FR2515774A1 - Actionneur de vanne, ensemble a vanne et actionneur et procede pour faire tourner une vanne spherique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ACTIONNEUR DE VANNE A PRESSION DE FLUIDE, DU TYPE COMMANDANT LES MANOEUVRES D'UNE VANNE SPHERIQUE. IL COMPORTE UN ENSEMBLE 108 A PISTON DESTINE A DEPLACER AXIALEMENT UN ARBRE 34 DE COMMANDE QUI PEUT EGALEMENT TOURNER ET QUI EST RELIE A LA TIGE 32 DE LA VANNE. UN DISPOSITIF 124 DE VERROUILLAGE DE L'OBTURATEUR SPHERIQUE PEUT SE DEPLACER AXIALEMENT AFIN DE MODIFIER LA POSITION D'ACTIONNEMENT DE L'ARBRE 34 POUR RATTRAPER L'USURE DES ELEMENTS INTERNES DE LA VANNE. DOMAINE D'APPLICATION: COMMANDE DE VANNES SPHERIQUES ET AUTRES.

Description

L'invention concerne d'une manière générale les dispositifs

d'actionnement, et plus particulièrement des actionneurs de vannes destinés à des vannes du type sphérique. Des vannes du type sphérique, telles que celles fabriquées par la firme Orbit Valve Company, de Little Rock, Arkansas, E U A, comprennent un corps principal à

l'intérieur duquel est monté centralement, sur des tou-

rilions, un obturateur sphérique destiné à commander

l'écoulement d'un fluide dans un canal central En posi-

tion de fermeture, une surface annulaire d'étanchdité, présentée par l'obturateur sphérique, est appliquée en contact étanche contre une bague d'étanchéité montée dans

le corps principal Pour faire passer la vanne en posi-

tion d'ouverture, on fait tourner l'obturateur sphérique sur 90 de manière qu'un canal, réalisé à travers l'obtus rateur, se place en alignemient avec le canal du corps principal. Une tige de vanne, dont une ex:tramité est reliée à l'obturateur sphérique, est: montée à llintérieur d'un chapeau de la vanne et est utilisée pour commander la manoeuvre de cette dernière La tige est associée à un mécanisme a canme de manière qu'un mou-emient axial de cette tige produise un mouvement correspondant de rotation

de ladite tige Un mouvement ascendant de la tige, accom-

pagné d'un mouvement correspondant de rotation de cette

même tige, provoque un pivotenent de la surface d'etan-

chéité de l'obturateur sphérique afin qu'elle s'éloigne de la bague d'étanchéité et que l'obturateur sphérique tourne sur 90 dans un premier sens pour ouvrir la vanne, tandis qu'un mouvement descendant de la tige fait tourner l'obturateur sphérique sur 90 pour le ramener dans sa position de fermeture tandis qu'une surface de rampe, formée sur l'extrémité inférieure de la tige, bloque par

coincement la surface d'étanchéité de l'obturateur sphé-

rique en contact étroit avec la bague d'étanchéité.

Bien que le type décrit ci-dessus de vanne sphérique s'avère satisfaisant, un problème peut se poser au bout d'une certaine période d'utilisation de la vanne sphérique Ce problème est dû à l'usure de la surface de la rampe située à l'extrémité de la tige qui est utilisée pour coincer la surface annulaire d'étanchéité de l'obtu-

rateur sphérique en contact étroit avec la bague d'étan-

chéité Au bout d'un certain temps, cette surface devient usée à un point tel que, si la position basse d'arrêt de la tige n'est pas convenablement réglée, on n'obtient pas

de joint étanche De plus, les manoeuvres répétées provo-

quent des compressions et des usures du siège qui néces-

sitent de prolonger vers le bas le mouvement axial de la tige. Un problème se pose lorsqu'un actionneur du

type à verrouillage, connu dans l'art antérieur, est uti-

lisé sur une telle vanne La conception de la vanne néces-

site que le point bas d'arrêt de l'actionneur corresponde

à l'arrivée en appui sur l'obturateur sphérique lui-même.

Cependant, l'actionneur à verrouillage indiqué ci-dessus exige que la butée d'arrêt vers le bas soit incorporée

dans la vanne pour permettre un faible jeu libre en posi-

tion de verrouillage Ce jeu libre peut avoir pour effet de soulever l'obturateur de son siège Dans ces cas, le dispositif d'actionnement doit généralement être réglé à la main pour positionner la butée d'arrêt vers le bas de la tige de la vanne de manière qu'un joint satisfaisant soit obtenu Si l'obturateur sphérique de la vanne est disposé dans une chambre souterraine, ce réglage n'est pas pratique De plus, l'utilisation d'un tel actionneur exige

de vérifier périodiquement ce réglage.

L'invention concerne donc un actionneur de vanne

automatique destiné aux vannes du type à obturateur sphé-

rique, décrit ci-dessus, qui comprend un dispositif destiné à régler automatiquement la tige de la vanne en position

de verrouillage afin de rattraper une variation de la posi-

tion basse d'arrêt de la vanne par suite de l'usure des

61 ments internes de celle-ci.

