FR2468817A1

FR2468817A1 - VALVE DRIVE DEVICE

Info

Publication number: FR2468817A1
Application number: FR8023435A
Authority: FR
Inventors: George Marsland
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1981-05-08
Also published as: DE2944125C2; IT1154080B; IT8046896A0; CH649144A5; IT8046896A1; DE2944125A1

Abstract

This crank drive, which can be used for valves, slides and other adjusting members with a linear principal movement of the shut-off body (16), has a crank mechanism (2) which is mounted on two sides and which can be installed in the housing (1) in a pressure-tight manner. Arranged between the connecting rod (3) and the closing body (4) is a prestressable element (6) of longitudinal elasticity, which largely compensates the kinematically caused differences in pushing force in different angular positions of the crank or the changes in the pressing force against the limit stop (8) and which brings about a lowering of the breaking-loose forces. A piston-shaped straight guide (5) protects the crank mechanism (2) and the bearings (13, 14) and reduces the tendency of the shafts and levers to be deformed under load. The drive of compact construction has only one rotational input movement, which can easily be sealed off, and makes do with fewer heavy-duty auxiliary gears than conventional spindle mechanisms. The element (6) of longitudinal elasticity can, if required, also be used so as to be activatable for reverse sealing purposes with a closing body (4) fully open.

Description

La présente invention concerne un dispositit d3ential- nement de soupapes, de coulisses, d'organes de réglage ou d'installations analogues, en particulier pourvu d'un arbre d'entraînement rotatif et d'une transmission à manivelle pour le déplacement longitudinal de l'organe de fermeture. The present invention relates to a device mainly for valves, slides, regulating members or the like, in particular provided with a rotary drive shaft and a crank transmission for the longitudinal displacement of the closing device.

Le dispositif selon la présente invention s'applique dans un domaine où les exigences en matière de pression de travail et d'étanchéité sont très élevées, en particulier pour des soupapes entraînées par un moteur. Le brevet américain 4C 10 929 décrit une soupape à transmission à manivelle, comportant une transmission à manivelle portée par un palier ménagé dans le flasque de montage, dont le but est de présenter des avantages pour des boîtiers de soupapes dont la finition n'est pas parfaite.The device according to the present invention applies in a field where the requirements in terms of working pressure and sealing are very high, in particular for valves driven by an engine. American patent 4C 10 929 describes a crank transmission valve, comprising a crank transmission carried by a bearing provided in the mounting flange, the purpose of which is to present advantages for valve housings whose finish is not perfect.

Cette réalisation ne donne pas satisfaction pour l'utilisation prévue pour les raisons suivantes
1) il nlest pas possible d'appliquer des forces de verrouillage importantes à cause du montage en porte-à-faux dans la manchette d' étanchéité.This achievement is not satisfactory for the intended use for the following reasons
1) it is not possible to apply significant locking forces due to the cantilever mounting in the sealing sleeve.

2) il n'est pas possible de prévoir un entraînement par moteur du fait que, pour assurer un verrouillage étanche, les tolérances de fonctionnement de l'entraînement de réglage sont très faibles,et du fait qu'au moment du passage au point mort la force de verrouillage chute de façon abrupte. 2) it is not possible to provide a motor drive because, to ensure tight locking, the operating tolerances of the adjustment drive are very low, and because at the time of shifting into neutral the locking force drops abruptly.

3) dans une construction de ce type, les forces d'arrachement sont sensiblement plus grandes que les forces de verrouillage, de sorte qu'un moteur de réglage éventuel devrait être surdimensionné pour assurer une sécurité de fonctionnement suffisante. 3) in a construction of this type, the breakout forces are significantly greater than the locking forces, so that a possible adjustment motor should be oversized to ensure sufficient operating safety.

L'utilisation de mécanismes d'entraînement à manivelle disposés hors du corps de la soupape est connue dans le domaine de l'entraînement de soupapes pour turbines, et utilisée pour entraîner des robinets, des clapets etc... ces entraînements étant couplés ou non à un moteur d'entraînement. The use of crank drive mechanisms arranged outside the body of the valve is known in the field of valve driving for turbines, and used to drive taps, valves, etc., these drives being coupled or not to a drive motor.

