Brevet FR2990488A1 — publié le 20131115

-1- La présente invention concerne un mécanisme permettant la transformation d'un effort longitudinal en couple de manoeuvre d'un robinet ou d'une vanne et ceci au plus près de ses variations du couple par l'intermédiaire d'un pignon elliptique/axe. Ce système s'applique, de même à tout autre mécanisme nécessitant une rotation avec un couple variable. Actuellement il y a deux familles d'actionneurs, une basée sur le principe du "pignon- crémaillère" et l'autre sur le principe du bras de levier ("scotch-yoke"). Les deux systèmes sont figés. C'est-à-dire qu'une fois fabriqués et montés dans leur carter aucun réglage du couple transmis n'est possible. Dans le mécanisme "pignon -crémaillère" le couple est constant pendant toute la rotation. Dans le mécanisme "bras de levier" le couple change en fonction de la variation du rayon de l'axe de poussée par rapport à l'axe de rotation. Cette variation est figée et ne peut être modifiée qu'en remplaçant la pièce par une autre de construction différente. Cette invention permet d'une part de faire varier le couple et d' autre part de l'adapter à l'effort demandé. Le dispositif se compose d'un pignon de forme elliptique ou toute autre forme avec des rayons de dimensions différentes, sur lequel on taille, sur son diamètre primitif, une denture. Celle-ci peut être soit une denture suivant un module normalisé pour engrenages soit une denture spécifique (notre cas). Le pignon elliptique engraine sur une crémaillère carrée ou rectangulaire dans laquelle sont disposées, suivant la courbe de la développante du diamètre primitif du pignon, des axes. Le nombre et les dimensions des axes dépendent du couple à transmettre. Les axes peuvent être soit en acier trempé rectifié montés directement soit avec des douilles tournantes. . La crémaillère est évidée dans sa partie centrale de telle façon que le pignon pénètre à l'intérieur pour rentré en contact avec les axes. La crémaillère coulisse dans un logement prévu a cet effet dans le carter, suivant un axe longitudinal qui a une distance fixe par rapport a l'axe de rotation du pignon elliptique. Au deux extrémités elle dispose de systèmes d'accrochage (fileté ou autres) permettant la transmission des efforts. Pour rattraper les jeux de montage et l'usure, un système de galet ou patin de glissement est fixé sur le carter au dos de la crémaillère et sur laquelle agit la vis de réglage. Le pignon est monté sur son manchon par l'intermédiaire d'une denture cannelée. Chaque dent déplace l'angle d'attaque de 100. Il est possible en cas d'utilisations moins exigeantes, ou définies à l' avance, d'utiliser des clavetages ou autre. Les rayons du pignon elliptique ont un rapport d'environs 1: 1.5 ce qui permet de couvrir la plupart des besoins en couple des vannes du commerce. En cas de nécessité ce rapport s'adapte au couple de la vanne en changeant la position du pignon sur son manchon. Il est donc possible de positionner le pignon soit au montage soit après livraison en fonction des caractéristiques demandées. Cette invention permet, en plus de cet avantage, d'autres possibilités. Dans la majorité des cas on utilise un angle de 90°. Ce système autorise, avec les aménagements appropriés, un angle de 180° ou 360° ou plus. Enfin, -2- le pignon étant symétrique, il est possible en cas d'usure, d'utiliser les parties dentées non usées. L'ensemble du mécanisme grâce à sa conception est intégré dans un carter qui est composé de deux parties symétriques permettant la réduction des couts d'usinage. Dans ce même carter, de part et d'autre du pignon et engrainées sur la denture du manchon, deux cames permettent d'actionner des fins de course afin de signaler la position d'ouverture et fermeture de la vanne. Les dessins annexés explicitent l'invention : La figure 1 représente le principe de l'invention. La figure 2 représente la courbe d'effort délivré par l'actionneur pour une rotation de 1800. Sur cette courbe il est situé de façon optimale la courbe d'effort de la vanne, pour une rotation de 90°, exemples A-B-C de la figure 3. Comme on peut voir sur le graphique, cela peut se faire simplement en décalant, d'autant de dents que nécessaire, le pignon sur son manchon et en positionnant la crémaillère sur la dent correspondante. Une dent correspond à un décalage de 10°. La figure 4 représente le principe du " pignon-crémaillère". On peut remarquer que le couple est constant sur la totalité de la course de 90°. La figure 5 représente le principe du " bras de levier". On peut remarquer que le couple est maximum aux deux extrémités et minimum au centre de la rotation de 90°. Les figures 6, 7, 8 représentent une vue, un demi carter et une coupe du dispositif de l'invention. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un carter (7) constitué de deux parties de préférence symétriques usinées dans la masse ou dans de pièces de fonderie. Elles peuvent être, en fonction de la taille ou des efforts demandes, soit en aluminium soit en acier ou fonte. Les usinages dans chaque demi-partie sont symétriques et permettent d'intégrer : Le manchon (4) pour la transmission des efforts a la vanne et sur lequel est taillée la denture pour recevoir le pignon elliptique (1) et les cames de butée (5). Le taillage de la denture comporte 36 dents, une dent tous les 10°et elle peut être normalisée ou pas. Le manchon est usiné de telle façon que une fois les deux demi-carters assemblés, celui-ci est prisonnier des bagues d'usure (6). Les extrémités sont usinées pour transmettre les efforts a la vanne d'un coté et transmettre le mouvement pour des boitiers fins de course, indicateurs ou autre, de l'autre coté. Ces usinages sont appropriés aux efforts demandés par la vanne et peuvent être du type carré, méplats, mortaise ou autre. Dans le manchon il est prévu de part et d'autre des bagues d'étanchéité et dans la partie supérieur un taraudage permet de fixer les indicateurs ou autre. Le pignon elliptique (1) dispose de deux rayons (R1 et R2) de dimensions différentes. Ces rayons déterminent les couples mini et maxi de l'operateur. Sur le diamètre primitif (DP) une denture normalisée ou pas est taillée pour permettre la transmission des efforts. Dans cette invention nous avons utilisé une denture spécifique pouvant engrainer sur des axes cylindriques. Le pignon elliptique en plus de cette denture a une denture dans l'alésage, comme précisé plus haut, qui -3- assure la position et la transmission de puissance au manchon(4). La crémaillère (2) reçoit l'effort et le transmet au pignon elliptique par l'intermédiaire des axes (3) qui sont positionnes le long d'une courbe correspondant à la développante du diamètre primitif de l'ellipse. La vis de réglage (8) permet le rattrapage du jeu d'usure en agissant sur le patin de glissement (11) . Dans une version non représentée la vis agit sur un galet qui a la même fonction. Les deux demi-carters sont assemblés, une fois les éléments internes correctement disposés, par l'intermédiaire des vis (9). Dans une version non représentée, aux deux extrémités de la zone de coulissement de la crémaillère dans les demi-carters un usinage rectangulaire permet d'emprisonner lors de l'assemblage de ceux-ci une bride avec un usinage correspondant au logement Ce mécanisme est conçu particulièrement pour la motorisation des vannes et robinets, mais son utilisation peut couvrir tous les domaines de la mécanique demandant les mêmes caractéristiques de cette invention. REVENDICATIONS1)Dispositif pour manoeuvrer les vannes caractérisé en ce qu'il comporte un boitier dans lequel un mécanisme pignon elliptique/axe permet une transformation d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation avec un couple variable et la possibilité d'adapter ce couple en fonction des besoins. 2)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pignon elliptique (1) dispose de deux rayons primitifs avec un rapport de 1/1.5 ou similaire sur lesquels sont disposées les dents qui sont taillées pour recevoir les axes cylindriques de la crémaillère. 3)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la crémaillère(2) évidée dans sa partie centrale est équipée des axes (3) qui sont positionnes suivant la courbe de la développante 10 du pignon elliptique. 4)Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le manchon central (4) est taillé avec une denture cannelée tous les 100 pour recevoir le pignon elliptique. 5)Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les butées (5) sont taillées avec une denture cannelée tous les 100 pour être montées sur le pignon elliptique. 15 6)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la forme symétrique des demi-carters emprisonnant l'ensemble du mecanisme. 7)Dispositif selon la revendication 6 caractérisée par l'usinage d'un logement rectangulaire de part e d'autre du carter dans l'axe de translation de la crémaillère permettant d'emprisonner une bride lors de la fermeture des deux demi-carters. 20 8)Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que le pignon elliptique (1) et les butées (5) sont orientables sur les cannelures du manchon (4). 9)Dispositif selon la revendication 3 caractérisée en ce que les axes (3) peuvent être équipés d' une douille tournante