Brevet FR2657657A1 — publié le 19910802

i Les actionneurs électrohydrauliques sont généralement constitués par une servo-vanne, c'est-à-dire un distributeur hydraulique à tiroir piloté électriquement. Les actionneurs en question sont en particulier destinés à la com- mande d'un vérin hydraulique à simple ou double effet et qui est prévu pour faire fonctionner en va-et-vient un mécanisme quelconque Les ac- tionneurs en question sont souvent équipés d'un dispositif mécanique ajustable définissant un sens d'action de l'ensemble actionneur-vérin lors de la disparition de la tension de commande de l'élément électrique de commande de l'actionneur. Dans ce cas, c'est-à-dire lorsque le manque de courant entraîne un défaut d'asservissement, trois possibilités se présentent: tendance à ouvrir; tendance à fermer; tendance nulle, c'est-à-dire que l'actionneur et son vérin restent dans la même position. Compte tenu des dérives, ce dernier état ne se conserve pas dans le temps, la tendance devient pratiquement aléatoire, ce qui est rédhibi- toire dans certaines applications telle que la régulation de la vitesse des turbines hydrauliques Il est généralement nécessaire dans ce cas d'une part de mémoriser et de conserver la position du vérin à commande électrohydraulique en cas de panne d'énergie électrique et d'autre part de pouvoir commander manuellement la position dudit vérin sans le se- cours de l'énergie électrique. On a déjà proposé des solutions destinées à résoudre ce problème, mais elles aboutissent à des ensembles compliqués, donc chers et de fiabilité réduite. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à permettre de réaliser un actionneur électrohyraulique propre à permettre la mémorisation de la position de l'organe sur manque de ten- sion et de comporter une commande manuelle mécanique de la position du vérin en cas de défaut d'alimentation, ledit actionneur étant de réali- sation simple et économique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux com- prendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avan- tages qu'elle est susceptible de procurer: Fig 1 est vue schématique d'un système connu comportant le groupement de deux systèmes copiants. Fig 2 est un schéma de l'actionneur établi conformément à L'invention. L'actionneur suivant l'invention est destiné à L'alimentation d'un vérin à double effet 1 dont la tige 2 a du piston 2 est liée avec un or- gane non représenté qui peut être par exemple constitué par la commande du vannage d'une turbine hydraulique. Les deux chambres 3 a, 3 b du cylindre 3 sont chacune réunies au moyen d'un tuyau 4, 5 à un distributeur conventionnel 6 pourvu d'une commande électrique de déplacement, non représentée A la manière usuel- le, deux autres tuyaux 7 et 8 amènent et évacuent respectivement du fluide sous pression au distributeur 6 De manière également connue, un comparateur 9 reçoit une consigne électrique de position Cv ainsi qu'un signal électrique v provenant d'un capteur 10 de la position de la tige 2 a La différence entre la consigne Cv et le signal v élaboré par le comparateur 9 est traité par un amplificateur électrique 11 qui fournit un signal électrique ou écart e au distributeur électrohydraulique 6. On observe que des électro-vannes d'arrêt 12 et 13 sont respecti- vement insérées dans les tuyaux 4 et 5 pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin. On ne reviendra pas sur le fonctionnement d'un tel système copiant électrohydraulique qui est bien connu. Lorsqu'on désire mémoriser la position de la tige 2 a du piston 2 du vérin 1 en cas de défaut de courant électrique, on utilise un second système copiant électromécanique représenté sur la gauche de fig 1. Ce système copiant comprend un distributeur à tiroir 14 alimentant par deux tuyaux 15 et 16 les deux chambres 3 a, 3 b du cylindre 3 à partir du fluide sous pression amené au distributeur 14 par une canalisation 17 Le tiroir 14 a du distributeur 14 est articulé à un levier flottant 18 en un point C L'une des extrémités B du levier 18 est reliée à un indicateur de position 19 associé à un capteur de position 20 semblable à celui 10 L'autre extrémité A du levier 18 est associée à une came 21 calée sur l'arbre de sortie d'un motoréducteur 22 Le moteur de ce der- nier est alimenté par la sortie d'un amplificateur 23 par l'intermé- diaire d'un interrupteur 24 Un comparateur 25 produit un signal élec- trique constitué par la différence entre une consigne 26 et la valeur donnée par le capteur 20, ledit signal étant amplifié par l'appareil 23. Le fonctionnement est le suivant: En automatique, le vérin 1 est sous le contrôle du système copiant électrohydraulique associé au distributeur 6, tandis que le tiroir 14 a du distributeur 14 est maintenu en position centrale fermée, comme il- Lustré sur la figure, grâce au système copiant commandant le moto-réduc- teur 22. En cas de manque de courant, Les vannes 12 et 13 sont fermées de manière à conserver la position de La tige de piston 2 a, tandis que L'interrupteur 24 est ouvert. Si l'on désire modifier la position de la tige 2 a du vérin, il suf- fit d'agir sur une manivelle 22 a associée au moto-réducteur 22 pour dé- placer mécaniquement Le tiroir 14 a du distributeur 14. Lorsque Le courant revient, il provoque L'ouverture des vannes 12 et 13 et La fermeture de l'interrupteur 24, de telle sorte que la posi- tion de La tige 2 a du piston 2 du vérin est à