L'ensemble à actionneur de vanne comprend un corps Un arbre d'actionnement est monté de façpn à pouvoir exécuter un mouvement axial limité par rapport au corps et une extrémité de cet arbre est reliée à la tige de la vanne pour commander l'actionnement de cette dernière Un ensemble a piston est monté à l'intérieur du corps et destiné à déplacer l'arbre d'actionnement dans un premier sens vers une position d'actionnement pour fermer la vanne et en sens opposé, vers une position

de repos pour ouvrir la vanne -

Conformément à l'invention, l'actionneur de vanne comporte un dispositif réglable de verrouillage

destiné à maintenir la vanne en position de fermeture.

Le dispositif de verrouillage comprend un verrou destiné

à s'enclencher avec un épaulement formé sur l'arbre d'ac-

tionnement pour définir la position actionnée de cet arbre Le dispositif de verrouillage règle automatiquement

la position du verrou pour rattraper l'usure de la sur-

face de la rampe présentée par la tige de la vanne et du

siège de la vanne.

Cette caractéristique de réglage est obtenue par accouplement du dispositif de verrouillage au corps

au moyen d'un élément à encliquetage monté pour se dépla-

cer axialement de façon sélective par rapport au corps.

L'élément d'encliquetage comporte plusieurs bras espacés circonférentiellement, mobiles radialement, sur chacun desquels est formée une série de nervures annulaires extérieures parallèles qui coopèrent avec des nervures

annulaires intérieures parallèles formées dans le corps.

Les nervures sont réalisées de manière à avoir une section droite similaire à celle de filets du type trapézoïdal droit pour permettre un mouvement axial sélectif du dispositif de verrouillage dans un premier sens, tout en empêchant tout mouvement axial de ce dispositif de verrouillage en sens opposé Lorsque la surface de la rampe de la tige de la vanne s'use, le dispositif de verrouillage descend sélectivement par action d'encliquetage en réponse aux mouvements axiaux successifs de l'ensemble

à piston.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, montrant un actionneur de vanne à pression de fluide selon l'invention, monté sur le dessus d'une vanne associée de type sphérique de l'art antérieur;

la figure 2 est une coupe longitudinale par-

tielle, à échelle agrandie, montrant comment l'obturateur sphérique est monté dans la vanne de l'art antérieur représentée sur la figure 1;

la figure 3 est une coupe longitudinale par-

tielle à échelle agrandie de l'actionneur de vanne de la figure 1 dont l'arbre de commande est en position basse d'actionnement;

la figure 4 est une coupe longitudinale par-

tielle, à échelle agrandie, montrant comment le dispositif de verrouillage de la figure 3 est accouplé au corps de l'actionneur;

la figure 5 est une coupe longitudinale par-

tielle, analogue à celle de la figure 3, mais montrant les positions de l'ensemble à piston et de l'arbre de

commande alors que l'ensemble à piston commence à stéle-

ver; et la figure 6 est une coupe analogue à celle de la figure 5, mais montrant l'ensemble à piston et l'arbre

de commande en position haute d'actionnement.

La figure 1 représente un actionneur 10 de vanne à fluide selon l'invention, placé sur le dessus d'une vanne 12 du type sphérique L'actionneur 10 de vanne reçoit des

signaux de commande fluidiques de lignes 14 et 16 pour -

commander l'actionnement de la vanne 12.

La vanne sphérique 12 peut être du type fabriqué par la firme Orbit Valve Company, Little Rock, Arkansas, E.U A La vanne 12 comporte un corps principal 18 au descendant de la tige 32 provoque une rotation de cette

tige sur 90 pour la ramener dans sa position de ferme-

ture. La figure 2 est une coupe montrant plus en détail comment l'obturateur sphérique 20 est monté Ai l'in- térieur du corps principal 18 Lorsque l'obturateur 20 est en position de fermeture, comme montré sur la figure 2, sa surface annulaire 20 a d'étanchéité est maintenue en contact étanche avez une surface annulaire complémentaire

24 a d'étanchéité formée sur la bague 24 d'étanchéitoé.

L'extrémité supérieur de l'obturateur sphérique 20 pré-

sente une ouverture 20 b dans l'extrémité supérieure de laquelle sont montées deux broches horizontales parallèles et espacées 40 et 42 L'extrémité inférieure de la tige 32 fait saillie vers le bas de la bague 36 et passe dans l'ouverture 20 b L'extrémité inférieure de la tige 32 comporte deux parties planes parallèles et opposées 32 c et 32 d qui sont espacées d'une distance sensiblement égale

à l'ouverture fermée entre les broches 40 et 42 Les par-

ties planes 32 c et 32 d s'étendent vers le haut pour for-

mer deux surfaces en rampes parallèles 32 e et 32 f, respec-

tivement L'extrémité inférieure de l'obturateur sphérique comporte un tourillon 20 c qui est logé dans un palier 44 en forme de coupelle monté dans un évidement 45 ménagé

dans l'extrémité inférieure du corps principal 18.

