Brevet FR2856129A1 — publié le 20041217

"Dispositif étanche de commande d'un clapet de valve gaz à ressort de rappel en rotation" La présente invention concerne un dispositif étanche de commande pour une valve, et notamment pour une valve de 5 régulation du débit du gaz dans une chaudière à gaz ou un chauffe-bains, aussi appelée valve "gaz". L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande des déplacements axiaux d'un élément mobile de valve, aussi appelé clapet, du type qui comporte - un moteur électrique, notamment d'un moteur pas à pas, comportant un stator annulaire extérieur, un rotor coaxial au stator qui est lié en rotation à un écrou, fixe axialement, appartenant à un dispositif vis- écrou dont la vis centrale est liée en translation axiale à une tige de commande dont l'extrémité 15 axiale avant porte l'élément mobile de valve dont elle provoque les déplacements axiaux vers l'avant lorsque le moteur est alimenté, notamment en vue d'ouvrir la valve par éloignement du clapet de son siège de valve; - un ressort, notamment du type spiral, de rappel en 20 rotation de l'écrou vers une position de repos, correspondant à une position arrière rétractée de la vis; - et une chemise étanche fixe dont l'extrémité arrière est fermée, qui coiffe le rotor et dont l'extrémité axiale avant est ouverte. Un exemple d'un tel dispositif de commande a été décrit et représenté pour la première fois dans le document EP-A-0.987.477 au nom de SAIA- Burgess GmbH. Une telle conception procure une grande sécurité de conception et d'utilisation grâce à la présence de la chemise 30 étanche qui, de par son agencement à travers l'entrefer entre le stator et le rotor, permet notamment que toutes les connexions et raccordements électriques des bobinages ou enroulements statoriques soient situés à l'extérieur de la chemise d'étanchéité en évitant ainsi tout risque de court-circuit électrique dans le circuit "gaz". De plus, l'étanchéité " gaz" est assurée, directement avec le corps de la valve gaz qui est équipée du dispositif de 5 commande ou indirectement par l'intermédiaire de la bride avant illustrée dans ce document, par des moyens d'étanchéité statiques, notamment au moyen d'un ou plusieurs joints toriques statiques d'étanchéité. Enfin, le ressort de rappel en rotation de l'écrou garantit un 10 rappel axial fiable vers l'arrière de la tige de commande par l'intermédiaire de l'écrou et du système vis-écrou, et donc indépendamment de tout autre moyen de rappel axial direct de la tige ou du clapet, tel qu'un ressort axial de compression, et sans utiliser le moteur électrique pas à pas du dispositif. Ainsi, dans le document EP-A-0.987.477, lorsque le moteur est alimenté pour déplacer la tige filetée 5 du dispositif, le ressort de rappel 9 est progressivement bandé du fait de la rotation dans un premier sens de l'écrou 4 appartenant au rotor 3, l'actionnement du clapet 7 s'effectuant à l'encontre de la force 20 exercée par le ressort 9. Dés que l'alimentation du stator est interrompue, le ressort 9 assure sa fonction de rappel en entraînant alors l'écrou 4 en rotation dans un deuxième sens opposé qui provoque le déplacement axial vers l'arrière de la tige filetée formant vis 5. Dans ce document, le ressort spiral 9 de rappel de l'écrou 4 est agencé axialement à l'arrière de la chemise d'étanchéité 11, c'est à dire à l'arrière du rotor et de l'écrou de la même manière que dans tous les autres exemples connus de dispositifs sans chemise interne d'étanchéité tels que par exemple ceux décrits et 30 représentés dans les documents US-A-4.501.981, US-A-4.782.811 ou US-A-4.742.989 (dans lequel la tige de commande qui porte l'élément mobile formant clapet est une pièce coaxiale indépendante de la tige filetée formant vis, avec un ressort de compression pour le rappel de la tige de commande et un ressort spiral pour le rappel en rotation de l'écrou). Malgré les avantages combinés de l'association du ressort 9 et de la chemise d'étanchéité 11, cette conception présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, la mise en place du ressort dans le fond de la chemise et l'accrochage de ses deux extrémités à une partie fixe qui ne peut être