Brevet FR2683883A1 — publié le 19930521

DISPOSITIF GARANTISSANT LE MAINTIEN EN POSITION VERROUILLEE D'UN ORGANE MOBILE AUTOUR D'UN AXE ET LA MANOEUVRE DE CELUI-CI La présente invention concerne un dispositif garantissant le maintien en position verrouillée d'un organe mobile autour d'un axe et la manoeuvre de celui-ci. Dans une application particulièrement intéressante, ce dispositif est destiné à équiper une vanne dont l'ouverture et la fermeture se réalisent au moyen du pivotement sur un quart de tour d'un organe oburateur placé sur le conduit d'écoulement du fluide, cet organe obturateur pouvant par exemple être constitué par un disque ou par une sphère alésée suivant un axe passant par son centre. Certaines vannes de ce type sont destinées à assurer la sécurité d'une installation et doivent avoir un fonctionnement particulièrement fiable en cas de survenance de circonstances exceptionnelles. Tel est le cas, par exemple, de vannes placées sur la bouche d'évacuation d'un égout, qui doivent être normalement verrouillées en position ouverte et être absolument et certainement fermées en cas de pollution des effluents, même après être restées longtemps sans être manoeuvrées. Compte tenu de leur fonction particulière, de leur localisation et de leurs dimensions, ces vannes sont presque toujours motorisées. Certaines d'entre elles comprennent à cet effet un moteur électrique. Ces moteurs présentent les inconvénients d'avoir une puissance qui est généralement insuffisante pour manoeuvrer des vannes de grandes dimensions, du fait du couple important nécessaire à l'actionnement des organes d'obturation, et surtout de n'être pas d'une fiabilité parfaite, l'alimention électrique du moteur pouvant être coupée, par exemple consécutivement à l'incendie de l'installation, ou être défectueuse. Les autres vannes comprennent des vérins pneumatiques ou hydrauliques, soit à simple effet comprenant un ou plusieurs ressorts de rappel du piston, soit à double effet. Généralement, chaque vanne est équipée de deux pistons coaxiaux solidaires chacun d'une crémaillère engrenant avec un pignon lui-même solidaire de l'arbre autour duquel l'organe d'obturation pivote. L'immobilisation de l'organe obturateur dans une position donnée implique donc de laisser en permanence les vérins sous pression, et la manoeuvre de cet organe implique de libérer cette pression afin de permettre, selon le cas, soit le jeu des ressorts de rappel, soit de mettre les autres chambres des vérins sous pression. Cette mise sous pression permanente n'est guère souhaitable en ce qui concerne la fiabilité du fonctionnement de la vanne, peut aboutir à des fuites de fluide au niveau des vérins ou de l'électrovanne lâchant la pression du fluide et oblige à une surveillance et à une maintenance régulières des vannes, qui est rendue difficile lorsque les vannes ne sont pas très accessibles. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cette fin, le dispositif qu'elle concerne, du type comportant des vérins pour la manoeuvre de l'organe mobile entre une première position et une deuxième position, qui incluent des moyens élastiques, tels que des ressorts, de rappel de l'organe mobile de la deuxième position vers la première position, comprend, d'une part, un levier, calé sur l'arbre autour duquel l'organe mobile pivote, venant en position verrouillée lorsque lesdits moyens élastiques sont bandés et, d'autre part, des moyens aptes à retenir ce levier en position verrouillée et à le libérer à la demande. Lorsque le levier est en position verrouillée et est retenu par les moyens prévus à cet effet, la pression du fluide dans les moyens d'actionnement peut être relâchée. Les moyens élastiques de rappel de l'organe mobile sont bandés dans cette position de levier, et donc aptes à ramener l'organe mobile en position initiale lorsque les moyens de rétention du levier sont libérés. Les vérins ne restent donc pas sous pression, de sorte que le fonctionnement de la vanne est tout-à-fait fiable dans le temps, sans obliger à une surveillance et à une maintenance régulières de la vanne. De préférence, compte tenu du couple important nécessaire à la manoeuvre de certains organes mobiles, et notamment d'organes obturateurs de vannes ayant des dimensions importantes, les moyens de retenue du levier précité, dit "premier levier", sont