférieure 37 du tiroir. L'extrémité infé- rieure du ressort 38 de rappel se loge dans un bouchon 39 de retenue qui est vissé dans un trou taraudé agrandi 40 formé à l'extrémité inférieure du corps 11. Le bouchon 39 de retenue constitue un siège pour le ressort 38 de rappel. L'extrémité inférieure 37 du tiroir 36 porte un joint torique 44 qui l'entoure et qui coopère de façon étanche avec le trou 29 formé dans l'extrémité inférieure de l'or- gane 19 de retenue. L'extrémité inférieure 37 du tiroir 36 est soli- daire, à son extrémité supérieure, d'une partie 45 de dia- mètre réduit. La partie 45 de tiroir est solidaire, à son extrémité supérieure, d'un flasque annulaire 46 de diamètre accru qui est solidaire d'une partie supérieure 47 de di- mension réduite dont le diamètre est égal à celui de la partie 45 de tiroir. Les parties 45 et 47 du tiroir sont raccordées à la bride annulaire 46 par des parties tronco- niques qui s'évasent et convergent vers l'extérieur vers la périphérie externe du flasque 46 afin que des surfaces coniques périphériques distantes supérieure et inférieure soient formées. La partie supérieure 47 d'extrémité du tiroir 36 est raccordée à la partie 48 de plus grand dia- mètre dont elle est solidaire et autour de laquelle est monté un joint torique 49 qui coopère de façon étanche avec l'extrémité supérieure du trou axial 15 formé dans le corps 11 du distributeur. Comme représenté sur la figure, deux organes annu- laires tronconiques 52 et 53, espacés longitudinalement, sont moulés en une seule pièce d'un matériau élastomère convenable, sur les surfaces périphériques coniques supé- rieure et inférieure, au-dessus et au-dessous du flasque 46 du tiroir respectivement. Les faces externes des organes 52 et 53 formant obturateur ont une configuration conique et convergent l'une vers l'autre. Les extrémités adjacentes des organes annulaires 52 et 53 sont raccordées et soli- daires. L'extrémité inférieure de l'organe annulaire 53 est raccordée à un prolongement cylindrique du même matériau qui forme l'organe 53 qui est formé en une seule pièce avec celui-ci, et ce prolongement descend jusqu'à un épaulement formé entre l'extrémité inférieure de la partie 45 du tiroir et l'extrémité inférieure de la partie portant le flasque 46. L'extrémité supérieure de l'organe annulaire 52 est raccordée à un prolongement cylindrique formé du maté- riau dont l'organe 52 est réalisé et moulé en une seule pièce avec lui, et ce prolongement dépasse vers le haut jusqu'à un épaulement formé entre l'extrémité supérieure de la partie de tiroir qui contient le flasque 46 et l'extré- mité inférieure de la partie 47 de tiroir. Comme représenté sur la figure, le ressort 38 de rappel déplace normalement le tiroir 36 vers le haut, vers la position représentée sur la figure, l'organe annulaire conique supérieur 52 coopérant de façon étanche avec le siège circulaire supérieur 52 à bord net. Le tiroir 36 est déplacé vers le bas par la structure décrite à électro- aimant de manière que l'organe annulaire conique inférieur 53 descende en coopération étanche avec le siège inférieur circulaire net 54 qui est formé par le raccord de l'extré- mité supérieure du trou 29 de l'organe de retenue et l'épaulement de l'extrémité inférieure du trou 23 de plus grand diamètre de l'organe de retenue. Comme représenté sur la figure, un organe de manoeuvre de tiroir, comportant un arbre cylindrique al- longe, est monté dans un trou axial 56 et dans un trou 57 de plus grand diamètre avec lequel il communique, dans une pièce polaire cylindrique 58. Le diamètre du trou 57 est égal à celui du trou axial 15 formé dans le corps 11 du distributeur. La pièce polaire 58 est montée dans un trou 26x33364 61 formé dans un guide central 62 qui est monté axialement dans un trou 63 formé dans un ensemble constituant un électro-aimant portant la référence générale 64. La réfé- rence 65 désigne les fils d'alimentation de l'électro- aimant 64. L'extrémité inférieure de la pièce polaire 58 est supportée dans un manchon 60 de manière qu'elle puisse coulisser, le manchon étant monté dans une plaque annulaire inférieure transversale 66 de culasse. L'extrémité infé- rieure de la pièce polaire 58 se loge dans une cavité ou chambre 67 qui est formée à l'extrémité supérieure du corps 11. La pièce polaire 58 est rappelée en position de coopé- ration avec la paroi interne d'extrémité de la. chambre 67 par un ressort 68 de rappel d'armature dont l'extrémité supérieure est en butée contre la face inférieure de la plaque 66 de culasse et dont l'extrémité inférieure est montée dans une gorge annulaire 69 formée autour de l'ex- trémité inférieure de la pièce polaire 58. Une armature 72 de l'électro-aimant est montée afin qu'elle puisse coulisser à l'extrémité supérieure du guide 62 et son extrémité supérieure est montée afin qu'elle puisse coulisser dans un manchon 73 monté au centre dans une plaque annulaire supérieure 74 de culasse. La structure décrite d'électro-aimant est entourée par un tube 75 et un boitier cylindrique externe 