Comme mentionné précédemment, sur les figures 1

et 2, la vanne 12 est représentée avec l'obturateur sphé-

rique 20 en position de fermeture Dans cette positionr la tige 32 est placée en position basse de manière que les surfaces en rampes 32 e et 32 f situées à l'extrémité inférieure de la tige 32 fassent pivoter l'obturateur sphérique 20 autour du tourillon 20 c pour serrer l'une contre l'autre les surfaces 20 a et 24 a d'étanchéité et réaliser ainsi un joint étanche Lorsque l'on souhaite amener l'obturateur sphérique 20 en position d'ouverture, on fait monter la tige 32 de manière que l'obturateur 20 s'éloigne d'abord en pivotant de la bague 24 d'étanchéité, centre duquel est logé un obturateur sphérique 20 destiné à commander l'écoulement d'un fluide dans un canal central 22 Dans sa position de fermeture telle que montrée sur les figures 1 et 2, une surface annulaire 20 a d'étanchéité, formée sur l'obturateur sphérique 20, est appliquée en contact étanche contre une bague 24 d'étanchéité montée

à l'intérieur du corps principal 18, autour du canal 22.

Pour amener la vanne en position d'ouverture, on fait tourner l'obturateur sphérique 20 sur 90 de manière-qu'un canal central 26, formé à travers cet obturateur 20, soit aligné avec le canal 22 Le corps principal 18 comporte, à ses extrémités, des brides 18 a de montage qui présentent chacune plusieurs trous 18 b espacés périphériquement pour

permettre la fixation à un conduit de fluide (non repré-

senté).

La vanne 12 comporte également un chapeau 28 comprenant une partie inférieure 28 a formant bride qui est fixée sur l'extrémité supérieure du corps principal 18 par

plusieurs boulons 30 Le chapeau 28 comporte une bride supé-

rieure 28 b qui est utilisée pour le montage fixe de l'ac-

tionneur 10 sur la vanne 12 Une tige 32 de vanne s'étend longitudinalement à travers le chapeau et comporte un tronçon supérieur fileté 32 a qui est relié à l'extrémité inférieure d'un arbre 34 de commande de l'actionneur 10, et l'extrémité inférieure de cette tige passe dans une

bague 36 disposée dans l'extrémité inférieure du chapeau 28.

La tige 32 de la vanne est montée à l'intérieur

du chapeau 28 afin de pouvoir exécuter des mouvements limi-

tés dans la direction axiale et en rotation, sous la com-

mande d'une rainure 32 b de came formée dans la tige 32 et coopérant avec un doigt 38 de came vissé dans la paroi latérale du chapeau 28 et avançant radialement dans la rainure 32 b de came Comme décrit ci-après, un mouvement ascendant de la tige 32 provoque, en coopération avec l'action de came se produisant entre la rainure 32 b et le doigt 38, une rotation de la tige sur 90 dans un premier sens pour ouvrir la vanne 12, tandis qu'un mouvement

puis qu'il tourne sur 90 afin que le canal 26 le traver-

sant s'aligne sur le canal 22 du corps principal 18.

Comme mentionné précédemment, l'un des problèmes associés aux vannes de type sphérique, actionnées comme décrit ci-dessus, est que, au bout d'une certaine période d'utilisation, la surface 32 e en rampe de l'extrémité inférieure de la tige 32 s'use suffisamment pour que la surface d'étanchéité 20 a de l'obturateur 20 ne s'applique plus étroitement contre la bague 24 d'étanchéité Par

conséquent, il est souhaitable de prévoir des moyens per-

mettant de rattraper toute usure de la surface 32 e en rampe et des joints 24 lorsque la tige 32 est ex position la plus basse, tout en empêchant tout mouvement libre vers le haut

de l'actionneur en position de verrouillage.

La figure 3 est une demi-coupe longitudinale de l'actionneur 10 de vanne à fluide de la figure 1 qui, comme décrit ci-après, comporte un dispositif de réglage automatique de la tige 32 de la vanne en position la plus basse de verrouillage afin de rattraper toute usure apparaissant sur la surface en rampe 32 e L'actionneur 10 comprend un

corps principal 60 constitué d'une boîte cylindrique supe-

rieure 62 et d'une partie inférieure 64 de corps de verrou.

L'arbre 34 de commande est monté de façon a pouvoir tourner

et effectuer un mouvement axial limité dans le corps prin-

cipal 60.

La botte cylindrique 62 du corps principal 60 comprend une plaque supérieure 66 et une plaque inférieure 68 qui sont maintenues parallèles entre elles au moyen d'une paroi cylindrique extérieure 70 Une bride annulaire supérieure 72 est utilisée avec plusieurs boulons 74

espacés circonférentiellement pour serrer la paroi cylin-.

drique 70 sur la plaque supérieure 66 De même, une bride

annulaire inférieure 76 est utilisée avec plusieurs bou-

lons 78 espacés circonférentiellement pour serrer l'extré-

mité inférieure de la paroi cylindrique 70 sur la plaque inférieure 68 Les deux plaques supérieure et inférieure 66 et 68 présentent des trous taraudés destinés à recevoir des raccords filetés 80 et 82 pour le branchement de conduites 14 et 16, respectivement, de commande par fluide. Une tête 84, réglable axialement et présentant une surface inférieure 84 a, est montée sur la plaque supé-

rieure 66 au moyen de plusieurs goujons filetés 86 espa-

cés circonférentiellement et d'écrous associés 88 de blocage.