constitués par un deuxième levier pivotant auquel le premier levier peut venir s'accrocher au cours de son pivotement, le premier levier comportant à cet effet des moyens d'accrochage disposés sur lui de manière à constituer un grand bras de levier et le deuxième levier comprenant, d'une part, des moyens d'accrochage au premier levier positionnés de manière à présenter un faible bras de levier et, d'autre part, des moyens pour son immobilisation en position verrouillée disposés de manière à présenter un plus long bras de levier que celui indiqué immédiatement ci-dessus. La force qu'il est nécessaire d'exercer sur le deuxième levier pour qu'il amène le premier levier en position de verrouillage est ainsi relativement faible et les moyens d'immobilisation en position verrouillée de ce deuxième levier peuvent avoir une puissance relativement faible. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens d'accrochage des leviers l'un à l'autre sont constitués par une gâche ménagée dans le premier levier et par un ergot porté par le deuxième levier, l'ergot s'engageant dans la gâche au cours du pivotement des leviers. Avantageusement, l'ergot comporte un galet facilitant son glissement à l'intérieur de la gâche. De préférence, les moyens d'immobilisation du deuxième levier en position verrouillée sont constitués par un électro-aimant fonctionnant sous faible tension et possédant une source d'alimentation qui lui est propre. Un tel électro-aimant est particulièrement fiable dans son fonctionnement et son entretien se limite à la vérification périodique de la charge de la source d'alimentation. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend également - des contacteurs de fin de course du levier calé sur l'arbre, dont celui détectant l'arrivée du levier en position verrouillée commande l'arrêt de l'alimentation des vérins et l'échappement de leur fluide d'alimentation ; - une butée de fin de course en position verrouillée du deuxième levier - des moyens de verrouillage du deuxième levier, aptes à le retenir, même lorsque les moyens de verrouillage libérables qui le maintiennent normalement en position verrouillée sont libérés : ces moyens permettent d'assurer le maintien de l'organe mobile dans une position déterminée, par exemple le temps qu'une opération d'entretien ou une intervention sur la vanne soit effectuée. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif qu'elle concerne. Figure 1 en est une vue en perspective, le dispositif équipant une vanne de type "quart de tour" Figure 2 est une vue en coupe selon II-II de figure 1 d'un sous-ensemble du dispositif, la position représentée par cette figure de certains éléments de ce sous-ensemble étant celle qu'ils occupent lorsque le dispositif est dans la position représentée par la figure 3 ; et Figures 3 à 5 sont des vues partielles et d'au-dessus du dispositif au cours de différentes phases de fonctionnement. La figure 1 représente un dispositif garantissant le maintien en position verrouillée d'un organe obturateur 3, représenté en traits mixtes, d'une vanne 4, l'organe 3 étant mobile en pivotement sur un quart de tour autour de l'axe 5 de manière à réaliser, dans une position perpendiculaire à l'axe du conduit 6 d'écoulement du fluide, la fermeture de la vanne 4 et, dans une autre position, à permettre l'écoulement de ce fluide. La vanne 4 a des dimensions relativement importantes et est notamment destinée à être placée sur la bouche d'évacuation d'un égout. Le dispostif 2 comprend un corps 10, sensiblement tubulaire et fermé à ses extrémités par deux flasques 11 fixés à lui par des boulons 12. Ce corps 10 est monté sur la vanne 4 et loge deux vérins 14 à tiges de piston coaxiales pour l'actionnement de l'organe obturateur 3, plus particulièrement visibles sur la figure 2. Les pistons 15 des vérins 14 délimitent entre eux une chambre 16 alimentée, au travers de l'orifice 17, en fluide sous pression, ce fluide provenant du réservoir 170 et étant acheminé par la conduite 18. Le fluide est mis sous pression par la pompe 19, qui est actionnée par le moteur 20. Chaque piston 15 est solidaire d'une crémaillère 21, logée dans la chambre 16, engrenant avec un pignon 22 solidaire en rotation de l'arbre 23 autour duquel pivote l'organe obturateur 3. La deuxième chambre 25 de chaque vérin 14 loge un