FR2524995A1 - Ensemble de commande de debit de fluide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION VISE UN ENSEMBLE DE COMMANDE DU DEBIT DE FLUIDE DELIVRE A UN DISPOSITIF ACTIONNE PAR FLUIDE, TEL QU'UN VERIN HYDRAULIQUE. L'ENSEMBLE COMPREND UNE ELECTRO-VANNE 3 ACTIONNEE PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE ROTATIF 4 ET UNE UNITE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE 1. LE MOTEUR PEUT TRAVAILLER A COURANT CONSTANT, ET MAINTENIR LA VANNE EN POSITION ACTIVE PAR APPLICATION DE SON COUPLE STATIQUE, LE PASSAGE EN POSITION INACTIVE S'OPERANT PAR COUPURE D'ALIMENTATION DU MOTEUR. EN VARIANTE, LE MOTEUR PEUT ETRE ALIMENTE PAR UN ACCUMULATEUR LOCAL A CHARGE ENTRETENUE PAR L'UNITE D'ALIMENTATION, LA VANNE ETANT VERROUILLABLE DANS SES DEUX POSITIONS ET PASSANT DE L'UNE A L'AUTRE PAR APPLICATION AU MOTEUR D'IMPULSIONS ELECTRIQUES BREVES. GRACE A LA REDUCTION DE CONSOMMATION QUI S'ENSUIT, CES DISPOSITIONS SE PRETENT NOTAMMENT A LA REALISATION D'INSTALLATIONS ANTIDEFLAGRANTES A SECURITE APRES DEFAILLANCE POUR ENVIRONNEMENT MINIER.

Description

La présente invention est relative à un ensemble de

commande destiné à commander un débit de fluide d'alimenta-

tion d'un dispositif actionné par fluide.

En exploitation houillère en continu par grands fronts alignés, il est courant à l'heure actuelle de faire appel à des supports du type à cales qui soutiennent le toit et établissent un écran plafonnier en adjacence au front de

taille, de tels supports étant avancés en bloc en conjonc-

tion avec un convoyeur de charbon associé au fur et à mesure de l'abattage du front Ces supports comportent des vérins hydrauliques qui sont ordinairement commandés au moyen de vannes principales qui peuvent elles-mêmes être

commandées par des vannes pilotes actionnées par solénoïde.

Pour satisfaire au normes de sécurité, les solénoïdes de

commande des vannes pilotes et tous les équipements élec-

triques associés doivent être "à sécurité intrinsèque", ce qui veut dire qu'en fonctionnement, il ne doit y avoir aucune libération d'énergie suffisante pour donner lieu à des risques sérieux d'explosion due à l'inflammation des gaz inflammables sujets à être rencontre en environnement houiller (méthane) En conséquence, il est habituel

d'actionner les solénoïdes à partir d'une unité d'alimenta-

tion électrique à puissance relativement faible, telle par exemple qu'une unité d'alimentation à courant continu

calculée pour fournir environ 12 volts sous 0,5 ampère.

Cependant, une commande efficace des solénoïdes nécessite un débit électrique appréciable et une forte limitation se trouve de ce fait imposée au nombre des solénoïdes que l'on peut faire travailler simultanément à partir de la même unité d'alimentation électrique Une forte limitation se trouve également imposée sur le plan pratique à la section de passage de l'orifice de vanne, dans la mesure o les

orifices imposent une puissance consommée d'autant plus impor-

tante qu'ils sont plus larges En conséquence, il est

courant d'utiliser des débits de commande de l'ordre par -

exemple de 125 m A sous 12 V avec des orifices de vanne de l'ordre par exemple de 1 mm de diamètre, réduits par la présence d'une tige poussoir qui les traverse et mesure par exemple 0,9 mm de diamètre, en offrant dans le cas le plus défavorable une section de passage qui n'est que de 0, 17 mi 2 qui est susceptible de donner lieu à des retards de réponse appréciables. L'un des buts de la présente invention est de fournir un ensemble de commande faisant appel à une électro-vanne qui est capable de fournir un fonctionnement efficace et

puissant tout en ne demandant qu'un courant de fonctionne-

ment relativement faible à une unité d'alimentation électri-

que associée.

