EP1323929A1 - Actionneur pneumatique trois positions - Google Patents
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- EP1323929A1 EP1323929A1 EP01870285A EP01870285A EP1323929A1 EP 1323929 A1 EP1323929 A1 EP 1323929A1 EP 01870285 A EP01870285 A EP 01870285A EP 01870285 A EP01870285 A EP 01870285A EP 1323929 A1 EP1323929 A1 EP 1323929A1
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- European Patent Office
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- piston
- stop
- actuator
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
- F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
- F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
- F15B11/123—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of actuators with fluid-operated stops
Definitions
- the present invention relates to a new pneumatic or hydraulic actuator, preferably a pneumatic actuator, with three stop positions, two start and end positions respectively piston, and an intermediate position adjustable over any the useful stroke of the piston.
- the present invention aims to provide a solution that overcomes the disadvantages of the state of the art.
- the invention aims to propose an actuator which presents, according to the its realization, an adjustable intermediate stop position over the entire useful stroke of a piston, said stroke being further limited by two positions, respectively of start and end of race.
- An additional object of the present invention is to make it possible, both under form of a pneumatic cylinder than a hydraulic cylinder.
- the present invention relates to a pneumatic or hydraulic type actuator for control of a valve, comprising a main piston of preferably with adjustable stroke, said stroke being limited respectively by a start position and a position of limit switch, characterized by the fact that it comprises in addition to a secondary piston, called a stop piston, capable of slide inside the main piston, according to the same axis as this, and having an adjustable own stroke, both pistons can be pressurized independently each other, so that when the piston stop is pressurized, it is brought from a position of start of race at a stop position and drive the main piston from its start position to a corresponding, adjustable and intermediate stop position between said start and end positions respectively race.
- This actuator is intended to be used from preferably to order valves or cylinders in industrial, space or aeronautical applications.
- the stop position is previously adjusted by means of a stop nut, positioned on a threaded rod belonging to the piston of stop.
- the main piston when the piston main is pressurized following the stop piston, the main piston is carried from said stop position corresponding to said end of travel position.
- the actuator is provided with pressurized fluid supply means for independently pressurize the piston respectively main and the stop piston.
- the fluid introduced into the actuator is air, dry non-corrosive gas or lubricated or hydraulic oil.
- the actuator of the invention may as well be associated with the control of a linear cylinder or a valve with or without transformation of a linear movement into a rotational movement, preferably a flap valve or a ball valve, and be single or double effect.
- said motion transformation is produced by means of a grooved pinion and a rack or shaft connected by a connecting rod to a jack.
- Figure 1 shows a sectional view of a ball valve actuator for application spatial according to the state of the art.
- Figure 2 shows an embodiment preferred of a ball valve actuator for spatial application according to the present invention.
- Figure 1 illustrates the case of an actuator ball valve 1 for spatial application, as known in the state of the art.
- Actuator 2 for example a 1 ⁇ 4 actuator pneumatic tower, is of the spring return type and includes a function for transforming a movement of translation (linear) in a rotational movement. In practice, this is achieved by training in rotation of a shaft 4, for example a grooved pinion, by the transverse linear movement of a piston 3, by example a rack. The shaft 4 drives during its rotation of the ball 1.
- Figure 2 illustrates an embodiment preferred of a ball valve actuator for spatial application according to the present invention.
- the start position of the main piston 13 is reached when it is against the bottom 21 of the actuator cover, which corresponds to either closing complete, i.e. when the valve is fully opened. It's here stable position by default, in the absence of power supply the actuator in pressurized fluid.
- stop piston a second piston of the same axis, hereinafter called "stop piston" 19.
- stop piston a threaded rod 15, arranged along the axis of the piston 19, onto which a stop nut 16 can be screwed, to a desired position which will define the adjustment of the stop.
- the stroke of the stop piston will extend between two stops defined respectively by the actuator bottom 21 and the stop cover 17, both fixed.
- a first movement of the actuator is produced by pressurizing the stop piston 19 via a fluid supply 18, which is for example connected to a solenoid valve.
- the stop piston 19 then moves along its axis, while pushing the main piston 13, to which he is attached, until contact between the stop nut 16 and the stop cover 17.
- the joint movement of the two pistons is therefore stopped in a position that we can call "position adjustable intermediate ", which corresponds to a valve partially closed.
- the second movement is obtained in pressurizing the main piston 13 via a supply of fluid 28, which is for example connected to a valve.
- the main piston 13 then moves individually, continuing its course until the piston comes into contact with cover 20 side closing, which corresponds to the valve position completely closed.
- the invention is not limited not in the illustrated case of a valve passing from a position of open start to a closed end position, passing through an intermediate opening position.