ressort hélicoïdal 26, en appui par l'une de ses extrémités contre le flasque 11 et par l'autre de ses extrémités contre le piston 15, qu'il rappelle en position. Chaque flasque 11 est percé d'un trou taraudé dans lequel est engagée une tige filetée 27a comportant un écrou 27b. La tige 27a constitue une butée réglable de fin de course du piston 15 et peut être bloquée en position grâce à l'écrou 27b. Pour l'échappement ou l'admission de l'air contenu dans les chambres 25 lors du mouvement du piston 15, les chambres 25 communiquent avec l'extérieur grâce à un orifice 30. Il apparaît clairement sur la figure 2 que lorsque du fluide est introduit sous pression dans la chambre 16, les pistons 15 s'écartent l'un de l'autre, ce qui provoque la rotation du pignon 22 et donc de l'organe obturateur 3 dans le sens des aiguilles d'une montre. Au cours de ce déplacement, les ressorts 26 sont comprimés. Lorsque la pression du fluide est relâchée dans la chambre 16, les ressorts 26 tendent à rapprocher les pistons 15 l'un de l'autre et donc à entraîner le pignon 22 en rotation dans un sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui ramène l'organe obturateur 3 dans sa position d'origine. Les figures 1,3,4 et 5 montrent que le dispositif 2 comprend par ailleurs deux leviers 40,50 pouvant pivoter dans des plans horizontaux parallèles. Le levier 40 est dit "premier levier" et a une forme en U. Il est calé sur l'arbre 23 au niveau de l'une 40a de ses branches latérales 40a,40b, grâce à un écrou 41 et il comprend une gâche 42 ménagée radialement vers l'extérieur par rapport à sa trajectoire de pivotement dans son autre branche 40b. Le levier 40 comprend de plus une poignée 43 pouvant servir à son actionnement manuel et deux plaquettes 44 de réglage associées à des contacteurs de fin de course 60, les plaquettes 44 étant déplaçables perpendiculairement à l'axe de la branche centrale 40c du levier 40 et pouvant être fixées en position par rapport à lui pour constituer des butées d'actionnement des contacteurs 60. Le levier 50 a une forme en L et est monté pivotant sur le corps 10 au niveau de 11 intersection des branches 50a,50b du L, ce montage étant réalisé grâce à un pivot 51 sur lequel est vissé un écrou 52. La petite branche 50a du L comporte, d'une part, un ergot 53 situé dans le plan de pivotement de la gâche 42 et, d'autre part, une patte 54 pour l'accrochage articulé d'un ressort hélicoïdal 61 monté pivotant sur le corps 10 autour d'un doigt 62, la patte 54 étant positionnée de manière à ce que le ressort 61 fasse normalement pivoter le levier 50 dans un sens inverse aux aiguilles d'une montre jusqu'à la venue en butée de l'ergot 53 dans une encoche 64 ménagée dans le corps 10. La grande branche 50b comporte, quant à elle, un disque métallique 55 fixée à elle au moyen d'un boulon 56. Le corps 10 comporte également une platine 70 sur laquelle est montée une ventouse électromagnétique 71, possédant une source d'alimentation qui lui est propre, ainsi qu'une vis 72 engagée au travers d'un trou taraudé qu'elle comprend. Ainsi que le montrent les figures 1,3,4 et 5, lors de la manoeuvre de l'organe obturateur 3 en position de fermeture de la vanne 4, le levier 40 pivote en même temps que l'organe obturateur jusqu'à venir au contact de l'ergot 53 et appuyer sur lui (figure 4), ce qui provoque le pivotement du levier 50, jusqu'alors maintenu par le ressort 61 et la venue en butée de l'ergot 53 dans l'encoche 54 dans la position représentée par la figure 3. Ce pivotement provoque l'engagement de l'ergot 53 dans la gâche 42 et donc l'accrochage des leviers 40 et 50 l'un à l'autre, ainsi que la venue du disque 55 contre la face attractive de la ventouse 71 (figure 5). Une fois les leviers 40,50 arrivés dans cette position de verrouillage, la pression du fluide dans la chambre 16 est relâchée, ce relâchement étant commandé par le détecteur 60 d'arrivée en position verrouillée du levier 40. Ainsi, les vérins 14 ne restent pas en permanence sous pression dans la position fermée de la vanne 4, de sorte qu'aucune fuite de fluide pouvant perturber le fonctionnement de la vanne 4 n'est à craindre. En position de verrouillage des leviers 40,50, les ressorts 26 sont comprimés et pourront ramener le levier 40, et par conséquent le levier 50, en position originaire, lorsque la ventouse 