que la chemise et à l'extrémité axiale de l'écrou, d'autre part, sont particulièrement complexes à réaliser. De plus, le ressort de rappel agit sur l'extrémité arrière de l'écrou qui est en porte à faux, c'est-à-dire qui n'est pas guidée en rotation, ce qui peut nuire au bon fonctionnement de l'ensemble en augmentant notamment les frottements et les efforts à l'interface filetage-taraudage du système vis-écrou. Enfin, il est nécessaire de disposer d'un ressort bon marché et de capacité élastique suffisante pour qu'il assure sa fonction de rappel. Or un tel compromis nécessite de disposer d'un ressort dont l'encombrement radial total est globalement supérieur à celui du corps en forme de manchon annulaire de la 20 chemise d'étanchéité dont les dont les dimensions correspondent au diamètre moyen de l'entrefer. Cette conception aboutit alors à augmenter le diamètre de la partie arrière de la chemise d'étanchéité au-delà du rotor, ce qui en complique la fabrication et rend encore plus complexe la mise en place du ressort spiral. Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention propose un dispositif du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que le ressort de rappel est disposé axialement entre le rotor et l'élément mobile de valve et est traversé axialement par la tige de la vis. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le ressort de rappel est agencé dans un logement annulaire qui est formé dans une pièce cylindrique annulaire de guidage en rotation de l'écrou; - la pièce de guidage loge un roulement, notamment à billes, de guidage en rotation d'un tronçon annulaire d'extrémité axiale avant de l'écrou; - le roulement de guidage est disposé axialement entre le rotor et le ressort de rappel en rotation de l'écrou; - le ressort est lié en rotation à la pièce de guidage - la pièce de guidage est ouverte axialement vers l'arrière et se prolonge axialement vers l'avant, au delà du logement du ressort de rappel, par un corps tubulaire formant corps de valve, 10 de plus petit diamètre extérieur, qui est traversé axialement par la tige de la vis et qui comporte des moyens d'immobilisation en rotation de la vis; - la chemise étanche comporte un manchon central qui s'étend axialement entre le rotor et le stator et dont l'extrémité 15 avant se prolonge radialement vers l'extérieur par un collet qui s'étend en regard de l'extrémité axiale arrière annulaire de la pièce de guidage; - la chemise axiale étanche s'étend axialement vers l'avant au delà de son collet radial pour entourer la pièce cylindrique de 20 guidage; - le dispositif comporte une douille intermédiaire de rappel dont le tronçon d'extrémité arrière est lié en rotation à l'écrou et dont le tronçon d'extrémité avant est lié en rotation au ressort de rappel; - la douille intermédiaire de rappel comporte une collerette qui s'étend radialement vers l'extérieur et qui est interposée axialement entre le roulement et le ressort de rappel; - le tronçon d'extrémité arrière de la douille de rappel s'étend axialement à l'intérieur du tronçon d'extrémité axiale 30 avant de l'écrou, auquel il est lié en rotation, et il est traversé axialement par la tige de la vis; - le rotor et l'écrou sont réalisés en une seule pièce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée des principaux composants d'un premier mode de réalisation d'un 5 dispositif de commande d'une valve gaz réalisé conformément aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en section axiale du dispositif de la figure 1 sur laquelle les composants sont illustrés en position assemblés avec la tige de commande et son clapet en position 10 avant; - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure I qui illustre les composants d'un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue du deuxième mode de réalisation analogue à celle de la figure 2 sur laquelle la tige de commande et son clapet sont en position arrière. Dans la description qui va suivre, des composants identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. A titre non limitatif, et en vue de faciliter la compréhension de la description et des revendications, on adoptera la terminologie avantarrière