Brevet FR2736972A1 — publié le 19970124

Description Actionneur du type comprenant un vérin Domaine technique La présente invention concerne un actionneur du type comprenant un vérin, avec un premier et un second piston coopérant avec un axe de commande, par exemple pour entraîner en rotation l'arbre d'un dispositif de robinetterie à fraction de tour. État de la technique On connaît des actionneurs du type comprenant un vérin à simple effet avec des ressorts pour revenir à une position préférentielle au cas où l'alimentation de la chambre de travail cesse. L'énergie accumulée dans les ressorts comprimés sous la pression d'alimentation doit suffir pour excercer ce mouvement des pistons et entraîner la rotation de l'axe de commande. Habituellement les ressorts s'appuient contre les pistons d'un côté et contre les culasses ou une pièce fixe de l'autre. Si des amortisseus sont prévus, ils sont arrangé de la mgme manière. Dans la positon préférentielle, les pistons se trouvent dans la position la plus rapprochée l'un de l'autre. Entre les pistons se trouve la chambre de travail. L'alimentation de la chambre de travail avec un fluide sous pression écarte les pistons contre la force des ressorts en les comprimant. En cas de coupure de l'alimentation principale causant une baisse de pression dans la chambre de travail, l'énergie accumulée dans les ressorts repousse les pistons vers la position préférentielle. À cause du fait que la compression des ressorts se fait entre les pistons et les culasses du vérin fixe, tout l'arrangement est d'un relativement grand encombrement. Pour fixer les culasses aux corps du vérin on doit utiliser des visses très long. En plus, car les ressorts sont en appui sur une pièce fixe d'un côté et sur une pièce mobile de l'autre, seulement une partie de l'énergie est récupérée. Le but de l'invention est d'améliorer la construction d'un actionneur du type comprenant un vérin. Exposé de l'invention L' actionneur du type comprenant un vérin selon l'invention est caractérisé en ce que des cartouches à accumulation d'energie et/ou des éléments amortisseurs sont placés entre les pistons en agissant d'un côté contre le premier piston et du côté opposé contre le second piston. L'arrangement des cartouches et/ou des amortisseurs dans le volume habituellement mort permet d'optimiser les encombrements. En même temps, on utilise l'énergie des cartouches en action et réaction, car les cartouches sont en appui sur deux pièces mobiles. La réalisation d'un système d'amortissement dans un vérin à double effet avec des éléments amortisseurs entre les pistons a les mêmes avantages de faible encombrement. La réalisation d'un actionneur à simple effet avec des cartouches et amortisseurs arrangés entre les pistons cumule l'aspect sécurité et amortissement dans un seul système. L'utilisation des ressorts hélicoidaux qui coopèrent avec un élément limitant la course des ressorts permet de préfabriquer des cartouches à ressort. Gracie à ces cartouches à ressort le montage de l'actionneur devient simple et on arrive à une variété des forces d'écartement souhaitées par l'utilisation des ressorts à constante de rappel appropriés tout en conservant les dimensions. En méme temps, l'élément à l'intérieur réduit le flambage des ressorts. L'élément à l'intérieur comporte deux éléments fonctionnant comme tige et qui sont partiellement guidés dans une structure centrale. Pour réduire davantage le flambage la structure centrale est munie d'une collerette et les ressorts écarteurs sont divisés en deux paquets arrangés à chaque côté de la collerette. Dans un mode de réalisation préféré 1' élément fonctionne également comme amortisseur pour cumuler les fonctions de sécurité et d'amortissement. Présentation des différentes figures Les dessins en annexe illustrent l'invention: La fig. 1 représente en coupe axiale selon la ligne BB de la fig. 2 un actionneur à effet simple, la fig. 2 représente en coupe selon la ligne AA de la fig. 1 l'actionneur, la fig. 3a,3b représente en coupe axiale un actionneur à effet double avec des amortisseurs, la fig. 4 représente une coupe d'un premier ressort écarteur et d'un élément limitant 1 'écartement, les fig. 5a-5d représentent une coupe d'un second ressort écarteur et d'un élément limitant l'écartement et diferentes phases de montage. les fig. 6a-6d représentent une coupe d'un troisieme ressort écarteur et d'un élément limitant l'écartement et diferentes phases de montage. Modes de réalisation En référence à la fig. 1 des dessins, on trouve un actionneur rotatif à fraction de tour 1 du type comprenant un corps de vérin 2 à simple effet avec deux culasses 3,4 et deux pistons 5,6. Entre les culasses 3,4 et les pistons 5,6 il y a des chambres de travail 7,8 destinées à être relier à un