En conséquence, il est proposé selon l'invention un ensemble de commande pour la commande d'un débit de fluide d'alimentation d'un dispositif actionné par fluide, comprenant une unité d'alimentation électrique et une vanne de commande de débit de fluide actionnée électriquement et

montée de façon à être alimentée par ladite unité d'alimen-

tation, caractérisé en ce que ladite vanne est une vanne

actionnée par moteur électrique.

Grâce à cet agencement, on peut obtenir un fonctionne-

ment efficace sous des niveaux de puissance relativement

faibles de ladite unité d'alimentation électrique.

Il apparaît que l'invention est de nature à trouver une application particulière dans le conexte des vannes de

commande du débit de fluide (directement ou par l'intermé-

diaire de vannes secondaires) d'alimentation de vérins hydrauliques puissants pour équipements d'exploitation de mines de charbon comme décrit plus haut, et l'invention est en fait susceptible d'être particulièrement bien adaptée à cette application dans la mesure o il est facile de rendre conformes aux normes de sécurité intrinsèque des vannes à commande par moteur Toutefois, l'invention ne saurait se

limiter à ce domaine d'application, et l'ensemble de com-

mande peut être utilisé à toutes fins appropriées dans tout

domaine approprié.

Le plus avantageusement, le moteur électrique est un

moteur à courant continu, et celui-ci peut être cinémati-

quement accouplé à la vanne par l'intermédiaire d'un train

d'engrenages approprié.

Tout mode de fonctionnement convenable peut être adopté pour le moteur Dans une forme de réalisation, la vanne est adaptée à être maintenue dans l'une de ses positions par alimentation électrique soutenue du moteur, un tel moteur étant apte à fonctionner en permanence en position calée sans être endommagé Cet agencement peut être avantageux dans la mesure o il peut fournir une sécurité secondaire en cas de panne d'alimentation En particulier (bien quenon

nécessairement), dans cet agencement, on peut faire travail-

ler le moteur sous des conditionsde courant constant, et un circuit à courant constant approprié peut être logé dans un bottier de la vanne commandée par moteur En variante, il est possible de faire appel à un agencement dans lequel une impulsion de courant dont la durée est par exemple de 200 millisecondes est utilisée pour amener le moteur dans une position active dans laquelle il se verrouille tandis qu'une autre impulsion de courant (qui peut être de durée plus brève) est utilisée pour amener le moteur dans une

position inactive.

En ce qui concerne la vanne, celle-ci peut être de forme quelconque, bien qu'il soit fait appel dans une forme de réalisation à une vanne constituée par un clapet à bille(s) comportant une ou plusieurs billes formant clapets une tige poussoir qui agit sur la ou les billes et qui est

cinématiquement accouplée au moteur électrique par l'inter-

médiaire d'un excentrique mobile entre des positions

limites Dans lecas d'une vanne à verrouillage, l'excen-

trique peut être agencé de façon à s'arrêter au point neutre ou légèrement au-dessus du point neutre, alors que dans une vanne sans verrouillage, il peut s'arrêter avant

le point neutre.

L'ensemble de commande selon l'invention permet d'ac-

tionner un certain nombre de vannes actionnées par moteur à partir d'une unité d'alimentation commune qui peut être une unité d'alimentation à sécurité intrinsèque classique calculée pour fournir par exemple 12 volts continus sous 0,5 ampère à partir d'une source à courant alternatif Dans le cas de vannes à verrouillage o il est fait appel à des impulsions de courant, un grand nombre de vannes peuvent être actionnées efficacement à partir d'une même unité d'alimentation par intégration de leur fonctionnement sur un certain intervalle de temps Lorsque l'on utilise un courant entretenu, il peut ne pas être possible d'actionner

de nombreuses vannes à partir d'une même unité d'alimenta-

tion mais, dans la mesure o la consommation d'énergie est * 10 relativement faible, il peut rester possible d'actionner

simultanément plusieurs vannes (par exemple six ou sept).

La vanne actionnée par moteur peut être actionnée directe-

ment à partir de l'unité d'alimentation, mais il est possible en variante de l'actionner en faisant appel à un accumulateur électrique local, lequel peut être chargé (par exemple par courant permanent d'entretien) par l'unité d'alimentation. En outre, l'ensemble de commande selon l'invention rend possible la mise en oeuvre de vannes à orifices relativement larges dans la mesure o la réduction de consommation de puissance découlant de l'utilisation d'un actionneur à moteur peut compenser l'accroissement de consommation dû

à la plus grande section de l'orifice.