Ces constructions connues présentent des inconvénients concernant aussi bien leur effort statique que leur sécurité sur le plan de l'étanchéité, du fait que le couple de rotation élevé transmis à l'intérieur du boîtier engendre des tensions importantes sur l'isolation. Le fait d'être amené à augmenter la section de l'arbre d'entraînement entraîne un accroissement de l'encombrement du dispositif d'isolation, par exemple le recours à un presse-étoupe plus long. I1 en résulte une augmentation de l'encombrement en hauteur du dispositif d'entraînement. Cette augmentation de la hauteur rend plus difficile l'adaptation des forces d'entraînement, dans les soupapes à haute pression, aux efforts tolérés pour le pivot et aux exigences en matière d'étanchéité. These known constructions have drawbacks concerning both their static force and their security in terms of sealing, because the high torque transmitted inside the housing generates significant stresses on the insulation. The fact of having to increase the section of the drive shaft leads to an increase in the size of the isolation device, for example the use of a longer cable gland. I1 results in an increase in the overall height of the drive device. This increase in height makes it more difficult to adapt the driving forces, in high pressure valves, to the tolerated forces for the pivot and to the sealing requirements.

Dans le but de pallier les inconvénients susmentionnés, la présente invention se propose de réaliser un dispositif d'entraînement de soupapes, coulisses, organes de réglage ou similaires, dans lequel on peut atteindre des forces de verrouillage importantes pour une puissance moteur peu élevée. In order to overcome the aforementioned drawbacks, the present invention proposes to provide a device for driving valves, slides, adjusting members or the like, in which significant locking forces can be achieved for low engine power.

Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'entraînement à manivelle est supporté dans le boîtier par un deuxième palier, disposé à l'extrémité du villebrequin, et en ce qu'entre la bielle et l'organe de fermeture est monté un élément extensible susceptible d'être mis sous tension. For this purpose, the device according to the invention is characterized in that the crank drive is supported in the housing by a second bearing, disposed at the end of the crankshaft, and in that between the connecting rod and the member closure is mounted an expandable member capable of being energized.

Un organe de fermeture de section amoindrie, canelé ne devrait pas être soumis aux efforts de résistance les plus élevés. Au moins une partie de la démultiplication devrait de préférence se trouver à proximité de l'organe de fermeture. Un alignement précis des axes du pivot et de la surface d'étanchéité est en principe suffisant pour répondre aux exigences de sécurité les plus élevées. D'autre part, il est souhaitable que le moteur d'entraînement engendre une charge constante sur toute la période correspondant aux faibles exigences lors du démarrage, et engendre des forces d'étanchéification sur l'organe de fermeture, lorsqu'il se trouve dans sa position extrême, sans pour autant qu'apparaisse une surcharge de ce moteur. A closing member with a reduced, fluted section should not be subjected to the highest resistance forces. At least part of the reduction gear should preferably be located near the closure member. Precise alignment of the pivot axes and the sealing surface is in principle sufficient to meet the highest safety requirements. On the other hand, it is desirable that the drive motor generates a constant load over the entire period corresponding to the low requirements during starting, and generates sealing forces on the closure member, when it is in its extreme position, without however appearing an overload of this motor.

Grâce au dispositif d'entraînement selon l'invention, on atteint la solution au problème de l'entraînement des soupapes, dans lesquelles une construction intégrée conduit à un encombrement réduit, une simplification de la fabrication, et permet le stockage à frais réduits. Le fait que la manivelle soit montée sur deux paliers décharge le dispositif d'étanchéité et garantit un guidage rectiligne de l'organe de fermeture, ce qui constitue la base d'un verrouillage sûr. Thanks to the drive device according to the invention, the solution to the problem of driving the valves is reached, in which an integrated construction leads to a reduced bulk, a simplification of manufacture, and allows storage at reduced costs. The fact that the crank is mounted on two bearings discharges the sealing device and guarantees rectilinear guidance of the closure member, which forms the basis for secure locking.

Le verrouillage de l'organe de fermeture est par ailleurs garanti grâce à l'élément extensible longitudinalement même pour un position défavorable de la manivelle, et même lorsque le dispositif est encrassé ou présente des erreurs de tolérance. Par rapport à des dispositifs d'entraînement conventionnels, le fait de faire traverser la surface d'étanchéification à un arbre d'entraînement rotatif, présente des avantages substantiels. The locking of the closure member is also guaranteed by the longitudinally extendable element even for an unfavorable position of the crank, and even when the device is dirty or has tolerance errors. Compared to conventional drive devices, having a rotary drive shaft pass through the sealing surface has substantial advantages.