La tête 84 présente une surface annulaire intérieure 84 b de palier contre laquelle l'extrémité supérieure de l'arbre 34 peut coulisser de façon étanche La tête 84 comporte également plusieurs goupilles creuses 90 de

verrouillage qui sont rappelées radialement vers l'inté-

rieur par un ressort 91 de compression Les goupilles 90 de verrouillage sont fixées à la tête 84 au moyen d'une

plaque 92 et de plusieurs organes filetés 93 de fixation.

Comme décrit ci-après, les goupilles 90 de verrouillage sont utilisées pour maintenir l'arbre 34 de commande dans

sa position la plus haute.

La plaque inférieure 68 est fixée au corps infé-

rieur 64 de verrouillage au moyen d'une bague 94 de blocage,

filetée intérieurement, qui est vissée sur un tronçon com-

plémentaire 64 a, fileté extérieurement, de la paroi exté-

rieure du corps 64 La liaison vissée-entre la bague 94 de blocage et le corps 64 est serrée pour brider fixement les parties du corps 64 et de la plaque inférieure 68 se

chevauchant Le corps 64 présente, à son extrémité infé-

rieure, une surface annulaire intérieure 64 b de palier

contre laquelle peut coulisser de manière étanche l'extré-

mité inférieure de l'arbre de commande.

L'extrémité inférieure du corps 64 de verrouil-

lage est reliée à un adaptateur 96 par vissage indiqué en 96 a L'adaptateur 96 s'étend vers le bas et il présente

plusieurs trous taraudés 96 b, espacés circonférentielle-

ment et destinés à recevoir des boulons filetés 98 Ces derniers passent dans des trous ménagés dans la bride supérieure 28 b de la vanne 12 et ils constituent un moyen de montage fixe du corps principal 60 de l'actionneur 10

sur le chapeau 28 de la vanne 12.

L'arbre 34 comporte un tronçon supérieur 100 qui

est relié à un tronçon inférieur 102 par une liaison vis-

sée 10 Oa Deux broches radiales 104 de blocage, disposées perpendiculairement, passent dans des trous menagés res- pectivement dans les tronçons supérieur et inférieur de l'arbre pour empêcher toute rotation relative entre ces deux tronçons Le tronçon inférieur 102 de l'arbre

présente un trou taraude 102 a destiné a recevoir le tron-

çon extérieur fileté 32 a formé sur l'extrémité supérieure de la tige 32 de la vanne Une rondele 105 de blocage est

disposée à l'extrémité supérieure de la tige 32 pour blo-

quer fixement cette dernière dans le tronçon inférieur 102.

Plusieurs vis 106 de blocage traversent la paroi latérale du tronçon inférieur 102 et pénètrent dans le trou taraudé

102 a pour porter fixement co_:ntre la tige 32.

Un ensiemble 108 à piston est monté de façon à

pouvoir exécuter un mouvement axial dans le corps cylin-

drique 62 et il délimite une chambre supérieure 110 de

pression et une chambre inférieure 112 de pression.

L'ensemble 108 comprenïd un piston 114 qui est monté fixe-

ment sur un manchon 116 de support qu'il entoure au moyen d'une bague 118 de blocage, filetée intérieurement, montée sur un tronçon complémentaire 116 a, fieté extérieurement, du manchon 116 Une vis 120 de blocage est vissée dans la bague 118 de blocage et serrée pour e-pûcher le desserrage de cette bague 118 Le manchon 116 présente une extrémité supérieure dans laquelie est ménag 6 e une gorge annulaire extérieure 116 b, et une extrémité inférieure ayant une surface annulaire extérieure 116 c qui s'étend vers le haut et vers l'intérieur pour former une surface inclinée

116 d.

L'ensemble 108 à piston est accouplé par une liaison à chemin perdu à l'arbre 34 pour permettre un mouvement axial limité de l'ensemble 108 le long de

l'arbre 34 de commande La limite supérieure de ce mouve-

ment axial est définie par une bague 122 de butée qui est montée fixement sur le tronçon supérieur 100 de l'arbre

34 et qui comporte un épaulement inférieur 122 a s'enclen-

chant avec un épaulement supérieur annulaire intérieur

116 e formé dans l'extrémité supérieure du manchon 116.

La limite inférieure du mouvement axial est définie par une surface supérieure 102 b du tronçon inférieur 102 qui s'enclenche avec l'extrémité inférieure 116 f du manchon 116 Bien que non représenté sur les dessins, il peut être souhaitable d'établir une surface d'appui entre la bague 122 de butée et l'épaulement supérieur 116 e et entre l'extrémité inférieure 116 f et la surface supérieure 102 b

pour faciliter le mouvement simultané de rotation de l'ar-

bre 34.