Lorsque, comme indiqué plus haut, il est fait appel à

un accumulateur, celui-ci peut fournir un courant relative-

ment important selon les besoins et au moment voulu pour

actionner le moteur, l'unité d'alimentation n'ayant cepen-

dant besoin de fournir qu'un courant d'entretien relative-

ment faible pour maintenir l'accumulateur à l'état chargé.

Pour cette raison, et dans la mesure o le rendement de conversion énergétique du moteur électrique peut être supérieur à celui d'un solénoïde, il est possible d'assurer

une commande de vannes puissante et efficace sans avoir -

besoin d'une unité d'alimentation électrique de forte puissance, et il est matériellement possible d'actionner

des vannes à orifices importants à partir d'une unité d'alimen-

tation à sécurité intrinsèque classique de faible puissance.

Dans ce cas, l'agencement est de préférence tel que le moteur soit entraîné par une impulsion d'énergie fournie par l'accumulateur de façon à faire prendre une première position à la vanne (par exemple la position "active"), et qu'une autre impulsion d'énergie de l'accumulateur soit nécessaire pour ramener la vanne dans une autre position (par exemple la position "inactive"), un cliquet ou autre organe de verrouillage étant mis en oeuvre pour maintenir la vanne dans ladite première position dans l'attente de l'application de l'impulsion d'énergie suivante De telles

impulsions peuvent être commodément déclenchées et comman-

dées par un montage de commutation approprié faisant partie de l'ensemble de commande, montage qui peut être de type

électrique ou électronique et qui peut être à télécommande.

Dans cet agencement, en vue de disposer d'une sécurité secondaire en cas de panne d'alimentation électrique du montage de commutation, l'accumulateur est de préférence adapté à faire passer la vanne de ladite première position à ladite autre position en cas de coupure de l'alimentation du montage de commutation Pour assurer l'arrêt du moteur dans des positions angulaires correspondant aux différentes positions de la vanne, le moteur peut être adapté à entraîner un commutateur à came inséré entre le moteur et l'accumulateur Pour limiter les surcharges, il peut être fait en sorte qu'un court-circuit se trouve appliqué aux

bornes du moteur lorsqu'il est mis hors tension.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor-

tiront plus amplement de la description détaillée qui est

donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels:

la Fig 1 est un schéma électrique d'une forme de réali-

sation d'un ensemble de commande selon l'invention; la Fig 2 est une vue en élévation d'une vanne actionnée par moteur de l'ensemble de la Fig 1, avec arrachement partiel; la Fig 3 est une vue en élévation avec coupe de l'agencement de la Fig 2; et la Fig 4 est un schéma électrique d'une variante de

réalisation de l'ensemble de commande.

L'ensemble de la Fig 1 est destiné à être associé à un support mécanisé classique du type à cales tel que ceux utilisésdans l'exploitation houillère "en continu", qui est

à présent généralement appliquée dans le cas de l'extrac-

tion du charbon par grands fronts alignés Dans ce mode d'exploitation minière, des cales multiples sont disposées côte-à-côte suivant une ligne qui est parallèle au front de

taille et qui longe le flanc d'un convoyeur de charbon.

Chaque cale comporte une structure protectrice plafonnière qui est supportée par des vérins hydrauliques verticaux de

façon à constituer un étai de toit et un bouclier protec-

teur En utilisation, du charbon est abattu du front de taille et emporté sur le convoyeur et, à mesure que le froit se trouve abattu, les cales sont avancées pas à pas de concert avec le convoyeur, un tel avancement mettant en jeu un certain nombre de processus comprenant par exemple: rétraction et extension horizontales d'éléments de bouclier plafonnier, rétraction et extension verticales des vérins verticaux pour permettre à la cale de s'éloigner du toit et de remonter à celui-ci, et mouvement global de l'ensemble de la cale vers le front de taille Les manoeuvres des

vérins verticaux et aussi de vérins auxiliaires qui effec-

tuent les autres mouvements de la cale sont exécutées par envoi de fluide hydraulique à ces vérins par l'intermédiaire

de vannes de commande, et l'action de ces vannes est com-

mandée hydrauliquement au moyen d'ensembles de commande

comportant des vannes pilotes A la différence de l'agence-

ment classique, les formes de réalisation décrites en référence aux dessins ci-annexés font appel à des ensembles de commande comportant des vannes pilotes actionnées par

moteur et non pas des vannes actionnées par solénolde -

L'ensemble de commande représenté par la Fig 1 comprend une unité d'alimentation électrique commune 1, une commande de commutation commune 2 et une multiplicité de vannes 3 (dont deux seulement sont représentées) munies chacune d'un moteur d'entraînement 4 et d'un circuit de régulation 5 respectifs, constituants qui seront décrits

plus en détail dans ce qui suit.

