Brevet FR2751689A1 — publié le 19980130

La présente invention concerne un ferme-porte asservi pour des organes tels que des portes coupe-feu ou des volets de désenfumage, maintenus en position de repos et devant passer en position active, en réponse à un signal de déclenchement, comprenant un vérin dont le piston délimite deux chambres contenant du fluide hydraulique agissant sur le piston lui-même relié à l'organe à commander, les deux chambres étant reliées par un canal muni d'un moyen d'étranglement réglant les pertes de charge dans le canal traversé par le fluide poussé par le piston, par la force accumulée dans un ressort. Les organes tels que des portes ou des volets coupe-feu ou de désenfumage sont maintenus en position de repos par des moyens mécaniques ou électriques comme par exemple un verrou ou une ventouse électromagnétique. En cas d'incident, s'il faut fermer la porte coupe-feu ou ouvrir le volet de désenfumage, le verrou mécanique est libéré ou la ventouse électromagnétique est ouverte. Le ferme-porte peut alors agir pour pousser ou tirer la porte coupe-feu ou le volet de désenfumage, c'est-à-dire faire passer la porte ou le volet en position active. En effet, normalement, la porte ou le volet sont mis en position de repos. Cette mise en position de repos se traduit par l'accumulation d'énergie dans le ferme-porte (par exemple en bandant le ressort du ferme-porte) . La porte ou le volet sont maintenus dans cette position de repos par un moyen de retenue comme un verrou ou une ventouse électromagnétique. L'inconvénient du verrou est qu'il s'agit d'un moyen mécanique relativement encombrant. La ventouse électromagnétique est moins encombrante mais elle constitue néanmoins une pièce distincte du fermeporte d'autant plus que pour des raisons de bras de levier cette ventouse électromagnétique n'est pas à côté du fermeporte mais à une certaine distance de celui-ci, par exemple au niveau du coin de la porte. Le fait que le moyen de retenue de la porte ou du volet soit distinct du ferme-porte (ou ferme-volet) constitue un inconvénient. Tout d'abord il faut installer deux éléments distincts à des endroits différents ce qui se traduit par un travail supplémentaire. L'encombrement de l'ensemble constitué par le ferme-porte et la ventouse électromagnétique ou le verrou mécanique est relativement grand ; cet élément supplémentaire doit être peint et nettoyé. Dans certaines conditions particulières comme par exemple des volets de sécurité dans les hôpitaux et en particulier dans les salles d'opérations ou dans l'industrie, dans les salles blanches, il faut à tout prix qu'il y ait le moins de pièces possible à nettoyer. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un ferme-porte asservi pour les applications envisagées ci-dessus, qui corresponde à un ensemble compact, intégrant les différentes fonctions et qui soit d'un fonctionnement sûr et simple. A cet effet, l'invention concerne un ferme-porte du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - le fluide hydraulique est un liquide rhéologique qui se fige sous l'action d'un champ magnétique, - le canal est entouré d'un aimant lui-même entouré d'une bobine électrique modifiant le champ magnétique de l'aimant lorsque la bobine est traversée par un courant électrique. Ce ferme-porte intègre dans un seul boîtier le canal d'échange de liquide entre les deux chambres du vérin. Ce canal est muni d'un moyen de calibrage définissant la vitesse de circulation du fluide dans le canal, en agissant sur la perte de charge. Outre son faible encombrement, ce dispositif de ferme-porte présente également l'avantage d'une faible consommation en courant car la bobine entourant l'aimant n'est excitée que lorsque le canal doit être passant, c'est-à-dire très brièvement et sur une période négligeable par rapport à la durée de fonctionnement ou d'utilisation totale du ferme-porte. Contrairement aux ventouses électromagnétiques qui doivent être alimentées en permanence, dans le cas présent, l'alimentation ne représente qu'une fraction extrêmement ré duite de la consommation totale d'une ventouse électromagnétique. Selon d'autres caractéristiques avantageuses - la bobine est une bobine électromagnétique qui, à l'état ali menté, crée un champ magnétique annulant celui de l'aimant, - la bobine est une bobine chauffante à effet Joule pour élever la température de l'aimant au moins jusqu'au point de Curie. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail du bloc hydraulique du circuit selon l'invention, - la figure 3 montre schématiquement un ferme-porte à ressort en spirale, - la figure 4 est une vue en coupe d'un ferme-porte à ressort hélicoïdal, - les figures 5 et 6 sont respectivement une vue de côté coupée et une vue de dessus d'un autre ferme-porte à ressort hélicoïdal. Selon la figure 1, l'invention concerne un fermeporte asservi pour un organe tel qu'une porte coupe-feu ou un volet de désenfumage. Le ferme-porte agit sur cet organe non représenté par l'intermédiaire de la tige 1 du piston 2 de son vérin 3. Cet organe ainsi commandé est normalement maintenu en position de repos ; pour une porte coupe-feu il s'agit de la position d'ouverture par exemple un couloir pour pour un volet de désenfumage il s'agit de la position de fermeture de la conduite ou de l'ouverture que ce volet doit libérer pour désenfumer. En cas d'incident il faut fermer la porte coupe-feu et ouvrir le volet de désenfumage pour l'évacuation des fumées. Pour cela, le vérin 3 est commandé en position active. Le vérin du ferme-porte est libéré pour qu'il puisse conduire, par l'intermédiaire de la tige 1 et du piston 2, l'organe dans sa position active ; cette position active est la position de fermeture dans le cas d'une porte coupe-feu, pour éviter ou ralen tir la propagation du feu par exemple dans un couloir ou pour ouvrir un volet de désenfumage permettant d'évacuer les fumées. Le vérin 3 se compose de deux chambres 4, 5 de part et d'autre du piston 2. La chambre 4 est équipée d'un ressort 6 prenant appui contre le fond de la chambre et contre le piston 2 pour pousser le piston 2 dans la direction de la flèche A. Le piston 2 est également muni d'un orifice à clapet de retenue 7, permettant le passage du fluide dans la direction A, c'est-à-dire facilitant le mouvement du piston dans la direction opposée à A en permettant un mouvement plus rapide que si le piston 2 devait refouler tout le liquide par la conduite calibrée. Le mouvement est par exemple celui effectué par le piston lorsque la porte est conduite vers sa position de repos, en agissant par ailleurs contre la force du ressort 6. Les chambres 4 et 5 du vérin 3 sont reliées par une conduite 8 qui permet au ressort 6, agissant sur le piston 2, de refouler le liquide hydraulique de la chambre 2 à travers la conduite calibrée 8 jusque dans la chambre 4. Un dispositif 9 règle le débit dans la conduite 8. Ce débit, dépendant de la viscosité du liquide et de sa pression, se règle à l'aide d'un pointeau qui modifie la perte de charge dans la conduite 8, c'est-à-dire la vitesse de circulation du liquide. Au repos, le piston 2 est placé dans sa position limite à gauche, le ressort 6 étant comprimé. Le piston 2 est maintenu dans cette position à gauche par un moyen non représenté mais décrit ultérieurement et consistant à fermer la chambre 5 pour y retenir le liquide (fluide incompressible). Lorsque ce moyen est libéré, le ressort 6 pousse le piston 2 vers la droite (direction de la flèche A). Mais pour cela il faut refouler du liquide hydraulique contenu dans la chambre 5 à travers la conduite 8. Ce liquide arrive alors dans la chambre 4. Ce mouvement de déplacement du piston 2 n'est possible que si le liquide de la chambre 5 peut être refoulé à travers la conduite 8 équipée d'un organe de commande 9 qui maintient son passage fermé ou ouvert, celui-ci suivant les conditions de fonctionnement choisies. Lorsque le dispositif de commande 9 libère le passage du liquide dans le canal 8, le liquide peut sortir de la chambre 5 et le piston 2 se déplace vers la droite (flèche A). La réalisation pratique de l'ensemble de la figure 1 sera plus explicite à l'examen des figures 3, 4 et 5. La figure 2 montre la structure du bloc de commande 9. Ce bloc définit un canal 10 dans lequel peut pénétrer un pointeau 11 qui ferme plus ou moins le canal pour augmenter les pertes de charge du liquide dans le canal et en régler ainsi le débit. Il est à remarquer que ce canal 10 est branché sur le canal 8. Le canal 10 est entouré par un aimant permanent 12, lui-même entouré d'un enroulement de fils électriques 13. L'enroulement 13 est relié par une liaison 14 à un organe de commande 15 qui reçoit un signal de commande S de l'extérieur Suivant le signal S, l'organe de commande 15 fournit un certain courant électrique à l'enroulement 13. Ce courant agit le cas