76 dont l'extrémité inférieure est solidaire de l'extrémité supérieure du corps 11 du distributeur. Un couvercle d'électro-aimant, portant la référence générale 77, est monté sur l'extrémité supérieure du boitier 76 d'électro-aimant et il est fixé au corps 11 du distributeur par des vis convenables de machine (non représentées). Un ressort 80 de charge est logé dans le couvercle 77 de l'électrc-aimant et son extrémité supérieure est logée dans une gorge 79 formée dans un bossage 81 réalisé en une seule pièce à la face interne de la paroi 82 d'ex- trémité du couvercle 77. L'extrémité inférieure du ressort de charge est en butée contre la face externe de la 263336' plaque annulaire supérieure 74 de culasse. Un manchon réglable manuel de commande prioritaire, repéré de façon générale par la référence 85, est monté de manière réglable dans le bossage 81. Ce manchon manuel 85 de commande prioritaire a un corps cylindrique 86 ayant une périphérie externe filetée 87, vissée dans un trou axial taraudé 88 formé dans le bossage 81. Le manchon manuel 85 de commande prioritaire a un flasque transversal 89 dépas- sant vers l'extérieur de son extrémité externe de manière que le manchon manuel 85 puisse être saisi lors du réglage axial comme décrit plus en détail dans la suite. Le file- tage de la périphérie 87 du manchon de commande prioritaire et le taraudage du trou taraudé 88 formé dans le bossage 81 sont du type à pas faible, par exemple de 16 filets au centimètre, de manière que le manchon 85 de commande prio- ritaire puisse être réglé finement en direction axiale. Une composition convenable de blocage de filets est appliquée au filet de la périphérie 85 du manchon et au taraudage du trou 88 du bossage. Cette composition de blocage maintient le manchon 8- dans la position voulue de réglage. Il faut noter que d'autres dispositifs de blocage peuvent être utilisés pour le maintien du manchon 85 en position réglée, par exemple un écrou de blocage. Un organe manuel de manoeuvre, portant la référence générale 92, est monté afin qu'il puisse coulisser dans un trou axial à gradin formé dans le manchon 85 de commande prioritaire. Ce trou à gradin comporte une partie externe 93, une partie 94 de plus grand diamètre et une partie 95 de diamètre encore plus grand. L'organe manuel 92 de manoeuvre comporte un corps cylindrique à gradin qui com- prend une partie externe 96 montée afin qu'elle coulisse dans la partie 93 du trou à gradin formée dans le manchon , une partie intermédiaire 97 qui est montée afin qu'elle coulisse dans la partie intermédiaire 94 du trou à gradin, et une partie interne d'extrémité 98 qui est montée de manière qu'elle coulisse dans la partie interne d'extrémité du trou à gradin formée dans le manchon 85. La partie Z633364 intermédiaire 97 de l'organe manuel de manoeuvre et la partie interne 98 d'extrémité sont raccordées par une par- tie tronconique 101 destinée à venir en appui contre une partie tronconique 102 de forme complémentaire qui relie les parties 94 et 95 du trou à gradin formé dans le manchon 85. Un joint annulaire convenable 103 d'étanchéité en forme de coupelle est monté autour de la partie externe d'extré- mité 96 de l'organe manuel de manoeuvre et coopère de manière étanche avec la partie 94 du trou à gradin formée dans le manchon 85. L'organe manuel 92 de manoeuvre peut être formé de tout matériau convenable, par exemple d'un métal ou d'une matière plastique moulée. Lors de l'utilisation, l'orifice d'entrée 13 reçoit de l'air comprimé. Cet air comprimé ne peut pas passer dans l'orifice 26 de transfert lorsque le tiroir 36 est dans la position représentée sur la figure 1, car l'enroulement 64 de l'électro-aimant est désexcité et l'organe supérieur 52 du tiroir est en appui contre le siège circulaire supérieur 22 à bord net et empêche l'écoulement d'air provenant de l'orifice 13 d'entrée. L'orifice 26 de transfert communique avec l'orifice 32 de transfert. Lorsque l'enroulement 64 de l'électro-aimant est excité, l'armature 72 repousse vers le bas l'arbre ou l'organe 55 de manoeuvre afin que le tiroir 36' descende et empêche la communication entre les orifices 26 et 32 de manoeuvre avec mise en appui de l'organe annu- laire inférieur 53 contre le siège inférieur 54 si bien que l'orifice 13 communique avec l'orifice 26 de transfert et permet la circulation de l'air dans la gorge annulaire 14, le trou 15, les passages radiaux 24, la gorge annulaire 25 et l'orifice 26 de transfert. Lorsque l'enroulement 64 de l'électro-aimant cesse d'être excité, le tiroir 36 remonte sous l'action du ressort de rappel 38 qui remet le tiroir 36 dans la position initiale représentée sur la figure 1. Ce mouvement de remontée du tiroir 36 provoque la connexion de l'orifice 26 de transfert à l'orifice 32 par l'intermé- diaire du trou 29 de l'organe de retenue. Selon l'invention, pour que le fonctionnement du distributeur 10 ait une réponse fiable et reproductible, après que le distributeur a été monté, le manchon 85 de commande prioritaire est tourné vers l'avant ou