Comme visible sur les Figs 2 et 3, chaque vanne pilote 3, qui peut présenter une ouverture de 1 mm par exemple et peut être disposée de façon à fonctionner avec du fluide hydraulique sous une pression de l'ordre par exemple de à 400 bars, est un clapet à billes à trois voies La vanne 3 comprend un corps de vanne cylindrique 6 qui est vissé dans un carter plein 6 a et présente un alésage axial 7 traversant celui-ci, trois jeux de passages 8, 9, 10 s'étendant radialement entre l'alésage 7 et des espaces annulaires qui communiquent avec trois conduits 8 a, 9 a, i Qa qui traversent radialement le carter 6 a en des emplacements axialement espacés A l'intérieur de l'alésage 7 est monté réglablement un ensemble de vannes encastré 11 comprenant un corps tubulaire 12 pourvu de sièges de vannes centraux 13, 14 situés en des extrémités opposées de celui-ci, deux billes 15, 16 respectivement mobiles de manière à pouvoir coopérer de façon étanche avec les deux sièges de vannes 13, 14 et une tige poussoir 17 s'étendant axialement entre les billes 15, 16 L'ensemble de vannes 11 est placé à l'intérieur de l'alésage 7 de telle façon que les deux jeux

de passages 8, 10 les plus extrêmes communiquent rêspecti-

vement avec l'alésage 7 au-delà des deux sièges de vannes 13, 14 et que le jeu central de passages 9 communique avec l'alésage 7 entre les sièges 13, 14 précités Au-dessus de l'ensemble de vannes 11, une autre tige poussoir 18 est montée axialement coulissante à l'intérieur d'un alésage 21 L'extrémité supérieure 19 de cette tige 18 s'avance au-delà du sommet 20 du corps de vanne 6 L'extrémité inférieure 22 de la tige est de diamètre réduit et elle dépasse à travers le siège de vanne supérieur 13 pour coopérer avec la

bille supérieure correspondante 13.

A l'extrémité supérieure 20 du corps de vanne 6 est & monté un compartiment moteur 23 Ce compartiment contient le circuit régulateur 5 et le moteur électrique 4 associés qui ont été décrits plus haut De plus, le compartiment

contient un excentrique 24 et un train d'engrenages 25.

L'excentrique 24 est fixé à un manchon 26 qui est lui-même fixé à un arbre 27 qui est monté rotatif entre des flasques 28 qui sont fixés au sommet du carter de vanne 6 a de sorte

que la périphérie de l'excentrique 24 porte contre l'extré-

mité supérieure 19 de la tige poussoir 18 Si désiré, un ressort de rappel (non représenté) peut être accouplé à

l'arbre 27 afin de le solliciter à tourner dans un sens.

L'arbre 27 est cinématiquement accouplé par l'intermédiaire du train d'engrenages 25 au moteur 4, et une butée fixe 50

est disposée de façon à coopérer avec une goupille trans-

versale 51 montée sur l'une des extrémités de l'arbre 27 en vue de limiter la course de rotation de l'arbre dans les

deux sens.

Le compartiment 23 est étanche, et il est fait appel à un connecteur à vis 52 pour permettre de raccorder un câble

extérieur au circuit interne 5 et au moteur 4 Le comparti-

ment contient en outre un dispositif de commande manuelle directe comprenant un ressort plat 53 qui est fixé à l'une

de ses extrémités et s'adapte librement à son autre extré-

mité sous une tige poussoir 54 qui peut coulisser vertica-

lement dans un alésage formé dans la structure du comparti-

ment A son extrémité supérieure, la tige poussoir 54 est raccordée à un bouton 55 qui est couvert par un capuchon protecteur en caoutchouc flexible 56 Le ressort plat 53 passe par-dessus l'excentrique 24, et il peut être descendu en agissant en opposition avec son élasticité par pression sur le bouton 55 à travers le capuchon 56, pour venir

porter contre l'excentrique 24 et le faire tourner.