échéant sur l'aimant 12. Le liquide hydraulique de l'installation est un liquide rhéologique, c'est-à-dire un liquide tel que de l'huile chargée de très fines particules métalliques et qui a la propriété de se figer lorsqu'il est soumis à un champ magnétique. Le liquide de la conduite 8 passe dans le canal 10. En l'absence de champ magnétique rien ne se passe. Par contre, au niveau de l'aimant permanent 12, le champ magnétique fige le liquide hydraulique au moins dans la partie située à l'intérieur du champ 12. Le liquide ainsi figé constitue un bouchon étanche si bien que l'organe 9 fonctionne ainsi comme un clapet commandé. Par contre, lorsqu'on annule le champ magnétique de l'aimant 12, le liquide se ramollit et circule normalement. L'organe 12 développant le champ magnétique est un aimant permanent. L'enroulement 13 est un enroulement électromagnétique qui crée, lorsqu'il est traversé par un courant électrique, un champ électromagnétique 13 compensant le champ électromagnétique 12. Dans ce cas le liquide du canal 10 n'est plus soumis à un champ magnétique et il redevient liquide. La commutation entre l'état liquide et l'état figé dans un sens ou dans l'autre est extrêmement rapide et le temps de commutation est pratiquement négligeable. La suppression du champ magnétique dans le canal 10 peut se faire soit en induisant un champ magnétique antagoniste (la bobine 13 est une bobine électromagnétique). Il peut également s'agir d'un moyen permettant d'élever la température de l'aimant 12 jusqu'à son point de Curie pour faire disparaître toute aimantation. Cette dernière solution est parfaitement compatible avec les matières constitutives actuelles des aimants, dont le point de Curie est beaucoup plus bas que celui des aimants naturels. L'ensemble est commandé par l'organe de déclenchement 15 qui reçoit un signal S et transforme ce signal en un signal (ou absence de signal) agissant sur l'enroulement 13 et par suite sur l'aimant 12. La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un ferme-porte asservi selon un premier exemple de réalisation de la présente invention. Ce ferme-porte se compose, comme celui de la figure 1, d'un vérin 103 dont le piston 102 agit par l'intermédiaire de sa tige 101 sur une bielle 120 portée par un axe 121 sortant du boîtier 122 du vérin et portant à l'extérieur du boîtier un bras 123 agissant sur l'organe à commander. L'ensemble pivote autour de l'axe XX. L'axe 121 est également soumis à un ressort en spirale 106 fixé au point 107 au boîtier 122 et au point 110 à l'axe 121. Ce ressort 106 est placé dans un logement 128 du boîtier 122. Le vérin 103 est muni d'un canal formé par une conduite 108 passant à travers un bloc de commande 109 ayant la structure de celui de la figure 2. Les moyens d'alimentation électrique, l'organe de déclenchement, etc...ne sont pas représentés. Le vérin 103 est subdivisé en deux chambres 104 et 105 par le piston 102. Le volume des chambres 104, 105 et du canal 108 contient un liquide rhéologique, c'est-à-dire se figeant dans un champ magnétique. La commande de ce ferme-porte se fait comme cidessus. En supposant que le ferme-porte soit mis en tension, pour être retenu dans cette position dans laquelle le ressort 106 est tendu, le bloc de commande 9 fige le bouchon de liquide rhéologique dans son canal qui devient étanche à tout échange de fluide. Le ferme-porte asservi conserve ainsi la position dans laquelle il a été bloqué. Pour libérer le ferme-porte, il suffit de supprimer le bouchon de liquide figé ; le ressort 106 peut alors pousser sur l'axe 121 et faire tourner le bras 123 en agissant contre la force antagoniste constituée par le liquide de la chambre 105 traversant le bloc 109 (pointeau de réglage de débit 11 du bloc 9 de la figure 2) qui limite ainsi la vitesse d'écoulement et par suite la vitesse à laquelle revient le bras 123 sous l'action du ressort 106. La figure 4 montre l'application de l'invention à un ferme-porte à ressort hélicoïdal. La description de ce ferme-porte utilisera en principe les mêmes références qu a la figure 1 augmentées de 200. Le ferme-porte asservi comprend un vérin 203 dont le piston 202, de forme particulière, subdivise de manière étanche le vérin en une chambre 204 et une chambre 205. La chambre 204 loge le ressort 206. Il s'agit ici d'un ressort hélicoïdal. Le piston 202 est en fait constitué par un piston avant 202A dont la tige 202B, munie d'une crémaillère, se