- the situation inverse (and symmetric) is also covered by the invention.
- the actuator can control everything as well as clapper type valves.
- the applications of the invention can be very varied: linear cylinders, valve actuators industrial or space, whether or not combining the function of transformation of linear motion into motion of rotation, as is the case with the embodiment illustrated here (via a connecting rod 14).
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Abstract
Actionneur (2) de type pneumatique ou hydraulique pour la commande d'une vanne (1), comprenant un piston principal (13) de préférence à course réglable, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un piston secondaire, dit piston de butée (19), capable de coulisser à l'intérieur du piston principal (13), selon le même axe que celui-ci, et présentant une course propre réglable, les deux pistons pouvant être pressurisés indépendamment l'un de l'autre, de manière telle que, lorsque le piston de butée (19) est pressurisé, celui-ci est porté d'une position de début de course à une position d'arrêt (17) et entraîne le piston principal (13) de sa position de début de course (21) à une position d'arrêt correspondante, réglable et intermédiaire entre les positions respectivement de début (21) et de fin (20) de course. <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte à un nouvel
actionneur pneumatique ou hydraulique, de préférence un
actionneur à vérin pneumatique, à trois positions d'arrêt,
deux positions respectivement de début et de fin de course
du piston, et une position intermédiaire réglable sur toute
la course utile du piston.
On connaít des actionneurs pneumatiques
généralement utilisés pour la commande de vannes destinées
à des applications industrielles, en particulier à des
applications aéronautiques ou spatiales.
Par exemple, on peut citer le cas
d'actionneurs associés à des vannes à boisseau sphérique,
en particulier les vannes dites "quart de tour". Le
mouvement de rotation de la sphère du boisseau est engendré
par la transformation, via une bielle ou une crémaillère,
du mouvement de translation d'un piston de commande
pneumatique, voire hydraulique.
Dans le cas particulier d'une vanne à
boisseau pour application spatiale, l'état habituel de la
technique est un actionneur simple ne possédant que deux
positions stables correspondant aux deux extrémités de sa
course. Ce système, bien qu'utilisé également dans de
nombreuses applications industrielles, n'a aucun potentiel
en terme de possibilité de réglage et/ou d'ouverture
partielle du composant qu'il actionne.
Dans le cas d'une vanne pour application
spatiale, le besoin de pouvoir obtenir une position
d'ouverture partielle stable et réglable se fait sentir
dans le cadre de la régulation des transitoires de
démarrage et d'arrêt des moteurs. Dans le cadre d'autres
applications industrielles, de tels actionneurs peuvent
également être nécessaires, notamment dans le cas de
positionneurs et vérins hydrauliques, par exemple.
La présente invention vise à fournir une
solution qui permette de remédier aux inconvénients de
l'état de la technique.
En particulier, l'invention a pour but de
proposer un actionneur qui présente, selon les modalités de
sa réalisation, une position intermédiaire d'arrêt réglable
sur toute la course utile d'un piston, ladite course étant
limitée par ailleurs par deux positions, respectivement de
début et de fin de course.
Un but additionnel de la présente invention
est de rendre possible sa réalisation, aussi bien sous
forme d'un vérin pneumatique que d'un vérin hydraulique.
La présente invention se rapporte à un
actionneur de type pneumatique ou hydraulique pour la
commande d'une vanne, comprenant un piston principal de
préférence à course réglable, ladite course étant limitée
respectivement par une position de début et une position de
fin de course, caractérisé par le fait qu'il comprend en
outre un piston secondaire, dit piston de butée, capable de
coulisser à l'intérieur du piston principal, selon le même
axe que celui-ci, et présentant une course propre réglable,
les deux pistons pouvant être pressurisés indépendamment
l'un de l'autre, de manière telle que, lorsque le piston de
butée est pressurisé, celui-ci est porté d'une position de
début de course à une position d'arrêt et entraíne le
piston principal de sa position de début de course à une
position d'arrêt correspondante, réglable et intermédiaire
entre lesdites positions respectivement de début et de fin
de course. Cet actionneur est destiné à être utilisé de
préférence pour commander des vannes ou vérins dans des
applications industrielles, spatiales ou aéronautiques.
Selon l'invention, la position d'arrêt est
réglée préalablement au moyen d'un écrou de butée,
positionné sur une tige filetée appartenant au piston de
butée.
Toujours selon l'invention, lorsque le piston
principal est pressurisé à la suite du piston de butée, le
piston principal est porté de ladite position d'arrêt
correspondante à ladite position de fin de course.
Avantageusement, l'actionneur est pourvu de
moyens d'alimentation en fluide sous pression pour
pressuriser indépendamment respectivement le piston
principal et le piston de butée.