nouveau asservie par le système copiant associé au distributeur 6. La description qui précède montre la complexité du système qui en- traîne un coût élevé et une fiabilité réduite De plus, il est nécessai- re de prévoir une boucle d'asservissement rapide propre à maintenir le tiroir 14 a du distributeur 14 en position centrale fermée lors du fonc- tionnement en automatique pour éviter les transferts de fluide entre les distributeurs 6 et 14. On a illustré en fig 2 un actionneur hydraulique 27 suivant l'in- vention et destiné à La commande du vérin 1 On retrouve le comparateur 9 recevant la consigne Cv ainsi que le capteur 10 relevant la position de la tige 2 a du piston 2 du vérin 1 et émettant le signa L électrique v. L'actionneur 27 comprend essentiellement un moteur à courant conti- nu 28 équipé d'un frein 29 fonctionnant à manque de tension Le rotor 30 du moteur comporte un arbre 30 a sur les deux extrémités duquel sont ca- lées d'une part une came d'asservissement 31 et d'autre part une came 32 de commande d'un relais à fuite 33 Le stator 34 du moteur 28 est monté à rotation dans des paliers 35 Ce stator est relié par une liaison mé- canique 36 à la tige 2 a du piston 2 du vérin 1. Le relais à fuite 33 est associé au tiroir 37 a d'un distributeur 37 amenant du fluide sous pression en provenance d'une source appropriée par un tuyau 38 vers Les deux chambres 3 a, 3 b du cylindre 3 du vérin 1 au moyen de deux tuyaux 39 et 40. Une manivelle 41 est également calée sur l'arbre 30 a du rotor 30 du moteur 28 Un capteur 42 monté fixe sur l'un des paliers 35 relève la position angulaire de la came 31 et amène le signal correspondant a à un second comparateur 43 qui reçoit aussi l'écart e venant du comparateur 9 et correspondant à la différence entre la consigne Cv et le signal élec- trique v provenant du capteur 10 Le signal S sortant du comparateur 43 est envoyé dans un amplificateur 44 émettant du courant électrique des- tiné à faire tourner le rotor 30 du moteur 28. Le fonctionnement est le suivant: En mode automatique, le signal _ émis par le comparateur 9 donné par l'asservissement électrique consti- tue la consigne de position angulaire du rotor 30 du moteur 28 en vue de déterminer la position du tiroir 37 a du distributeur 37 par l'intermé- diaire de la came 32 et du relais à fuite 33 dont le fonctionnement est connu. Tout mouvement du vérin 1 imposé par l'actionneur entraîne évidem- ment, du fait de la liaison mécanique 36, une rotation subséquente du stator 34 du moteur 28 Toutefois, ce mouvement du stator est inopérant car sa vitesse angulaire est très faible comparativement à celle du ro- tor et en outre le capteur 42 d'asservissement angulaire du rotor 30 est fixe dans l'espace puisqu'il est solidaire d'un des paliers 35 La rota- tion du rotor 30 entraîne celle de la came 32 de commande du relais à fuite 33, de telle sorte que la position de celle-ci changeant, elle entraîne une variation de la position du tiroir 37 a du distributeur 37 de manière à commander un déplacement approprié du piston 2 du vérin 1. Lorsque survient un manque de courant, restant entendu que la cana- lisation 38 est toujours alimentée en fluide sous pression, le frein 29 se bloque de telle sorte que le rotor 30 et le stator 34 deviennent so- lidaires On bloque ainsi la tige 2 a du piston 2 dans la position qu'elle occupait au moment du manque de tension. Si une variation de la position de la tige 2 a du piston 2 est né- cessaire, on agit sur la manivelle 41 en vue de provoquer une variation appropriée de la fuite du relais 33 En conséquence, un déplacement du tiroir 37 a du distributeur 37 survient ainsi qu'une alimentation en fluide sous pression du cylindre 3. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domai- ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C AT I O N S 1 Actionneur électrohydraulique commandant un organe tel qu'un vérin, du genre comportant des moyens de mémoriser et de conserver la position de l'organe et d'autres moyens de commander manuellement la position dudit organe, l'alimentation du vérin en fluide sous pression étant effectuée par l'intérmédiaire dudit actionneur ou servo-vanne, caractérisé en ce qu'il comprend: un moteur à courant continu ( 28) pourvu d'un frein ( 29) fonctionnant à manque de tension et dont le stator ( 34) est monté à rotation libre par rapport à des paliers fixes ( 35); une came ( 32) de commande d'un relais à fuite ( 33) calée sur le rotor ( 30) du moteur ( 28); une came ( 31) d'asservissement de la position angulaire du rotor ( 30); une liaison mécanique ( 36) entre le stator ( 34) et le piston ( 2) du vérin ( 1) constituant la commande dudit organe; un capteur fixe ( 42) indiquant la position angulaire de la came d'asservissement ( 31); une liaison électrique amenant le signal a émis par le cap- teur ( 42) à un comparateur ( 43) émettant un signal S propre à commander la rotation du rotor ( 30) du moteur ( 28); et des moyens manuels ( 41) de faite tourner l'ensemble soli- darisé rotor-stator ( 30-34) du moteur électrique ( 28) en vue de modifier la position du vérin ( 1), si désiré, lors d'un manque d'alimentation électrique. 2 Actionneur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que Le comparateur ( 43) émet un signal S correspondant à la différence entre l'écart e de la consigne Cv et du signal _ élaboré par le capteur ( 10) et le signal a élaboré par le capteur ( 42).