Un dispositif inférieur 124 de verrouillage est monté dans le corps 64 de verrouillage et est utilisé pour maintenir l'arbre 34 de commande dans sa position la plus

basse Le dispositif 124 de verrouillage comprend un élé-

ment annulaire ou une douille 126 d'encliquetage dont la

partie en forme de manchon est fixée à l'extrémité supé-

rieure d'un corps cylindrique 128 à segments de verrouil-

lage au moyen d'organes filetés 130 de fixation Un res-

sort hélicoïdal 132 de compression porte par son extré-

mité inférieure contre l'extrémité inférieure du corps 64 de verrouillage et par son extrémité supérieure contre un épaulement 129 du corps 128 à segments de verrouillage afin de tendre à déplacer ce corps 128 et la douille 126

vers le haut.

Le corps 128 à segments de verrouillage est destiné à recevoir plusieurs segments 134 de verrouillage, espacés circonférentiellement, mobiles radialement et

rappelés radialement vers l'intérieur par plusieurs res-

sorts hélicoïdaux 136 de compression Les segments 134

de verrouillage comportent un épaulement annulaire infé-

rieur 134 a qui empêche l'arbre 34 de s'élever lorsque des

forces de sollicitation sont appliquées par l'intermé-

diaire de la tige 32 de la vanne L'épaulement 134 a porte contre un épaulement annulaire supérieur 102 c formé dans l'extrémité supérieure du tronçon inférieur 102 de l'arbre 34 afin de maintenir ce dernier dans sa position la plus

basse Les extrémités supérieures des segments 134 présen-

tent des surfaces inclinées 134 b qui s'étendent vers le bas jusqu'à des parties annulaires intérieures 134 c Un manchon 138 de blocage est positionné dans un tronçon de diamètre réduit du corps 128 a segments de verrouillage et ce manchon est sollicité vers le haut par un ress Qrt

de compression.

Conformément à la présente invention, l'action-

neur 10 de vanne comporte un dispositif destiné à régler la position axiale de l'épaulement 134 a du dispositif de verrouillage pour établir la position verrouillée la plus

basse de l'arbre 34 de commande Ce dispositif est repré-

senté en coupe à échelle agrandie sur la figure 4 qui montre comment les bras de i'élément ou de la douille 126

d'encliquetage sont accouplés au corps 64 de verrouillage.

La douille 126 comporte plusieurs bras 126 a espacés cir-

conférentiellement, s'étendant vers le bas, mobiles radia-

lement et dont les extrémités inférieures 126 b présentent une série de nervures annulaires parallèles extérieures 126 c qui coopèrent avec des nervures annulaires parallèles intérieures 64 c formées sur la paroi intérieure du corps 64 pour empêcher tout mouvement vers le haut de la douille 126 par rapport au corps 64 Comme montré sur la figure 4, chacune des nervures 126 c et 64 c présente une section droite similaire à celle d'un filet de section en trapèze rectangle Les surfaces inclinées 126 d des nervures 126 c et les surfaces inclinées 64 d des nervures 64 c permettent un mouvement sélectif vers le bas des bras 126 a de la douille par rapport au corps 64, tandis que les surfaces sensiblement horizontales 126 e et 64 e des nervures 126 c et 64 c, respectivement, empêchent tout mouvement vers le haut de la douille 126 par rapport au corps 64 ' Comme décrit ci-après, dans le cas o la surface en rampe 32 e située à l'extrémité inférieure de la tige 32 de la vanne s'est usée suffisamment pour que l'obturateur sphérique 20 ne se bloque plus étroitement contre la

bague 24 d'étanchéité, le mouvement de descente de l'ensem-

ble 108 à piston pour ramener la vanne vers la position de fermeture provoque un mouvement d'encliquetage vers le bas du dispositif de verrouillage, réglant ainsi la position d'arrêt vers le bas du dispositif de verrouillage et permettant à l'obturateur sphérique 20 de se bloquer

étroitement contre la bague 24 d'étanchéité.

La figure 3 représente l'actionneur 10 de vanne selon l'invention dont l'arbre 34 de commande est dans sa position la plus basse de manière que la vanne sphérique 12 soit fermée L'arbre 34 est maintenu dans sa position la plus basse par l'entrée en contact de l'épaulement annulaire supérieur 102 c de l'arbre 34 de commande avec

les parties épaulées 134 a des segments de verrouillage 134.

Lorsque l'on souhaite ouvrir la vanne sphérique, l'arbre 34 de commande est déplacé vers sa position haute par l'application de la pression d'un fluide au moyen de la conduite 16 dans la chambre inférieure 112 de pression, contre la face inférieure du piston 114, afin de pousser l'ensemble 108 à piston vers le haut Lorsque l'ensemble 108 est déplacé vers le haut, la surface inclinée 116 d

située à l'extrémité inférieure du manchon 116 porte con-

tre les surfaces inclinées 134 b des segments 134 de

verrouillage et oblige ces segments à se déplacer radiale-

ment vers l'extérieur pour comprimer les ressorts 136.

Lorsque l'épaulement supérieur 116 e du manchon 116 porte contre la bague 122 de butée portée par l'arbre 34, ce

dernier commence à s'élever avec l'ensemble 108 à piston.