De préférence, le fluide introduit dans
l'actionneur est de l'air, un gaz non corrosif sec ou
lubrifié ou une huile hydraulique.
L'actionneur de l'invention peut aussi bien
être associé à la commande d'un vérin linéaire ou d'une
vanne avec transformation ou non d'un mouvement linéaire en
un mouvement de rotation, de préférence une vanne à clapet
ou d'une vanne à boisseau sphérique, et être à simple ou
double effet.
Selon une forme d'exécution préférée de
l'invention, ladite transformation de mouvement est
réalisée par l'intermédiaire d'un pignon rainuré et d'une
crémaillère ou d'un arbre relié par une bielle à un vérin.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un
actionneur de vanne à boisseau sphérique pour application
spatiale selon l'état de la technique.
La figure 2 représente une forme d'exécution
préférée d'un actionneur de vanne à boisseau sphérique pour
application spatiale selon la présente invention.
La figure 1 illustre le cas d'un actionneur
de vanne à boisseau sphérique 1 pour application spatiale,
tel que connu dans l'état de la technique.
L'actionneur 2, par exemple un actionneur ¼
tour pneumatique, est du type à ressort de rappel et
comporte une fonction de transformation d'un mouvement de
translation (linéaire) en un mouvement de rotation.
Pratiquement, celle-ci est réalisée par l'entraínement en
rotation d'un arbre 4, par exemple un pignon rainuré, par
le mouvement linéaire transversal d'un piston 3, par
exemple une crémaillère. L'arbre 4 entraíne lors de sa
rotation le boisseau sphérique 1.
Sous l'effet d'un système de ressorts
précontraints 9, le piston 3 se meut selon un axe 5 à
l'intérieur d'un capot essentiellement cylindrique 6,
délimitant une chambre destinée à contenir un fluide
pressurisé 7. En l'absence de fluide, le piston est à butée
en une première position stable, correspondant à une
première extrémité de sa course. Dans cette position, la
vanne est fermée. Lorsqu'on applique une pression de fluide
nominale dans la chambre 7 par l'orifice d'alimentation 8,
par exemple via une électrovanne, cette pression s'oppose à
la force des ressorts 9 et le piston est repoussé à l'autre
extrémité de sa course, ce qui définit une deuxième
position stable d'arrêt. Avec ce type d'actionneur, on
obtient un mouvement de rotation de l'arbre de la vanne
dans un seul sens (simple effet). Il existe également des
modèles double effet (sans ressort) pour obtenir la
rotation dans les deux sens. Les pressions fonctionnelles
d'alimentation en fluide sous pression sont typiquement
comprises entre 5 et 100 bar. Le fluide utilisé peut être
tout gaz non corrosif sec ou lubrifié ou une huile
hydraulique.
La figure 2 illustre une forme d'exécution
préférée d'un actionneur de vanne à boisseau pour
application spatiale, selon la présente invention.
Dans cette forme d'exécution particulière, la
position de début de course d'un piston principal 13 est
atteinte lorsque celui-ci est à butée contre le fond 21 du
capot d'actionneur, ce qui correspond soit à la fermeture
complète, soit à l'ouverture complète de la vanne. C'est la
position stable par défaut, en l'absence d'alimentation de
l'actionneur en fluide pressurisé.
Le caractère innovant de la présente
invention réside essentiellement dans le fait que la forme
d'exécution proposée pour l'actionneur permet le réglage
d'une position intermédiaire du vérin pneumatique ou
hydraulique.
Pratiquement, à l'intérieur du piston
principal 13 peut coulisser un second piston de même axe,
appelé ci-après "piston de butée" 19. Celui-ci est muni
d'une tige filetée 15, disposée selon l'axe du piston 19,
sur laquelle on peut visser un écrou de butée 16, à une
position désirée qui va définir le réglage de la butée.
Ainsi la course du piston de butée va s'étendre entre deux
arrêts définis respectivement par le fond d'actionneur 21
et le couvercle de butée 17, tous les deux fixes.
On supposera que l'on a affaire à un
actionneur équipé de ressorts précontraints disposés de
manière telle que la vanne est totalement ouverte en
l'absence de pressurisation de l'actionneur (non
représenté).
Un premier mouvement de l'actionneur est
réalisé en pressurisant le piston de butée 19 via une
alimentation en fluide 18, laquelle est par exemple reliée
à une électrovanne. Le piston de butée 19 se meut alors
selon son axe, tout en poussant le piston principal 13,
dont il est solidaire, jusqu'à l'obtention du contact entre
l'écrou de butée 16 et le couvercle de butée 17. Le
mouvement conjoint des deux pistons est dès lors arrêté
dans une position que l'on peut appeler "position
intermédiaire réglable", ce qui correspond à une vanne
partiellement fermée.