système de pression pour déplacer les pistons 5,6 sous l'effet d'un fluide sous pression dans les chambres de travail 7,8. En déplaçant simultanement les pistons 5,6 un axe de commande 9 avec denture 10 est entrainé en rotation par des parties saillantes 11,12 des pistons 5,6. Les parties saillantes 11,12 disposent également d'une denture 13,14 qui engrène avec la denture 10 de l'axe 9. Pour écarter les pistons 5,6 d'une position avancée vers l'axe de commande 9 au cas où la pression du fluide diminuait, des ressorts écarteurs 15,16, à titre exemplaire des cartouches à accumulation d'énergie, sont placés entre les pistons 5,6. Dans l'exemple, les ressorts écarteurs 15,16 sont arrangés au bord des pistons 5,6 et partiellement logés dans les parties saillantes 11,12. Pour régler la position finale des pistons écartés 5,6 des butées réglables 17,18 sont prévues ou dans les culasses 3,4 ou dans les pistons 5,6. L'arrangement dans les pistons 5,6 à l'avantage, que la longueur du dispositif est reduite au cas ou les butées sont sensés à être protégées. Ces butées 17,18 sont attaignables de l'extérieur et peuvent être réglées selon le besoin. Le long de l'axe centrale des ressorts écarteurs 15,16 on trouve des éléments 19 limitant l'écartement des ressorts écarteurs 15,16, hors de l'actionneur avant la mise en place. ces éléments 19 peuvent également fonctionner comme amortisseurs (fig. 3a,3b). Le long de la ligne de la coupe AA de la fig. 1 est représentée dans la fig. 2 la position des ressorts écarteurs 15,16 dans les parties saillantes 11,12. Pour préserver la surface intérieure 20 du corps de vérin 2 des dégradations possibles dues aux contacts avec les pistons 5,6 des patins de glissement 21,22 sont placées entre la surface intérieure 20 et les parties saillantes 11,12. Des connexions au fluide sous pression 23 relient les chambres de travail avec le système de pression. L'actionneur est monté sur un robinet à fraction de tour 24 pour manoeuvrer la rotation & quart de tour d'un obturateur non représenté par l'axe de commande 9 et l'arbre de robinet 25. Dans les fig. 3a,3b est représenté un actionneur de type comprenant un vérin à double effet. On reconnait les mêmes pièces comme dans les fig. précédentes sauf les ressorts écarteur. Leur fonction est remplacé par une autre chambre de travail 27. Entre les pistons 5,6 on peut arranger les éléments 19 fonctionnant comme amortisseurs 26 . Les amortisseurs 26 sont attachés aux pistons 5,6 par des moyens connus. Pour écarter les pistons 5,6 on augmente la pression dans la chambre de travail 27 audessus de la pression dans les chambres de travail 7,8. La position fin de course est réglée par des butées 17,18 placés dans les pistons 5,6. Pour écarter les pistons 5,6, on diminue la pression dans la chambre de travail 27 par l'ouverture 28 et augmente la pression dans les chambres de travail 7,8 par l'ouverture 29. On retrouve la position représentée dans la fig. 3b, ou les chambres de travail 7,8 se sont agrandies et les amortisseurs 26 se sont enfoncés. Les amortisseurs 26 peuvent être du type hydraulique ou autre. Pour réaliser un actionneur à simple effet on peut aussi retrouver un arrangement semblable en utilisant des ressorts à gaz au lieu des amortisseurs 26. La chambre 27 est mise à I'échappement par l'ouverture 28. Dans les fig. 4 à 6 sont représentés différentes modes de réalisations des ressorts écarteurs 15,16 et des éléments 19 formant une cartouche. La fig. 4 représente un élément composé de deux bottiers 31,33. Les bottiers 31,33 sont reliés par clipsage autour d'un élément centrale 32 divisant les ressorts écarteurs 34,35 en deux paquets. Une autre réalisation de l'élément 19 est représentée dans les fig. 5a - 5d. La fig. 5a montre une cartouche dans la phase encartouchage. Une première épingle 50 est arrangée avec son bout fermé autour d'une structure centrale appelée guide 51. Une seconde épingle 52 orientée dans un plan pérpendiculaire à la première est arrangée dans l'autre sens autour du même guide 51 de telle sorte, que les deux épingles 50,52 s'accrochent avec leur bout fermé au guide 51 et s'étendent dans des directions opposées. Les épingles 50,52 se chevauchent dans la structure centrale 51. Le guide 51 comporte une zone centrale 51a de laquelle s'étendent deux lames 51b incluant l'épingle 52 et deux lames 51c, dont une est représentée, incluant l'épingle 50. La zone centrale 51a et les lames 51b,51c guident les épingles 50,52 et, en même temps, des ressorts écarteurs 53,54 arrangés autour l'élément 19. Les ressorts écarteurs 53,54 s'appuient contre des rondelles 55,56 fixées aux bouts libres des épingles 50,52. Après la mise en place dans la position écartée des pistons représenté dans la fig. 5b, la longueur de la cartouche a diminué