Le dispositif d'étanchéité de axe se trouve à peu près à angle droit par rapport à l'axe de déplacement de l'organe de fermeture, de sorte que les influences extrêmes du fluide en circulation peuvent être facilement contrôlées.The shaft seal is located approximately at right angles to the axis of movement of the closure member, so that the extreme influences of the circulating fluid can be easily controlled.

Un positionnement optimalisé du point mort de la manivelle par rapport à la butée du dispositif d'étancheité, au moyen de l'élément extensible longitudinalement, engendre un accroissement de la force d'étanchéification ainsi qu'un amoindrissement de la force de recul sans augmentation du couple d'en trainement.Optimized neutral position of the crank relative to the stop of the sealing device, by means of the longitudinally extendable element, generates an increase in the sealing force as well as a reduction in the recoil force without increasing of the training couple.

Les forces d'arrachement nécessaires à l'ouverture restent faibles. Le moteur d'entraînement et l'arbre d'entrée sont disposés parallèlement à la direction principale- de traversée de la soupape, ce qui permet de gagner en encombrement. C'est pourquoi.-î"ensemble a un volume hors tout bien moins important que celui des dispositifs analogues connus. The breakout forces required for opening remain low. The drive motor and the input shaft are arranged parallel to the main direction of passage of the valve, which saves space. This is why the whole has a volume overall which is much less than that of known analogous devices.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront décrits ci-dessous. Other features and advantages of the present invention will be described below.

Selon une forme de réalisation particulière, le dispositif comporte un dispositif de guidage linéaire disposé entre la bielle et l'élément extensible longitudinalement en direction de l'axe principal de l'organe de verrouillage. Ceci permet d'améliorer le guidage linéaire de l'or- gane de verrouillage et de protéger la manivelle-contre des influences éventuellement agressives du fluide en circulation, l'organe de fermeture- se présentant sous la forme d'un piston disposé à l'intérieur du boîtier de la soupape. According to a particular embodiment, the device comprises a linear guide device disposed between the connecting rod and the element extendable longitudinally in the direction of the main axis of the locking member. This makes it possible to improve the linear guidance of the locking member and to protect the crank - against possibly aggressive influences of the circulating fluid, the closing member - being in the form of a piston arranged at the inside the valve housing.

Selon une forme de réalisation particulière, l'organe de fermeture présente une seconde surface d'étanchéité, effective à l'arrière de la soupape et disposée le long du bord d'entraînement du dispositif de guidage linéaire, la butée d'extrémité pouvant être soumise, lorsque l'organe de fermeture est entièrement ouvert à la charge exercée par l'installation de mise sous tension, à une force de fermeture complémentaire. Par cette réalisation, lors de la pleine ouverture de l'organe de fermeture, la seconde surface d'étanchéité du dispositif d'entraînement à manivelle, peut encore protéger de manière plus efficace, les deux paliers et le dispositif d'étanchéification contre les influences du fluide en circulation. Par conséquent, le risque de mauvais Fonctionnement au dispositif d'entraînement à manivelle, dû à des déchets provenant du fluide en circulation,est amené à son niveau le plus bas. According to a particular embodiment, the closure member has a second sealing surface, effective at the rear of the valve and disposed along the drive edge of the linear guide device, the end stop being able to be subjected, when the closing member is fully open to the load exerted by the tensioning installation, to an additional closing force. By this embodiment, during the full opening of the closure member, the second sealing surface of the crank drive device can still more effectively protect the two bearings and the sealing device against influences. circulating fluid. Therefore, the risk of malfunction of the crank drive due to waste from the circulating fluid is brought to its lowest level.

La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel :
la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale représentant schématiquement le dispositif d'entraînement selon l'invention,
la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une soupape équipée d'un dispositif d'étanchéité arrière, et
la figure 3 représente une vue en coupe à travers la soupape selon un plan parallèle à l'axe du dispositif d'entraînement à manivelle.The present invention will be better understood with reference to the description of an exemplary embodiment and the appended drawing in which:
FIG. 1 represents a view in longitudinal section schematically representing the drive device according to the invention,
FIG. 2 represents a view in longitudinal section of a valve fitted with a rear sealing device, and
Figure 3 shows a sectional view through the valve along a plane parallel to the axis of the crank drive.