Comme représenté sur la figure 5, pendant le

mouvement initial de montée de l'arbre 34, la surface annu-

laire extérieure 116 c du manchon 116 porte contre les parties annulaires intérieures 134 d des segments 134 de verrouillage et maintient ces segments de verrouillage radialement vers l'extérieur tandis que le manchon 138 de blocage suit le tronçon inférieur de l'arbre 34 vers le haut et vient porter contre l'épaulement inférieur 134 a

et les surfaces 134 e de l'extrémité inférieure des seg-

ments 134 Le manchon 138 de blocage continue de mainte-

nir les segments 134 de verrouillage dans leur position extérieure jusqu'à ce que l'arbre 34 de commande soit déplacé vers le bas pour dégager le manchon 138 des seg-

ments 134.

La pression d'un fluide appliquée à la face inférieure de l'ensemble 18 o à piston continue de faire monter l'arbre 34 de corande Lorsque l'arbre 34 ce déplace vers le haut, il tourne également par suite de l'action de came se produisant entre la broche 38 et la rainure 32 b et il aaine l'obturateur sphérique 20 de la vanne 12 dans sa position d'ouverture Le mouvement ascendant de l'ensemble 108 à piston se poursuit jusqu'à ce que la surface supérieure du piston 114 porte contre

la surface inférieure 84 a de la tte 84 Lorsque l'ensem-

ble à piston a atteint sa position la plus haute, coime montré sur la figure 6, la broche 90 de verrouillage est

logée dans la gorge annulaire 11 ib formée dans le man-

chon 116 S'il faut poursuivre le mouvement de montée de l'ensemble 108 à piston et de l'arbre 34, la tête 84 peut

être réglée en conséquence.

La vanne 12 peit être ramen Ce dans sa position de fermeture par élimination de la pression du fluide

dans la chambre inférieure 112 et application de la pres-

sion du fluide à la chambre supérieure 110 par l'inter-

médiaire de la conduite 14 pour faire descendre l'ensem-

ble 108 à piston Lorsque l'ensemble 108 à piston descend, l'extrémité inférieure 116 f du manchon 116 porte contre la surface supérieure 102 b de l'arbre 34 pour obliger ce dernier à descendre Simultanément, l'arbre 34 tourne sur 90 pour amener l'obturateur sphérique en position

de fermeture.

Lorsque l'épaulement inférieur 102 d porte contre le manchon 138 de blocage, ce dernier est abaissé à force tandis que le ressort 140 est comprimé Lorsque le manchon 138 est dégagé des segments 134, ces derniers I sont déplacés à force radialement vers l'intérieur par les

ressorts 136 pour revenir vers les positions de verrouil-

lage montrées sur la figure 3 A ce moment, une force est exercée vers le bas par l'ensemble 108 à piston sur le dispositif 124 de verrouillage par suite de l'entrée en

contact de la bague 118 de blocage avec l'extrémité supé-

rieure de la douille 126 Si cette force descendante est suffisante pour vaincre la force ascendante combinée exercée sur le dispositif 124 de verrouillage par le res-

sort 132 et par l'arbre 34 de commande, le dispositif 124 de verrouillage descend par un mouvement d'encliquetage en déplaçant momentanément les bras 126 a de la douille radialement vers l'intérieur et vers le bas afin que les nervures 126 c s'enclenchent avec le jeu inférieur suivant

de nervures 64 c Par conséquent, les épaulements infé-

rieurs 134 a, qui assument la fonction du verrou pour l'arbre 34 de commande, sont réglés vers le bas de manière que l'obturateur sphérique de la vanne 12 soit bloqué sous une force suffisante contre la bague 24 d'étanchéité, même en cas de perte de la pression de fluide dans la chambre 110 Le ressort 132 empêche des

chocs brusques, appliqués au dispositif 124 de verrouil-

lage, de faire descendre ce dernier, par un mouvement

d'encliquetage, sur une distance supérieure à celle néces-

saire pour établir un petit jeu entre les éléments 134 a et

102 c.

Fondamentalement, le réglage axial du dispositif 124 de verrouillage est exécuté en fonction de l'usure des surfaces de travail des éléments internes de l'ensemble à vanne Dans la vanne 12 du type sphérique montrée sur les figures 1 et 2, l'usure apparaît principalement sur la

surface en rampe 32 e, bien que d'autres parties fonction-

nelles de la vanne telles que la broche 40, la surface 20 a et la bague 24 d'étanchéité, soient également soumises à

l'usure Lorsque ces surfaces de travail s'usent, le dis-

positif 124 de verrouillage est réglé automatiquement vers le bas par le mouvement de commande de l'ensemble 108 à

piston afin de rattraper l'usure des éléments de la vanne.