en créant une précontrainte et les épingles 50,52 se sont détachées de la zone centrale 51a. Dans la phase comprimée où les pistons se sont rapprochés, les bouts des épingles 50,52 ne touchent pas encore les rondelles 55,56, les spires des ressorts 53,54 ne se joignent pas encore et il reste une petite distance à faire, fig. 5c. Cette distance est nécessaire pour déformer les bouts ouverts 50a,50b des épingles 50,52 pour obtenir la cartouche de la fig. 5a. Avant la déformation du bout 50a ceci passe à travers une ouverture dans la rondelle 56. Ensuite, le bout 50a est déformé pour trouver la forme du bout 50b. Le bout 50b aplati ne passe plus les ouvertures de la rondelle 56, la rondelle est fixée et la cartouche est complète, fig. 5d. Pour éviter le flambement des ressorts écarteurs la fig. 6a montre un élément 19 avec deux épingles 60,62 autour d'une zone centrale 61a d'un guide 61 munie d'une collerette 63. Cette collerette 63 est placé entre deux paquets de ressorts écarteurs 64,65 de telle maniere, qu'elle est toujours guidée dans le logement des parties saillantes 11,12 des pistons 5,6. Ceci permet d'assurer un faible frottement qui se traduit en un bon rendement de l'actionneur. Pour augmenter la stabilité du guide 61 les lames 61a,61b sont reliées aux bouts par les parties 61d,61e. La structure du guide 61 se comprend mieux à l'aide des fig. 6b-6d. On reconnait la collerette 63 autour de la zone centrale 61a. Du centre vers le haut de la fig. 6b, deux lames 61b,61c s'étendent incluant un espace 67. Les lames 61b,61c ne couvrent pas toute la largeur du guide, mais laissent des épaules 68a,68b pour guider l'épingle 60 dans un premier plan. Au bout des lames 61b,61c se trouve la partie 61d réliant les lames 61b,61c et fermant l'espace 67. Dans un plan perpendiculaire, l'épingle 60 est guidée par la lame 69 du centre vers le bas de la fig. 6b. Là aussi, on trouve une partie 61e créant la liaison avec la deuxième lame 70, représentée dans la fig. 6c. La fig. 6c montre la structure symétrique du guide 61. On retrouve les mêmes éléments que dans la fig. 6b. La fig. 6d montre la collerette 63 et les épaules 68a,68b pour guider l'épingle 60. Application industrielle L'actionneur selon l'invention est particulièrement qualifié pour l'entraînement d'un dispositif de robinetterie à quart de tour, qu'il soit un robinet à papillon ou à boisseau. Revendications 1. Actionneur (1) du type comprenant un vérin (2) avec un premier et un second piston (5,6) coopérant avec un axe de commande (9), áractEris en ce que des cartouches à accumulation d'énergie et/ou des éléments amortisseurs (26) sont placés entre les pistons (5,6) en agissant d'un côté contre le premier piston (5) et du côté opposé contre le second piston (6). 2. Actionneur selon la revendication 1, caracterisé en ce que les cartouches à accumulation d'énergie sont des ressorts hélicoidaux (15,16;53,54) coopérant avec un élément (19) limitant la course arrangé à l'intérieur des ressorts, l'élément (19) comportant deux éléments (50,52;60,62) fonctionnant comme tige et partiellement guidés dans une structure centrale (51;61). 3. Actionneur selon la revendication 2, caracterisé en ce que les deux éléments (50,52;60,62) fonctionnant comme tige se chevauchent dans la structure centrale (51;61). 4. Actionneur selon la revendication 3, caracterisé en ce que les deux éléments (50,52;60,62) fonctionnant comme tige sont des épingles orientées dans le sens opposé et perpendiculairement l'une à l'autre autour de la structure centrale (51;61). 5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracterisé en ce que pour fixer des rondelles (55,56) les bouts des éléments (50,52;60,62) sont déformés. 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caracterisé en ce que la structure centrale (61) est munie d'une collerette (63) et en ce que les ressorts écarteurs (64,65) sont divisés en deux paquets arrangés à chaque côté de la collerette (63). 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caracterisé en ce que la structure centrale (5Xa;61a) comporte des lames (51b-51d;61b,61c) qui s'étendent vers les rondelles (55,56) et entre lesquelles les éléments (50,52;60,62) sont guidé. 8. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cartouches à accumulation d'énergie sont des ressorts hélicoidaux (34,35) coopérant avec un élément limitant la course, l'élément comportant deux boîtiers (31,33) reliés l'un à l'autre en renfermant les ressorts (34,35). 9. Actionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bottiers (31,33) sont réliés autour d'un élément centrale (32) divisant les ressorts (34,35) en deux paquets. 10. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caracterisé en ce que 1' élément (19) fonctionne également comme amortisseur.