La figure 1 représente un boîtier 1 contenant un dis positif d'entraînement à manivelle 2, dont la bielle 3 est reliée à l'organe de fermeture 4. L'organe de fermeture peut lui-même constituer le dispositif de guidage linéaire 5 et est relié à la bielle 3 par l'intermédiaire d'un élément extensible longitudinalement 6. La mise sous tension de cet élément peut être effectuée par un dispositif de mise sous tension 7 en vue d'une adaptation aux conditions d'utilisation. FIG. 1 represents a housing 1 containing a positive crank drive device 2, the connecting rod 3 of which is connected to the closure member 4. The closure member can itself constitute the linear guide device 5 and is connected to the connecting rod 3 via a longitudinally extendable element 6. The tensioning of this element can be carried out by a tensioning device 7 for adaptation to the conditions of use.

En référence- à la figure 2, le boîtier 1, l'organe de fermeture 4, le dispositif de guidage linéaire 5, sont agencés de telle manière qu'à I'ouvature complète de l'organe de fermeture 4, une seconde butée 8' opère comme dispositif d'étanchéité pour protéger le dispositif d'entraînement à manivelle 2 contre d'éventuelles influences du fluide en circulation à travers la soupape. Un dispositif de sécurité 10, qui transmet la force de recul de la bielle 3 sur l'organe de fermeture:4ly est ménagé à- l'extrémité d'entraînement de l'élément 6 extensible longitudinalement. La limitation de course s'obtient de façon variable à l'aide du manchon fileté 9. Referring to Figure 2, the housing 1, the closure member 4, the linear guide device 5, are arranged such that at the complete opening of the closure member 4, a second stop 8 'operates as a sealing device to protect the crank drive device 2 against possible influences of the fluid flowing through the valve. A safety device 10, which transmits the recoil force of the connecting rod 3 on the closing member: 4ly is provided at the drive end of the element 6 extendable longitudinally. Stroke limitation is obtained variably using the threaded sleeve 9.

En référence à la figure 3, le moteur d'entraînement 11 est monté directement sur le flasque de montage 12. Le premier palier 13 qui constitue également un dispositif d'étanchéification, est monté dans une poche du boîtier, ménagée à angle droit par rapport à l'axe de déplacement de l'organe de fermeture 4, ce qui le protège également contre les influences ou les attaques du média en circulation à travers la soupape. Le second palier 14 destiné à empêcher les déformations et à renforcer le force de verrouillage, se trouve dans une seconde poche similaire quoique non ouverte du boîtier, disposée latéralement du côté opposé par rapport à la première poche. Referring to Figure 3, the drive motor 11 is mounted directly on the mounting flange 12. The first bearing 13 which also constitutes a sealing device, is mounted in a pocket of the housing, formed at right angles to relative to the axis of movement of the closure member 4, which also protects it from the influences or attacks of the media flowing through the valve. The second bearing 14 intended to prevent deformation and to reinforce the locking force, is located in a second similar pocket, although not open, of the housing, arranged laterally on the opposite side with respect to the first pocket.

L'organe de fermeture peut bien entendu présenter un dispositif de fixation 15 de forme quelconque. Par exemple, il peut être adapté pour permettre un mouvement rotatif ou pendulaire d'un organe de verrouillage 16. The closure member can of course have a fixing device 15 of any shape. For example, it can be adapted to allow a rotary or pendulum movement of a locking member 16.

