Brevet FR2714954A1 — publié le 19950713

Dispositif de remise automatique en position ouverte ou fermée de l'arbre rotatif d'une vanne d'arrêt. La présente invention concerne un perfectionnement apporté à la vanne d'arrêt en pression faisant l'objet de la demande de brevet nO 94 00081 du 6 Janvier 1994 au nom de la Demanderesse. On rappelle que ladite vanne d'arrêt peut être ouverte ou fermée en faisant tourner dans un sens ou dans l'autre, l'arbre rotatif d'un vérin pneumatique double effet qui est solidaire en rotation avec le pointeau fileté de la vanne. Selon la chambre du vérin pneumatique qui est mise en pression, l'arbre tourne dans un sens ou dans l'autre, entraînant de ce fait le vissage ou le dévissage du pointeau et donc la fermeture ou l'ouverture de la vanne. Une telle vanne présente toutefois l'inconvénient de rester dans sa position, ouverte ou fermée, lors de la rupture de l'énergie pneumatique qui alimente le vérin. Or, dans certaines applications, il est indispensable, lorsqu'il se produit un tel incident, que la vanne soit remise très rapidement dans l'une desdites positions, à l'exclusion de l'autre position. Avec la vanne connue, une telle remise en position ne peut être effectuée que manuellement par un opérateur, et donc avec un temps de réaction relativement long, ce qui peut conduire à de graves désordres dans l'installation montée en aval de la vanne. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et a donc pour objet un dispositif permettant de remettre automatiquement la vanne dans une position choisie, ouverte ou fermée, en cas de rupture de l'énergie pneumatique nécessaire à son fonctionnement. L'invention concerne, dans une vanne d'arrêt pourvue d'un pointeau fileté solidaire en rotation d'une extrémité d'un arbre de vérin pneumatique qui peut être entraîné en rotation par l'énergie fournie par un fluide pneumatique audit vérin, entraînant ainsi le vissage ou le dévissage du pointeau fileté dans la vanne et donc la fermeture ou l'ouverture de celle-ci, un dispositif de remise automatique de l'arbre de la vanne dans une position choisie à l'avance, ouverte ou fermée, en cas de rupture de l'énergie pneumatique, ledit dispositif de remise en position étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques de rappel travaillant en torsion entre ledit arbre rotatif et une partie fixe de la vanne et qui sont à l'état détendu lorsque l'arbre rotatif est dans la position qui correspond à ladite position choisie à l'avance, et à l'état contraint lorsque l'arbre rotatif est dans l'autre position qui correspond à l'autre état de la vanne, l'ensemble de l'arbre rotatif et du pointeau étant amené à ladite autre position par l'action de l'énergie pneumatique à l'encontre de la force desdits moyens élastiques de rappel. Ainsi lesdits moyens élastiques de rappel tendent à maintenir l'arbre rotatif dans la position qui correspond à ladite position choisie de la vanne, seule l'énergie délivrée par le fluide pneumatique permettant de contrebalancer lesdits moyens élastiques de rappel. Lesdits moyens élastiques de rappel peuvent être constitués par un ressort hélicoïdal dont les extrémités sont fixées sur ledit arbre rotatif et sur une partie fixe de la vanne. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de remise en position comprend - une pièce cylindrique en forme de cuvette qui est fixée de façon amovible sur le vérin, coaxialement à l'arbre rotatif de celui-ci, le fond de ladite pièce cylindrique étant traversé par l'autre extrémité de l'arbre rotatif, - un axe tubulaire coiffant ladite autre extrémité de l'arbre rotatif et solidarisé avec elle en rotation, les extrémités du ressort étant ancrées dans des trous d'ancrage formés sur l'axe et sur la paroi latérale de la pièce cylindrique, - et un couvercle fixé de façon amovible sur ladite pièce cylindrique, l'extrémité de l'axe faisant saillie audessus du couvercle et recevant une poignée de manoeuvre au moyen de laquelle on peut faire tourner manuellement l'ensemble de l'axe, de l'arbre rotatif et du pointeau. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en détail en regard des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une vanne d'arrêt équipée du dispositif de remise en position selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en perspective éclatée du dispositif de remise en position les figures 4 et 5 montrent deux phases successives du montage du dispositif de remise en position. Le dispositif de remise en position 10 selon l'invention est représenté monté sur une vanne 12 du type de celle décrite précédemment. On ne décrira donc pas cette vanne en détail mais seulement les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention. La vanne comprend un pointeau rotatif 14 pourvu d'une portion filetée 16 qui est reçue dans un passage taraudé du corps de vanne 18. Lorsque le pointeau est vissé, sa pointe vient en appui sur un siège 20, obturant ainsi la communication entre une conduite d'arrivée de liquide 22 et une conduite de sortie de liquide 24. Si le pointeau est dévissé, la pointe du pointeau s'écarte du siège 20 et la communication entre les conduites 22, 24 est rétablie. Le pointeau 14 est entraîné en rotation par l'arbre rotatif 26 d'un vérin pneumatique 28 qui est alimenté par une source d'air comprimé reliée à un raccord 30. L'arbre 26 est solidaire en rotation avec le pointeau 14 grâce à une liaison à goupille 32, qui autorise le déplacement vertical du pointeau par rapport à l'arbre, lorsqu'il se visse ou se dévisse. Le vérin 28 comprend un corps cylindrique 34, à l'extrémité inférieure duquel fait saillie l'extrémité de l'arbre rotatif qui est reliée au pointeau. Le corps 34 est fermé à son extrémité supérieure par un couvercle 36 percé en son centre d'un trou à travers lequel fait saillie avec jeu l'autre extrémité 38 de l'arbre rotatif. On décrira à présent le dispositif de remise en position 10 selon l'invention, en regard des figures 1 à 3. Le dispositif comprend une pièce cylindrique 40 en forme de cuvette dont le fond repose sur le couvercle 36 du vérin et est traversé en son centre avec jeu par l'extrémité 38 de l'arbre rotatif. Cette extrémité est coiffée par un axe tubulaire 42 qui est maintenu en place, par exemple au moyen d'une vis sans tête 44 qui vient en appui contre un méplat 46 formé sur ladite extrémité 38. L'axe 42, l'arbre 26 et le pointeau 14 forment ainsi un ensemble solidaire en rotation. L'axe 42 est pourvu à sa base d'une bride 48 coaxiale à l'axe et sur laquelle fait saillie radialement un appendice 50 destiné à coopérer avec un pion 52 qui est fixé sur la paroi intérieure de la cuvette 40 pour limiter la rotation de l'ensemble 14, 26, 42 par rapport à cette dernière, comme on l'expliquera par la suite. Sur l'axe 42 est enfilé un ressort hélicoïdal 54 travaillant à la torsion, dont les extrémités sont ancrées sur l'axe et sur la cuvette 40 en des points d'ancrage 56, 581 ou 582. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, le ressort 54 s'enroule dans le sens des aiguilles d'une montre et son extrémité extérieure est ancrée dans l'un d'une première série de trous 581. Compte tenu de ce montage, le ressort tend à rappeler l'ensemble 14, 26, 42 dans la position qui correspond à la fermeture de la vanne. Si l'on souhaite que ledit ensemble soit rappelé dans la position qui correspond à l'ouverture de la vanne, il faudra utiliser un ressort qui s'enroule dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et ancrer son extrémité extérieure dans l'un d'une seconde série de trous 582. La cuvette 40 est fermée par un couvercle 60 qui est maintenu en place par de petites vis 62. Le couvercle porte sur sa face extérieure deux marquages 63, 65 diamétralement opposés, par exemple un trait - et deux traits parallèles = dont le rôle sera expliqué par la suite. L'ensemble couvercle 60 et cuvette 40 est solidarisé du couvercle 36 du vérin au moyen de longues vis 64. L'axe 42 traverse avec jeu un trou central percé dans le couvercle 60. Son extrémité qui fait saillie à l'extérieur de la cuvette 40 est coiffée d'une poignée de manoeuvre 66 qui est maintenue en place au moyen d'une vis sans tête 68 qui prend appui contre un méplat 70 formé sur l'axe 42. Le mouvement de rotation de l'ensemble rotatif 14, 26, 42 peut être bloqué au moyen d'un bouton moleté 72 à tige filetée 74. Lorsqu'on visse à fond le bouton moleté 72, l'extrémité de la tige 74 vient en appui contre la bride 48. On décrira à présent le mode de mise en place du dispositif selon l'invention sur une vanne d'arrêt selon la technique antérieure décrite précédemment, dans le cas où l'on souhaite que la vanne soit fermée, en cas d'absence d'énergie pneumatique. Après avoir enlevé la poignée de manoeuvre 66 qui, dans la vanne connue, est directement fixée sur l'extrémité 38 de l'arbre rotatif 26, ou pose la cuvette 40 sur le couvercle 36 du vérin. On coiffe ensuite ladite extrémité 38 avec l'axe 42 et on solidarise ces deux éléments entre eux au moyen de la vis 44. On enfile ensuite le ressort 54 autour de l'axe 42 et, après avoir fait tourner l'ensemble 14, 26, 42 pour l'amener dans la position où la vanne est fermée, on fixe les extrémités du ressort 54 dans le trou d'ancrage 56 de l'axe 42 et dans l'un des trous d'ancrage 58l de la cuvette 40. Le ressort est alors à l'état détendu. On place alors le couvercle 60 sur la cuvette 40 