Bien que l'actionneur de vanne à verrouillage

réglable selon l'invention ait été décrit dans une appli-

cation particulière à une vanne du type sphérique, il convient de noter que l'actionneur de vanne peut également être utilisé avec d'autres types d'ensembles à vannes nécessitant un réglage de la position de travail d'un

arbre de commande afin de rattraper l'usure interne des elé-

ments de l'ensemble à vanne Il convient également de noter que, dans certains cas, il peut être souhaitable d'utiliser une variante, par exemple un mécanisme à vis

et billes et encliquetage, pour assurer le réglage automa-

tique de la position de travail de l'actionneur.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'actionneur de vanne décrit et

représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

REVENDI CATIONS

1 Actionneur de vanne destiné à actionner un ensemble à vanne, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 64 >, un arbre ( 34) de commande monté de manière à pouvoir se déplacer axialement par rapport au corps, des

moyens destinés à déplacer l'arbre axialement dans un pre-

mier sens vers une position d'actionnement, un dispositif ( 124) de verrouillage, des moyens montés sur l'arbre de

commande pour s'enclencher avec le dispositif de verrouil-

lage dans ladite position d'actionnement, et des moyens de montage du dispositif de verrouillage permettant un mouvement axial choisi par rapport au corps, les moyens de montage réagissant aux moyens déplaçant l'arbre en déplaçant axialement le dispositif de verrouillage par

rapport au corps dans ledit premier sens lors d'un change-

ment de ladite position d'actionnement.

2 Actionneur de vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de montage comprennent un dispositif ( 126) d'encliquetage qui permet un mouvement

axial sélectif du dispositif de verrouillage dans le pre-

mier sens et empêche tout mouvement axial du dispositif

de verrouillage en sens opposé.

3 Actionneur de vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de montage comprennent une douille ( 126) destinée à supporter le dispositif de verrouillage et comportant au moins un bras axial ( 126 a)

mobile radialement et portant des éléments ( 126 c) d'en-

cliquetage, le corps comportant une série de dents axia-

les ( 64 c) qui peuvent s'enclencher avec les éléments

d'encliquetage pour permettre à la douille et au disposi-

tif de verrouillage de se déplacer axialement par effet

d'encliquetage dans ledit premier sens.

4 Actionneur de vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de montage comprennent une douille ( 126) destinée à supporter le dispositif de verrouillage et comportant au moins un bras ( 126 a) mobile radialement et portant une première série de nervures annulaires parallèles ( 126 c) destinées à s'enclencher avec une seconde série complémentaire de nervures annulaires

parallèles ( 64 c) formées sur le corps, chacune des premiè-

res nervures présentant une surface inclinée ( 126 d) qui porte contre une surface inclinée correspondante ( 64 d) de l'une, correspondante, desdites secondes nervures pour permettre à la douille et au dispositif de verrouillage de se déplacer axialement, par effet d'encliquetage, dans le premier sens, chacune des premir es nervures présentant également une surface plane ( 26 Se) qui est à peu près perpendiculaire à l'axe de l'arbre de commande et qui est

destinée à entrer en contact avec une surface plane corres-

pondante ( 64 e) de l'une, correspondante, desdites secondes nervures pour empêcher tort mouvement axial de la douille

et du dispositif de verrouillage en sens oppose.

Actionneur de vanne selon l'une des revendi-

cations 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte un clé-

ment < 132) qui tend à déplacer la douille axialement dans

ledit sens opposé.

6 Actionneur de vanne selon la revendication 1,

caractérisé en ce que les moyens déplaçant l'arbre com-

prennent un ensemble à piston ( 108) accouplé à l'arbre de

commande et monté de façon à pouvoir se déplacer axiale-

ment à l'intérieur du corps, l'ensemble à piston réagissant à une source de pression de fluide pour déplacer l'arbre

axialement dans le premier sens.

7 Ensemble à vanne ( 12) comprenant un corps principal ( 18) dans lequel est disposé centralement un obturateur sphérique ( 20) destiné à commander l'écoulement d'un fluide dans un canal central ( 22), un siège annulaire ( 24) entourant le canal central et destiné à recevoir de manière étanche ledit obturateur sphérique, une tige ( 32) de vanne dont une première extrémité est accouplée à l'obturateur sphérique pour comander le fonctionnement de la vanne,

ledit obturateur pouvant être amené en position de ferme-

ture en réponse à un mouvement axial de ladite tige dans un premier sens, et un actionneur ( 10) de vanne destiné à actionner ladite vanne, ledit ensemble étant caractérisé en ce que l'actionneur comporte un corps ( 64) fixé au corps principal de la vanne, un arbre ( 34) de commande relié à l'autre extrémité de la tige de la vanne et monté de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport au corps, des moyens destinés à déplacer l'arbre axialement dans un premier sens vers une position d'actionnement pour fermer la vanne, un dispositif ( 124) de verrouillage, des moyens montés sur l'arbre de commande pour s'enclencher avec le dispositif de verrouillage dans ladite position d'actionnement, et des moyens de montage du dispositif de verrouillage pour permettre un mouvement axial sélectif de celui-ci par rapport au corps, les moyens de montage réagissant aux moyens déplaçant l'arbre en déplaçant le dispositif de verrouillage axialement par rapport au corps dans ledit premier sens, à la suite d'un changement de

ladite position d'actionnement.