Le fonctionnement du dispositif sera décrit plus en détail ci-dessous en référence aux-figures. Lorsque le dispositif d'entraînement à manivelle 2 est entraîné en rotation, la bielle 3 est poussée en direction de la butée d'extrémité 8. Dès que la force de réaction devient efficace, la force d'appui qui est exercée par l'élément extensible longitudinalement 6 augmente pour éviter un amoindrissement involontaire de cette force d'appui. Le retrait de l'organe de fermeture 4 de la butée d'extrémité 8 est par contre facilité par l'intervention de l'élément 6. Par une construction appropriée du dispositif de guidage rectiligne 5, pour un dispositif d'étanchéité arrière 8', la construction de l'élément extensible longitudinalement 6 est adaptée pour permettre également l'armement du ressort en vue d'une action efficace sur le dispositif d'étanchéification arrière.La force de traction exercée par la bielle 3 agit alors en particulier sur le dispositif de sécurité 10 en entraînant l'élément de guidage rectiligne 5. The operation of the device will be described in more detail below with reference to the figures. When the crank drive device 2 is rotated, the connecting rod 3 is pushed towards the end stop 8. As soon as the reaction force becomes effective, the bearing force which is exerted by the element longitudinally extensible 6 increases to avoid an involuntary weakening of this support force. The withdrawal of the closure member 4 from the end stop 8 is however facilitated by the intervention of the element 6. By an appropriate construction of the rectilinear guide device 5, for a rear sealing device 8 ' , the construction of the longitudinally extendable element 6 is adapted to also allow the arming of the spring for an effective action on the rear sealing device. The traction force exerted by the connecting rod 3 then acts in particular on the safety device 10 by driving the rectilinear guide element 5.

Le fait de prévoir un dispositif d'entraînement à manivelle, où l'axe du moteur d'entraînement est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la soupape, présente l'avantage de protéger le moteur contre des échauffements exagérés, en particulier pour des soupapes dont le corps est à température élevée. Le flasque de montage 12 permet la mise en place d'un premier palier 13, de l'entraînement à manivelle 2 et d'un second palier 14. Les faibles distances d'appui et les longueurs réduites de levier des pièces en mouvement, permettent une construction extrêmement simplifiée. Un certain surdimensionnement n'a qu'une importance relative et permet, pour un encombrement général modeste, d'adapter le dispositif à différentes applications pour lesquelles les forces mises en oeuvre peuvent être différentes La forme de réalisation du dispositif de fixation 15 ménagé à l'extrémité libre de l'organe de fermeture 4, permet des couplages variables avec des organes de verrouillage appropriés 16.The fact of providing a crank drive device, where the axis of the drive motor is perpendicular to the longitudinal axis of the valve, has the advantage of protecting the motor against exaggerated overheating, in particular for valves whose body is at high temperature. The mounting flange 12 allows the installation of a first bearing 13, the crank drive 2 and a second bearing 14. The short support distances and the reduced lengths of lever for the moving parts, allow an extremely simplified construction. A certain oversizing is only of relative importance and allows, for a modest overall size, to adapt the device to different applications for which the forces used may be different. The embodiment of the fixing device 15 arranged at the the free end of the closure member 4 allows variable couplings with appropriate locking members 16.

Grâce à la coopération du dispositif d'entraînement 2 et de l'élément 6 extensible longitudinalement, la présente invention permet de pallier les principaux inconvénients des dispositifs d'entraînement à manivelle connus, par exemple de réduire l'encombrement en hauteur, de supprimer les presse-étoupes, fragiles, et d'abaisser les coûts de fabrication, tout en augmentant sensiblement le domaine d'utilisation des entraînements à manivelle. Thanks to the cooperation of the drive device 2 and the longitudinally extendable element 6, the present invention overcomes the main drawbacks of known crank drive devices, for example reducing the overall height, eliminating the cable glands, fragile, and lower manufacturing costs, while significantly increasing the field of use of crank drives.

Claims

1. Device for driving valves, slides, adjusting members, comprising an adjusting motor, a crank transmission, a mounting flange and a sliding closing member in the direction of an end stop, arranged at the inside the housing, said closing member being operatively linked to the adjustment motor by means of the crank transmission, in which the crank transmission is supported by a bearing housed in the mounting flange, characterized in that

the crank drive 2 is supported in the housing by a second bearing 14, disposed at the end of the crankshaft; and

in that between the connecting rod 3 and the closure member 4 there is mounted an extensible element 6 capable of being tensioned.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that between the connecting rod 3 and the extensible element 6, a linear guide device 5 is provided in the direction of the main axis of the closing member 4.

3. Drive device according to claim 2, characterized in that

the closure member 4 has a second sealing surface 9, effective at the rear of the valve and disposed along the drive edge of the linear guide device 5; and

in that the end stop 8 can be subjected, when the closing member 4 is fully open to the load exerted by the tensioning installation 7, to a complementary closing force.