selon l'orientation axiale du dispositif, de gauche à droite en considérant les figures. On a représenté aux figures 1 et 2 un dispositif de arrière 25 de commande 10 pour une valve dite "gaz" qui comporte aussi un corps avant de valve 12. D'arrière en avant, le dispositif 10 comporte un empilage axial de composants comportant successivement un stator 14 à enroulements statoriques 16, une plaque 18 de fixation du 30 dispositif 10 sur le corps de valve 12, une chemise d'étanchéité avec sa bride radiale de serrage 22, un premier joint torique 24 d'étanchéité entre la chemise 20 et une pièce fixe 11 appartenant par exemple à un brûleur de chaudière (non représenté), un rotor 26 formant écrou 28, un roulement à billes de guidage en rotation du rotor-écrou 26-28, une douille intermédiaire 32 de rappel en rotation du rotor-écrou 26-28, un ressort spiral 34 de rappel en rotation du rotor-écrou 26-28, un corps de guidage 38 qui loge le roulement 30 et le ressort spiral 5 de rappel 34, et qui se prolonge axialement vers l'avant par le corps de valve avant 12 proprement dit dont l'extrémité libre avant 13 délimite un siège fixe de valve 40 avec lequel est susceptible de coopérer un élément mobile de valve ou clapet 44 qui est porté par l'extrémité libre avant 43 de la tige de commande 42 formant l0 vis 46 qui s'étend axialement à travers l'ensemble, et enfin un deuxième joint torique 48 d'étanchéité entre la périphérie de l'extrémité avant du corps de valve 12 et une partie non représentée du brûleur. La partie arrière est de conception globalement connue, 15 par exemple des documents mentionnés précédemment, notamment en ce qui concerne le moteur électrique pas à pas 14, 16, 26 avec notamment les raccordements et connexions électriques 50 du moteur qui sont entièrement situés à l'extérieur de la chemise 20. La portion arrière fermée de la chemise 20 est essentiellement constituée par un manchon 52 qui s'étend axialement dans l'entrefer 14,16-26. A son extrémité axiale avant, le manchon 52 se prolonge radialement vers l'extérieur par un collet radial plan 54 délimité 25 par une face transversale avant interne 56 et dont la face arrière externe est adjacente à la face transversale avant du stator 14. Au-delà du collet radial 54, la chemise étanche 20 se prolonge par une virole avant 58 qui entoure la périphérie du corps de guidage 38 et qui se termine, à son extrémité axiale 30 avant, par la bride radiale 22 qui est constituée pour l'essentiel par deux ailes percées triangulaires et dont la forme est analogue à celle de la plaque de fixation et de serrage 18. Comme on peut le voir à la figure 2, en position montée et serrée de l'ensemble 10 sur la pièce 11, par des vis non représentées qui traversent les ailes de la bride 22 et de la plaque 18, I'étanchéité est assurée par le joint torique 24 qui coopère avec la face transversale avant 21 de la partie centrale annulaire de la bride de fixation 22. La chemise étanche 20 est ainsi une pièce étagée dont tous les diamètres vont en diminuant d'avant en arrière et qui est donc très simple à réaliser en métal mince selon des techniques connues. Le corps arrière de guidage 38 est une pièce cylindrique 10 annulaire qui est ouverte axialement vers l'arrière et dont le bord annulaire d'extrémité axiale arrière 39 est en appui contre la face interne avant 56 du collet 54. Le corps 38 est évidé intérieurement et est délimité axialement vers l'avant par une cloison radiale épaisse 60 qui se prolonge par le corps de valve avant 12. Conformément aux enseignements de l'invention, le corps de guidage 38 comporte un logement interne avant 62 qui loge le ressort de rappel 34 et un logement arrière 64, de diamètre légèrement plus grand, qui loge le roulement à billes 30 qui est 20 ainsi disposé axialement entre le ressort 34 et le rotor 26. La bague extérieure (non représentée en détails et non référencée) du roulement 30 est logée dans le logement arrière 64 avec interposition d'une coiffe 66 comportant une aile radiale interne en forme de disque percé 68. Ainsi, I'aile 68 constitue une cloison fixe qui délimita axialement vers l'arrière le logement avant 62 pour le ressort de rappel 34. La bague