Le jeu inférieur de passages 10 de la vanne est relié à une source de fluide sous pression et les jeux supérieur et central de passages 8, 9 sont respectivement reliés à une sortie de retour de fluide et à une vanne principale (non représentée) destinée à être commandée hydrauliquement par la vanne pilote 3 La vanne pilote 3 peut être montée à proximité de la vanne principale correspondante et le moteir 4 et le circuit de régulation 5 peuvent être placés à distance de la commande 2 et de l'unité d'alimentation 1 et

reliés à celles-ci par des conducteurs à sécurité intrin-

sèque, cette télécommande et cette unité d'alimentation étant situées le long de la cale ou d'une cale adjacente, ou en tout autre endroit approprié La commande 2 et/ou l'unité d'alimentation 1 peuvent être communes à toutes les vannes pilotes d'une même cale ou de plusieurs cales si désiré La commande 2 peut en particulier être reliée à ou faire partie d'un ensemble de commande électronique central.

L'unité d'alimentation 1 peut être du genre classique-

ment utilisé en association avec les vannes pilotes action-

nées par solénoide, et elle peut donc par exemple être calculée de façon à fournir 5 à 12,5 volts sous 0,5 ampère et agencée de façon à satisfaire aux normes de sécurité intrinsèque Comme représenté par la Fig 1, le circuit de régulation 5 comprend un circuit à courant constant basé sur un circuit intégré 29 (tel par exemple qu'un circuit intégré du type 3347) en association avec une résistance extérieure 30 (par exemple de 6,7 ohms)qui fixe la valeur du courant (par exemple 10 m A) le moteur 4 est un moteur à courant continu qui peut être capable de fonctionner dans une large gamme de tensions (par exemple de 3 à 30 volts) avec un couple de calage qui est dépendant du courant et indépendant de la tension appliquée dans les limites de la

gamme de fonctionnement.

L'agencement peut être tel que la vanne 3 soit mainte-

nue dans la position "active" lorsque le moteur 4 est sous

tension En d'autres termes, le moteur 4 entraîne l'excen-

trique 24 (en agissant en opposition avec le ressort de rappel éventuel) par l'intermédiaire du train d'engrenages pour l'amener dans l'une de ses positions limites dans

laquelle il y a descente de la tige poussoir 18 vers la -

position la plus basse de sa course et venue de l'excentri-

que 24 en retrait de sa position centrale neutre, de sorte

que le siège supérieur 13 est fermé et que le siège infé-

rieur 14 est ouvert, ce qui permet à du fluide hydraulique de s'écouler par le passage de traversée 10 et de sortir par le passage de traversée 9, et le moteur 4 cale dans cette position En considération de la nature du moteur 4 et de l'effet du circuit à courant constant, il est possible de maintenir le moteur 4 dans la position de calage pendant n'importe quel laps de temps voulu sans

endommagement du moteur ni apparition d'aucun autre phéno-

mène gênant, d'échauffement excessif notamment, susceptible de constituer un risque pour la sécurité Lorsque le moteur 4 cesse d'être sous tension, la tigepoussoir 18 monte à sa position supérieure et l'excentrique tourne en sens inverse d'un peu moins de 1800 pour gagner son autre position limite dans laquelle il y a obturation du siège inférieur 14 et ouverture du siège supérieur 13, ce qui permet à un débit de fluide de circuler du passage 9 au passage 8 La tige poussoir 18 est soulevée par la pression de fluide, et la rotation de l'excentrique 24 est facilitée par l'action

du ressort de rappel, lorsque celui-ci est présent (en par-

ticulier dans les applications à basse pression), ainsi que par le contact à faible friction entre l'excentrique 24 et

la tête 19 de la tige pointeau 18.

Il est matériellement possible d'actionner simultané-

ment plusieurs vannes 3 à partir de la même unité d'alimen-

tation 1 en considération de la relativement faible consom-

mation d'énergie des moteurs 4, et un tel actionnement peut

être effectué efficacement et avec une vitesse acceptable.