71 est désactivée. Le fonctionnement tout-à-fait fiable et sans entretien d'une telle ventouse électromagnétique rend tout-à-fait fiable la libération des leviers 50 et 40 en cas de circonstances exceptionnelles. Il apparaît sur les figures que, compte tenu du couple important nécessaire au mouvement de l'organe obturateur 3 lorsque la vanne 4 a des dimensions importantes, la gâche 42 est ménagée dans le levier 40 de manière à constituer un grand bras de levier et que, d'une part, l'ergot 53 est positionné sur le levier 50 de manière à présenter un faible bras de levier tandis que, d'autre part, le disque 55 est positionné de manière à présenter un plus long bras de levier que celui cité immédiatement ci-dessus. Ainsi, le couple qu'il est nécessaire d'exercer sur le levier 50 pour qu'il amène le levier 40 en position de verrouillage est relativement faible et la ventouse 71 peut n'avoir qu'une relativement faible puissance. Le levier 50 comporte un trou taraudé coaxial à la vis 72, pour son éventuel verrouillage à l'aide de cette dernière. Ainsi, il est obtenu des moyens de verrouillage secondaires du levier 50 aptes à retenir les leviers 50 et 40 même lorsque la ventouse 71 est désactivée, pour s'assurer du maintien de l'organe obturateur dans une position donnée, par exemple lors d'une opération d'entretien ou lors d'une intervention sur la vanne 4. REVENDICATIONS 1 - Dispositif garantissant le maintien en position verrouillée d'un organe mobile autour d'un axe et la manoeuvre de celui-ci, du type comportant des vérins pour la manoeuvre de l'organe mobile entre une première position et une deuxième position, qui incluent des moyens élastiques, tels que des ressorts, de rappel de l'organe mobile de la deuxième position vers la première position, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un levier (40), calé sur l'arbre (23) autour duquel l'organe mobile (3) pivote, venant en position verrouillée lorsque lesdits moyens élastiques (26) sont bandés et, d'autre part, des moyens (42,50,53,55,71) aptes à retenir ce levier (40) en position verrouillée et à le libérer à la demande. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue du levier (40) précité, dit "premier levier", sont constitués par un deuxième levier pivotant (50) auquel le premier levier (40) peut venir s'accrocher au cours de son pivotement, le premier levier (40) comportant à cet effet des moyens d'accrochage (42) disposés sur lui de manière à constituer un grand bras de levier et le deuxième levier (50) comprenant, d'une part, des moyens d'accrochage (53) au premier levier (40) positionnés de manière à présenter un faible bras de levier et, d'autre part, des moyens (55) pour son immobilisation en position verrouillée disposés de manière à présenter un plus long bras de levier que celui indiqué immédiatement ci-dessus. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage des leviers (40,50) l'un à l'autre sont constitués par une gâche (42) ménagée dans le premier levier (40) et par un ergot (53) porté par le deuxième levier (50), l'ergot (53) s'engageant dans la gâche (42) au cours du pivotement des leviers (40,50). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ergot (53) comporte un galet facilitant son glissement à l'intérieur de la gâche (42). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation du deuxième levier (50) en position verrouillée sont constitués par un électro-aimant (71) fonctionnant sous faible tension et possédant une source d'alimentation qui lui est propre. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des contacteurs (60) de fin de course du levier (40) calé sur l'arbre (23), dont celui détectant l'arrivée du levier (40) en position verrouillée commande l'arrêt de l'alimentation des vérins (14) et l'échappement de leur fluide d'alimentation. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une butée (72) de fin de course en position verrouillée du deuxième levier (50). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage du deuxième levier (50), aptes à le retenir, même lorsque les moyens (71) de verrouillage libérables qui le maintiennent normalement en position verrouillée sont libérés. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il équipe une vanne du type à fermeture par pivotement sur un quart de tour de son organe obturateur.