intérieure (non représentée en détails et non référencée) du roulement 30 guide en rotation le tronçon tubulaire 30 d'extrémité axiale avant 70 de l'écrou 26-28. Le guidage en rotation du rotor 26-28 est ainsi assuré par un roulement "avant" 30. Le ressort 34 de rappel en rotation du rotor-écrou 26-28 est ici un ressort du type spiral qui intervient entre une partie fixe, ici constituée par le corps de guidage 38, 62, et le tronçon axial avant 70 du rotor-écrou 26-28-70. L'extrémité libre radialement extérieure 33 du ressort 34 est reçue dans une fente (non représentée) formée dans la paroi s concave du logement arrière 62 du corps de guidage 38 auquel elle est ainsi liée en rotation, tandis que son extrémité radialement intérieure 35 est reçue dans une fente 72 de la douille intermédiaire 32 de rappel en rotation du rotorécrou 26-28-70. La douille de rappel 32 est une pièce tubulaire comportant un tronçon avant 74 dans laquelle est formée la fente 72 et qui s'étend axialement à l'intérieur du ressort spiral 34, et comportant un tronçon arrière 76 qui s'étend axialement à l'intérieur du tronçon d'extrémité axiale avant 70 du rotor-écrou 26-28-70. Le tronçon arrière 76 est cannelé extérieurement et le tronçon avant 70 comporte des cannelures internes complémentaires 78 de manière à lier la douille de rappel en rotation avec le tronçon avant 70, et donc avec le rotor-écrou 26-28-70. Entre les tronçons avant 74 et arrière 76, la douille intermédiaire 32 comporte une collerette radiale extérieure 80 qui est adjacente axialement à la face transversale avant de la cloison 68. Le corps 42 de la tige de commande traverse axialement, 25 avec un léger jeu radial pour limiter les frottements, la douille de rappel 32 et un puits 61 formé dans la cloison radiale épaisse 60, avec interposition de moyens (non représentés) qui immobilisent la tige 42 en rotation par rapport au corps de valve et aussi par rapport au rotor-écrou 26-28-70 de manière que la rotation de ce 30 dernier dans l'un ou l'autre sens provoque, de manière connue, un déplacement axial correspondant dans l'un ou l'autre sens de la tige 42. Le ressort de rappel situé à l'avant, entre le rotor-écrou 26-28-70 et le clapet 44, est aussi adjacent au roulement 30 de guidage du rotor-écrou 26-28-70, et son couple de rappel ne provoque ainsi aucun couple de basculement ni aucun frottements parasites au niveau de l'ensemble vis-écrou 28-46. L'assemblage des composants est particulièrement simple 5 et s'effectue globalement par un empilage axial, puis par une fermeture en une seule opération au moyen des vis (non représentées) de fixation et de serrage de la plaque 18 sur la pièce 11, le positionnement axial des différents composants internes résultant de leurs conceptions et dimensions respectives. 10 On décrira maintenant le deuxième mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4 par comparaison avec le premier mode de réalisation qui vient d'être décrit. La chemise étanche est simplifiée et plus courte, c'est-àdire qu'elle ne comporte plus la virole 58, la bride de serrage 18 15 (ici annulaire) s'étendant radialement directement à partir de l'extrémité axiale avant du manchon 52 avec la face transversale avant 21 qui coopère avec un joint torique supplémentaire d'étanchéité 82 qui coopère avec la face annulaire transversale arrière 84 d'une pièce supplémentaire de fermeture 86. La pièce de fermeture 86 est une pièce cylindrique dont le corps tubulaire 88 entoure le corps tubulaire de guidage 38 et elle comporte une collerette radiale intérieure avant 90 qui coopère avec l'épaulement radial avant 92 qui relie le corps de guidage 38 au corps de valve 12. La face transversale avant 94 de la collerette 90 serre de manière étanche le joint torique d'étanchéité 24. Comme on peut le voir à la figure 3, la pièce de fermeture 86 comporte deux ailes radiales arrière 96 percées en regard des trous de la plaque de fixation et de serrage 18. Après fixation et serrage de la plaque 18 sur les ailes 96 au moyen de vis ou de boulons non représentées, I'ensemble 10-12 constitue une valve complète "étanche" et assemblée qui peut être livrée comme un tout unitaire qui est ensuite