vers l'in- térieur du boitier ou du couvercle 77 afin que l'organe 92 de manoeuvre pénètre et vienne par son extrémité interne 104 contre l'extrémité externe 105 de l'armature 72. Le mouvement de rotation du manchon 85 de commande prioritaire vers l'intérieur est poursuivi jusqu'à ce que l'armature 72 déplace le tiroir 36 de sa position initiale contre le siège 22 et permette des fuites d'air admis au niveau du tiroir 36. Le manchon 85 de commande prioritaire est alors tourné avec précaution en sens inverse ou vers l'extérieur jusqu'à ce que le ressort 38 de rappel repousse le tiroir 36 vers le haut, vers la position de coopération avec le siège 22, et empêche les fuites au niveau du tiroir 36. Le manchon 85 de commande prioritaire et l'organe 92 de manoeuvre sont ainsi dans une position permettant une reproductibilité d'une réponse fiable lorsque l'enroulement 64 de l'électro-aimant est excité. La référence 106 désigne l'espace final réglé entre l'organe 92 de manoeuvre et l'armature 72. Le jeu 106 est constant, indépendamment de la position de montage du distributeur 10 et la reproducti- bilité de la réponse du distributeur est excellente. il REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à assurer la reproductibilité d'une réponse fiable d'un dispositif de manoeuvre à électro-aimant à courant continu, ayant un boitier (11) et une armature (72) de manoeuvre, un appareil ayant un organe mobile de manoeuvre (55), et un dispositif (38) destiné à rappeler normalement l'organe mobile de manoeuvre (55) dans un sens, vers une position initiale prédéterminée, au con- tact d'une première extrémité de l'armature lorsque l'or- gane de manoeuvre de l'électro-aimant est désexcité et dans lequel l'armature (72) déplace l'organe mobile de manoeuvre de l'appareil de la position initiale vers une position de fonctionnement de l'appareil lorsque l'organe de manoeuvre de l'électro-aimant est excité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) la disposition d'un organe (92) de manoeuvre, réglable manuellement, dans le dispositif de manoeuvre à électro-aimant, de manière que cet organe soit au contact de l'autre extrémité de l'armature (72), b) le réglage de l'organe manuel (92) de manoeuvre dans un premier sens de manière qu'il soit au contact de l'autre extrémité de l'armature (72) et déplace celle-ci et l'organe mobile de manoeuvre de l'appareil depuis la posi- tion initiale, d'une manière telle que la manoeuvre de l'appareil commence, et c) le réglage de l'organe manuel de manoeuvre (92) de l'électro-aimant en sens opposé jusqu'à ce que la manoeuvre de l'appareil cesse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes' suivantes: a) le montage de l'organe manuel réglable (92) de manoeuvre de l'électro-aimant dans un manchon (85) de com- mande prioritaire monté par vissage dans le boîtier (11) de l'électroaimant, et b) le réglage de la position du manchon (85) de commande prioritaire par rotation afin que l'organe manuel de manoeuvre (92) d'électro-aimant soit réglé dans ledit 26X336' sens et en sens opposé. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend le blocage du manchon (85) de commande prioritaire en position réglée. 4. Dispositif de manoeuvre à électro-aimant à cou- rant continu, ayant un boîtier (11) et une armature (72) de manoeuvre d'un appareil ayant un organe mobile (55) de manoeuvre, et un dispositif (38) destiné à repousser norma- lement l'organe mobile de manoeuvre dans un sens vers une position initiale prédéterminée, au contact d'une première extrémité de l'armature lorsque l'organe de manoeuvre est désexcité, l'armature (72) déplaçant l'organe mobile de manoeuvre de l'appareil depuis la position initiale vers une position de manoeuvre de l'appareil lorsque l'organe de manoeuvre d'électro-aimant est excité, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à assurer la reproduc- tibilité de la réponse fiable lors du fonctionnement de l'organe de manoeuvre d'électro-aimant à courant continu, ce dispositif comprenant 1) un manchon (85) de commande prioritaire monté par vissage dans le boitier (11) de l'électro-aimant de manière qu'il puisse se déplacer en rotation vers l'avant et vers l'arrière, avec réglage de sa position, et 2) un organe manuel de manoeuvre (92) porté dans le manchon de commande prioritaire et destiné à être au con- tact de l'armature (72) lorsque le manchon de commande prioritaire est tourné vers l'avant de manière que l'arma- ture soit déplacée dans un premier sens, jusqu'à ce que l'armature déplace l'organe mobile de manoeuvre (55) de l'appareil depuis sa position initiale jusqu'au point o la commande de l'appareil commence, l'organe manuel de ma- noeuvre étant aussi destiné à permettre le déplacement de l'armature en sens opposé lorsque le manchon de commande prioritaire est tourné vers l'arrière, jusqu'à ce que la commande de l'appareil cesse. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de blocage destiné à e633iF t maintenir le manchon (85) de commande prioritaire dans la position de réglage.