Le second mouvement est obtenu en
pressurisant le piston principal 13 via une alimentation en
fluide 28, laquelle est par exemple reliée à une
électrovanne. Le piston principal 13 se meut alors
individuellement, poursuivant sa course jusqu'à ce que le
piston entre en contact avec le couvercle 20 côté
fermeture, ce qui correspond à la position de vanne
complètement fermée.
Il est évident que l'invention ne se limite
pas au cas illustré d'une vanne passant d'une position de
départ ouverte à une position finale fermée, en passant par
une position d'ouverture intermédiaire. La situation
inverse (et symétrique) est également couverte par
l'invention. De même, l'actionneur peut commander tout
aussi bien des vannes de type à clapet.
Les applications de l'invention peuvent être
très variées : vérins linéaires, actionneurs de vannes
industrielles ou spatiales, alliant ou non la fonction de
transformation du mouvement linéaire en mouvement de
rotation, comme c'est le cas avec la forme d'exécution
illustrée ici (via une bielle 14).
Les avantages de la présente invention sont
notamment les suivants :
- assemblage compact, grâce à la réalisation selon des pistons imbriqués ;
- conception simple et fiable ;
- facilité de mise en oeuvre ;
- applications nombreuses et variées.
Claims (10)
- Actionneur (2) de type pneumatique ou hydraulique pour la commande d'une vanne (1), comprenant un piston principal (13) de préférence à course réglable, ladite course étant limitée respectivement par une position de début (21) et une position de fin (20) de course, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un piston secondaire, dit piston de butée (19), capable de coulisser à l'intérieur du piston principal (13), selon le même axe que celui-ci, et présentant une course propre réglable, les deux pistons pouvant être pressurisés indépendamment l'un de l'autre, de manière telle que, lorsque le piston de butée (19) est pressurisé, celui-ci est porté d'une position de début de course à une position d'arrêt (17) et entraíne le piston principal (13) de sa position de début de course (21) à une position d'arrêt correspondante, réglable et intermédiaire entre lesdites positions respectivement de début (21) et de fin (20) de course.
- Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position d'arrêt (17) est réglée préalablement au moyen d'un écrou de butée (16), positionné sur une tige filetée (15) appartenant au piston de butée (19).
- Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque le piston principal (13) est pressurisé à la suite du piston de butée (19), le piston principal (13) est porté de ladite position d'arrêt correspondante à ladite position de fin de course (20).
- Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens d'alimentation en fluide sous pression (18,28) pour pressuriser indépendamment respectivement le piston principal et le piston de butée.
- Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide introduit dans l'actionneur est de l'air, un gaz non corrosif sec ou lubrifié ou une huile hydraulique.
- Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à la commande d'un vérin linéaire ou une vanne avec transformation ou non d'un mouvement linéaire en un mouvement de rotation.
- Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est associé à la commande d'une vanne à clapet ou d'une vanne à boisseau sphérique.
- Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est à simple ou double effet.
- Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la transformation de mouvement est réalisée par l'intermédiaire d'un pignon rainuré et d'une crémaillère ou d'un arbre relié par une bielle à un vérin.
- Utilisation d'un actionneur, selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la commande de vannes ou vérins dans des applications industrielles, spatiales ou aéronautiques.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01870285A EP1323929A1 (fr) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Actionneur pneumatique trois positions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01870285A EP1323929A1 (fr) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Actionneur pneumatique trois positions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1323929A1 true EP1323929A1 (fr) | 2003-07-02 |
Family
ID=8185074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP01870285A Withdrawn EP1323929A1 (fr) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Actionneur pneumatique trois positions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1323929A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1039595A (fr) * | 1951-01-17 | 1953-10-08 | Electro Hydraulics Ltd | Dispositif de commande à pression par fluide sous pression |
| DE1110948B (de) * | 1957-12-19 | 1961-07-13 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Fernbedienungsanlage fuer umsteuerbare Brennkraftmaschinen |
| US3683752A (en) * | 1970-09-17 | 1972-08-15 | Anthony Eugene Joseph Martin | Multiposition fluid-operable piston and cylinder unit |
| EP0077837A1 (fr) * | 1981-05-06 | 1983-05-04 | Fanuc Ltd. | Unite de cylindre double |
| JPH09100940A (ja) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Kitz Corp | バルブアクチュエータ |
-
2001
- 2001-12-21 EP EP01870285A patent/EP1323929A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
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| FR1039595A (fr) * | 1951-01-17 | 1953-10-08 | Electro Hydraulics Ltd | Dispositif de commande à pression par fluide sous pression |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 08 29 August 1997 (1997-08-29) * |
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Legal Events
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