fixé sur la pièce 11 par les ailes radiales avant percées 98 de la pièce de fermeture 86. Le fabricant de la valve complète peut ainsi garantir la fiabilité mécanique et la qualité de fonctionnement de ce sous5 ensemble indépendamment de la qualité du montage ultérieur sur un brûleur. REVENDICATIONS 1. Dispositif (10), de commande des déplacements axiaux d'un élément mobile de valve (44) du type qui comporte: - un moteur électrique, notamment d'un moteur pas à pas, 5 comportant un stator annulaire extérieur (14, 16), un rotor (24) coaxial au stator qui est lié en rotation à un écrou (26), fixe axialement, appartenant à un dispositif vis-écrou (28, 46) dont la vis centrale (46) est liée en translation axiale à une tige de commande (42) dont l'extrémité axiale avant porte l'élément mobile de valve (44) dont elle provoque les déplacements axiaux vers l'avant lorsque le moteur (14, 16, 26) est alimenté; - un ressort (34), notamment du type spiral, de rappel en rotation de l'écrou (26, 28) vers une position de repos, correspondant à une position arrière rétractée de la vis; - et une chemise étanche fixe (20) dont l'extrémité arrière (52) est fermée, qui coiffe le rotor (26, 28) et dont l'extrémité axiale avant est ouverte, caractérisé en ce que le ressort de rappel (34) est disposé axialement entre le rotor (26, 28, 70) et l'élément mobile de valve 20 (44) et est traversé axialement par la tige (42)d e la vis (46). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ressort de rappel (34) est agencé dans un logement annulaire (62) qui est formé dans une pièce cylindrique annulaire (38) de guidage en rotation de l'écrou (26, 28, 70). 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce de guidage (38) loge (64) un roulement (30), notamment à billes, de guidage en rotation d'un tronçon annulaire (70) d'extrémité axiale avant de l'écrou (26, 28, 70). 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé 30 en ce que le roulement de guidage (30) est disposé axialement entre le rotor (26, 28) et le ressort (34) de rappel en rotation de l'écrou (26, 28). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort (34, 33) est lié en rotation à la pièce de guidage (38, 62). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 5, caractérisé en ce que la pièce de guidage (38) est ouverte axialement vers l'arrière et se prolonge axialement vers l'avant, au delà du logement (62) du ressort de rappel (34), par un corps tubulaire formant corps de valve (12), de plus petit diamètre extérieur, qui est traversé axialement par la tige (42) de la vis 10 (46) et qui comporte des moyens d'immobilisation en rotation de la vis. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la chemise étanche (20) comporte un manchon central (52) qui s'étend axialement entre le rotor (26) et 15 le stator (14, 16) et dont l'extrémité avant se prolonge radialement vers l'extérieur par un collet (54), qui s'étend en regard de l'extrémité axiale arrière annulaire (39) de la pièce de guidage (38). 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé 20 en ce que la chemise axiale étanche (20) s'étend axialement vers l'avant au delà de son collet radial (54) pour entourer la pièce cylindrique de guidage (38). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une douille 25 intermédiaire (32) de rappel dont le tronçon d'extrémité arrière (76) est lié en rotation à l'écrou (26, 28, 70) et dont le tronçon d'extrémité avant (74) est lié en rotation au ressort de rappel (34, 35). 10. Dispositif selon la revendication précédente prise en 30 combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que la douille intermédiaire de rappel (32) comporte une collerette 80) qui s'étend radialement vers l'extérieur et qui est interposée axialement entre le roulement (30) et le ressort de rappel (34). 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité arrière (76) de la douille de rappel (32) s'étend axialement à l'intérieur du tronçon d'extrémité axiale avant (70) de l'écrou (26, 28, 70), auquel il est lié en rotation, et est traversé axialement par la tige de la vis. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor et l'écrou sont réalisés en une seule pièce.