8 Ensemble comprenant une vanne ( 12) qui com-

porte un corps principal ( 18) dans lequel est logé centra-

lement un obturateur sphérique ( 20) destiné à commander l'écoulement d'un fluide dans un canal central ( 22 >, un

siège annulaire ( 24) entourant le canal central et des-

tiné à recevoir de manière étanche ledit obturateur sphé-

rique, une tige ( 32) de vanne dont une première extrémité présente une surface de travail et qui est accouplée audit obturateur sphérique pour camiander le fonctionnement de la vanne, cet obturateur pouvant être déplacé vers une position de fermeture en réponse à un mouvement axial de la tige de la vanne dans un premier sens, un actionneur ( 10) étant

destiné à actionner ladite vanne, l'ensemble étant carac-

térisé en ce que l'actionneur comprend un corps ( 64) fixé au corps principal de la vanne, un arbre ( 34) de commande relié à l'autre extrémité de la tige de la vanne et monté de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport au corps, des moyens destinés à déplacer l'arbre axialement dans un premier sens vers une position d'actionnement pour fermer la vanne, un dispositif ( 124) de verrouillage,

des moyens montés sur l'arbre de commande pour s'enclen-

cher avec le dispositif de verrouillage dans ladite posi-

tion d'actionnement, et des moyens de montage du disposi-

tif de verrouillage pour permettre un mouvement axial sélectif par rapport au corps, ces moyens de montage réa- gissant à l'usure des surfaces de travail de la tige de la vanne en déplaçant axialement ledit dispositif de verrouillage par rapport au corps dans ledit premier sens

à la suite d'un changement de ladite position d'action-

nement.

9 Ensemble selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que la tige de la vanne présente une surface en rampe ( 32 e ou 32 f) située à ladite première extrémité de cette tige et destinée à s'enclencher avec l'obturateur sphérique pour le coincer contre le siège annulaires les moyens de montage de l'actionneur réagissantà l'usure de ladite surface en rampe en déplaçant le dispositif de verrouillage.

Ensemble selon l'-îne des revendications 7 et

8, caractérisé en ce que les moyens de montage de l'action-

neur comprennent un dispositif d'encliquetage ( 1263 qui permet un mouvement axial sélectif du dispositif de

verrouillage dans le premier sens et empêche tout mouve-

ment axial du dispositif de verrouillage en sens opposé.

11 Ensemble selon l'une des revendications 7 et

8, caractérisé en ce que les moyens de montage de l'action-

neur comprennent une douille ( 126) destinée à supporter le dispositif de verrouillage et comportant au moins un bras axial ( 126 a), mobile radialement et portant des éléments ( 126 c) d'encliquetage, le corps présentant une série de

dents axiales ( 64 c) qui peuvent s'enclencher avec les élé-

ments d'encliquetage pour permettre à la douille et au dis-

positif de verrouillage de se déplacer axialement dans

ledit premier sens, par action d'encliquetage.

12 Ensemble selon l'une des revendications 7 et

8, caractérisé en ce que les moyens de montage de l'action-

neur comprennent une douille ( 126) destinée à supporter le dispositif de verrouillage et comportant au moins un bras ( 126 a) mobile radialement et portant une première série de

nervures annulaires parallèles ( 126 c) destinées a S 'enclen-

cher avec une seconde série correspondante de nervures annulaires parallèles ( 64 c) formées sur le corps, chacune desdites premières nervures présentant une surface inclinée

( 126 d) qui entre en contact avec une surface inclinée com-

plémentaire ( 64 d) de l'une, correspondante, desdites

secondes nervures pour permettre à la douille et au dispo-

sitif de verrouillage de se déplacer axialement par action

d'encliquetage dans le premier sens, chacune desdites pre-

mières nervures présentant également une surface plane ( 126 e) à peu près perpendiculaire à l'axe de l'arbre de commande et portant contre une surface plane complémentaire ( 64 e) de l'une, correspondante, des secondes nervures pour

empêcher tout mouvement axial de la douille et du dispo-

sitif de verrouillage en sens opposé.

13 Ensemble selon l'une des revendications 11 et

12, caractérisé en ce que l'actionneur comprend un élément ( 132) qui tend à déplacer la douille axialement dans ledit

sens opposé.

14 Ensemble selon l'une des revendications 7 et

8, caractérisé en ce que les moyens déplaçant l'arbre de l'actionneur comprennent un ensemble à piston ( 108) relié à l'arbre de commande et monté de manière à pouvoir se déplacer axialement à l'intérieur du corps, cet ensemble à piston réagissant à une source de pression de fluide en

déplaçant l'arbre axialement dans ledit premier sens.

Procédé pour amener par rotation un obtura-

teur sphérique ( 12) en contact bloqué contre un siège annulaire fixe ( 24), l'obturateur sphérique étant fixe à un actionneur ( 10) mobile axialement, de manière à pouvoir tourner avec lui, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer l'actionneur axialement par rapport à la

vanne à obturateur sphérique et à faire tourner en mûme temps l'ac-

tionneur pour faire tourner la vanne vers sa position de fermeture, à faire entrer en contact une surface de came ( 32 e ou 32 f) de l'actionneur avec l'obturateur sphérique à la fin du mouvement axial de l'actionneur pour bloquer l'obturateur contre son siège annulaire, à enclencher l'actionneur avec un dispositif ( 124) de verrouillage dans sa position axiale de fermeture de la vanne, et à déplacer automatiquement le dispositif de verrouillage

dans la direction axiale pour rattraper l'usure des sur-

faces de travail de l'obturateur sphérique, du siège et

de l'actionneur.