termine à l'arrière par un appui 202C pour le ressort 206. La crémaillère de la tige 202B coopère avec un galet denté 220 porté par un axe n'apparaissant pas à cette figure et terminé à l'extérieur du boîtier du vérin par un bras 223 analogue au bras 123 de la figure 3. Ce bras 223 agit sur l'organe à déplacer. Il est à remarquer dans ce dessin que le piston 202A comporte également un clapet 210 comme le clapet 7 de la figure 1. La subdivision étanche du vérin 203 en ses deux chambres 204, 205 est assurée non par l'ensemble du piston 202 mais seulement par sa partie avant 202A, aussi le même liquide hydraulique se trouve-t-il à la même pression de chaque côté de l'appui 202C du ressort 206. Par contre, le liquide de la chambre 205 ne communique pas avec le liquide de la chambre 204 à travers la partie de piston 202A. Cette communication se fait par l'intermédiaire de la conduite 208 traversant l'organe de commande 209, analogue à l'organe de commande 9 des figures 1 et 2. Les moyens de commande extérieurs agissant sur l'organe de commande 209 ne sont pas représentés. L'organe de commande 209 fige le liquide rhéologique ce qui ferme la chambre 205 et immobilise le piston 202 et par suite l'organe 223. Lorsque le liquide rhéologique n'est plus figé dans l'organe 209, il peut circuler, c'est-à-dire que la poussée exercée par le ressort 206, bandé, sur le piston 202, permet de refouler du liquide à travers la conduite 208, de la chambre 205 jusqu'à la chambre 204. Les figures 5 et 6 montrent respectivement une vue de côté coupée et une vue de dessus coupée d'un ferme-porte asservi équipé d'un ressort hélicoïdal. Le principe de fonctionnement de ce ferme-porte est analogue à celui des ferme-porte décrits ci-dessus ; seules certaines caractéristiques de réalisation sont différentes. Ainsi, selon les figures 5 et 6, le vérin 303 se compose d'une chambre équipée d'un racleur fixe 303A et d'un racleur mobile 303B délimitant deux chambres, à savoir la chambre 304 à l'extérieur des deux racleurs 303A, 303B et la chambre 305 entre les deux racleurs. En fait, ces chambres de volume variable sont définies plus simplement entre chaque fois deux faces des racleurs 303A, 303B. Le racleur mobile 303B constitue le piston des modes de réalisation précédents. Ce racleur mobile est solidaire d'une extrémité du ressort hélicoïdal 306 dont l'autre extrémité est fixée au boîtier du vérin. Le racleur mobile 303B est également solidaire d'un axe 321 portant un levier 323 agissant sur l'organe à commander. Les chambres 304, 305 sont reliées par un canal 308 muni d'un organe de commande 309 identique ou analogue aux organes décrits précédemment, notamment à l'organe 9 des figures 1 et 2. Cet organe 309 bloque ou non la circulation du liquide dans le canal 8 et immobilise ainsi le ferme-porte, c'est-àdire le bras 323 dans sa position de repos dans laquelle le ressort 306 est bandé ; lorsque l'organe 309 libère le liquide, il libère le ressort et le levier 323, ce levier se déplaçant alors suivant la vitesse de refoulement du liquide dans la chambre du vérin 303, en fonction de l'étranglement de l'organe de commande 309. REVENDICATIONS 10) Ferme-porte asservi pour des organes tels que des portes coupe-feu ou des volets de désenfumage, maintenus en position de repos et devant passer en position active, en réponse à un signal de déclenchement, comprenant un vérin dont le piston délimite deux chambres contenant du fluide hydraulique agissant sur le piston lui-même relié à l'organe à commander, les deux chambres étant reliées par un canal muni d'un moyen d'étranglement réglant les pertes de charge dans le canal traversé par le fluide poussé par le piston, par la force accumulée dans un ressort, caractérisé en ce que - le fluide hydraulique est un liquide rhéologique qui se fige sous l'action d'un champ magnétique, - le canal (10) est entouré d'un aimant (12) lui-même entouré d'une bobine électrique (13) modifiant le champ magnétique de l'aimant lorsque la bobine est traversée par un courant élec trique. 20) Ferme-porte selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (13) est une bobine électromagnétique qui, à l'état alimenté, crée un champ magnétique annulant celui de l'aimant (12). 30) Ferme-porte selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (13) est une bobine chauffante à effet Joule pour élever la température de l'aimant (12) au moins jusqu'au point de Curie.