en l'orientant pour que le marquage 63 se trouve en face du méplat 70 de l'axe 42. Le couvercle est ensuite solidarisé de la cuvette au moyen des petites vis 62, et le bouton moleté 72 est mis en place. Le dispositif selon l'invention est alors dans la position représentée à la figure 4. Au moyen du bouton moleté 72, on fait tourner, dans le sens des aiguilles d'une montre, l'ensemble de la cuvette 40, du couvercle 60 et du ressort 54, jusqu'à ce que l'appendice 50 vienne en butée contre le pion 52. Cette rotation est d'environ 1800 et met le ressort 54 à l'état tendu. On visse alors à fond le bouton moleté 72 afin de maintenir le ressort dans cet état tendu. Le dispositif selon l'invention est alors dans la position représentée à la figure 5, le marquage 65 étant en face du méplat 70. Les longues vis 64 sont alors vissées, rendant ainsi l'ensemble de la cuvette 40 et du couvercle 60 solidaire du couvercle 36 du vérin. En fonctionnement, l'air comprimé qui alimente le vérin contrebalance l'action du ressort 54 et maintient l'arbre rotatif 26 et le pointeau 14 dans le sens où la vanne s'ouvre. On peut donc enlever le bouton moleté 72 qui devient inutile. Dès que l'énergie pneumatique vient à être coupée, l'ensemble rotatif 14, 26, 42 n'étant plus soumis qu'à l'action du ressort 54, il est rappelé à la position pour laquelle la vanne est fermée. Si l'on souhaite que la vanne soit rappelée automatiquement à sa position ouverte en cas de rupture de l'énergie pneumatique, il suffit de monter le ressort dans le sens inverse de celui représenté sur la figure 2. On notera qu'il est également possible d'actionner manuellement la vanne au moyen de la poignée d'entraînement 66 pour la mettre dans la position inverse de celle donnée par le ressort 54, en bloquant l'effet de celui-ci au moyen du bouton moleté 72. REVENDICATIONS 1. Dans une vanne d'arrêt pourvue d'un pointeau fileté (14) solidaire en rotation d'une extrémité d'un arbre de vérin pneumatique (26) qui peut être entraîné en rotation par l'énergie fournie par un fluide pneumatique audit vérin, entraînant ainsi le vissage ou le dévissage du pointeau fileté dans la vanne et donc la fermeture ou l'ouverture de celle-ci, un dispositif (10) de remise automatique de l'arbre de la vanne dans une position choisie à l'avance, ouverte ou fermée, en cas de rupture de l'énergie pneumatique, ledit dispositif de remise en position étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques de rappel (54) travaillant en torsion entre ledit arbre rotatif (26) et une partie fixe (40) de la vanne et qui sont à l'état détendu lorsque l'arbre rotatif est dans la position qui correspond à ladite position choisie à l'avance, et à l'état contraint lorsque l'arbre rotatif est dans l'autre position qui correspond à l'autre état de la vanne, l'ensemble de l'arbre rotatif (26) et du pointeau (14) étant amené à ladite autre position par l'action de l'énergie pneumatique à l'encontre de la force desdits moyens élastiques de rappel. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel sont constitués par un ressort hélicoïdal (54) travaillant en torsion dont les extrémités sont fixées sur ledit arbre rotatif (26) et sur une partie fixe (40) de la vanne. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend - une pièce cylindrique en forme de cuvette (40) qui est fixée de façon amovible sur le vérin (28) coaxialement à l'arbre rotatif (26) de celui-ci, le fond de ladite pièce cylindrique étant traversé par l'autre extrémité (38) de l'arbre rotatif, - un axe tubulaire (42) coiffant ladite autre extrémité (38) de l'arbre rotatif et solidarisé avec elle en rotation, les extrémités du ressort (54) étant ancrées dans des trous d'ancrage (56, 581, 582) formés sur l'axe (42) et sur la paroi latérale de la pièce cylindrique (40), - et un couvercle (60) fixé de façon amovible sur ladite pièce cylindrique, l'extrémité de l'axe faisant saillie audessus du couvercle et recevant une poignée de manoeuvre (66) au moyen de laquelle on peut faire tourner manuellement l'ensemble de l'axe (42), de l'arbre rotatif (26) et du pointeau (14). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit axe (42) est muni à son autre extrémité d'une bride circulaire (48) de laquelle fait saillie radialement un appendice (50), et en ce qu'à travers la paroi de la pièce cylindrique (40) est vissé un bouton moleté (72) à tige fileté dont l'extrémité est susceptible de venir en appui contre le bord de ladite bride. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de la pièce cylindrique (40) fait saillie un pion (52) sur lequel ledit appendice (50) peut venir en butée, limitant ainsi la rotation de l'ensemble rotatif (14, 26, 42).