La consommation effective des moteurs et la vitesse de fonctionnement dépendront de divers paramètres, tels que les caractéristiques de fonctionnement du moteur, la section de passage de la vanne, le rapport de démultiplication des

engrenages et (dans le cas de la vitesse du moteur seule-

ment) la valeur de la tension d'alimentation Avec une

vanne de 1 mm de diamètre d'orifice, un moteur à courant -

continu miniature de type Portescap 22 C 1 I-205 associé à un démultiplicateur à engrenages B 24 à rapport de 20:1 ou de

32:1, une pression hydraulique de 400 bars, et une multi-

plication de force au point de fonctionnement due à l'ac-

tion de l'excentrique de 1,75:1, il est possible d'obtenir

une force d'ouverture et d'obturation de vanne satisfaisan-

te (par exemple de 32 da N) avec un courant de 10 m A, et il est possible d'obtenir une vitesse de fonctionnement

acceptable (de l'ordre de 0,3 s, selon le rapport d'engre-

nage) sous une tension d'alimentation de 10 V En ce qui

concerne la multiplication de force obtenue grâce à l'ex-

centrique, l'excentrique donne une distribution de force sinusoidale avec de préférence despositions-de poussée maximale coïncidant avec les positions limites de la tige

pointeau 18.

Dans l'agencement décrit jusqu'ici, la faible consomma-

tion d'énergie et les conditions de fonctionnement à courant constant sont particulièrement propices à l'utilisation de commandes à distance à commutation électronique De plus, en raison du régime à courant constant, il est possible de

connaître le nombre des vannes qui se trouvent en fonction-

nement à un instant quelconque par surveillance du débit

électrique global.

On utilise classiquement comme vannes pilotes des vannes à diamètre d'orifice de 1 mm, mais celles-ci peuvent être

désavantageuses en considération de l'étroitesse des tolé-

rances de fabrication et des limitations imposées au débit d'écoulement On connaît aussi des vannes à orifices plus iiportants,rais leur utilisation peut soulever des difficultés avec les ensembles de commande par solénoïde classiques en raison de la consommation relativement forte L'ensemble de commande ci-dessus décrit donne avantageusement accès à l'utilisation de vannes de plus fort dimensionnement dans la mesure o l'accroissement de consommation découlant d'un orifice de vanne plus important se trouve compensé par la

consommation réduite du moteur d'actionnement de la vanne.

Ainsi, par exemple, il est possible d'adopter un diamètre -

d'orifice atteignant par exemple 3,2 mm avec un courant de commande valant par exemple 580 m A, cette solution pouvant

cependant nécessiter l'utilisation (en variante à l'agence-

ment ci-dessus décrit) d'un accumulateur électrique conjugué au moteur, un tel accumulateur étant chargé en entretien de

façon continue par l'unité d'alimentation à sécurité intrin-

sèque et étant commuté de façon à être mis en circuit et hors circuit aux bornes du moteur par des impulsions logiques

générées à distance et appliquées à des circuits de commu-

tation électronique situés à proximité de l'accumulateur et du moteur et reliés à ceux-ci Dans cet agencement à charge d'entretien, il peut être possible d'alimenter jusqu'à plusieurs centaines de vannes à partir de la même unité d'alimentation Il peut même être possible d'utiliser des vannes à diamètre d'orifice suffisamment grand pour pouvoir agir directement sur le débit de fluide d'alimentation

d'un vérin en certaines circonstances.

La Fig 4 représente une variante de réalisation qui

fait appel à un accumulateur à charge entretenue.

L'ensemble de commande représenté par la Fig 4, de

même que celui de la Fig 1, comprend une unité d'alimenta-

tion électrique commune 1, une commande de commutation commune 2 et au moins une vanne 3 associée à un moteur

d'entraînement 4 et à un circuit connecté 5.

Les constituants 1 à 4 peuvent être conformes à la

description donnée plus haut en ce qui concerne l'ensemble

de la Fig 1 et en particulier la vanne et le moteur peuvent être conformes aux dispositions représentées par

les Figs 2 et 3 et à la description qui en a été donnée,

à ceci près qu'il n'est pas besoin de prévoir un ressort de rappel pour l'arbre 27 et que la vanne 3 peut être à orifice

plus large, comme on le verra dans ce qui suit.

A la différence de l'ensemble de la Fig 1, le circuit de l'ensemble de la Fig 4 est un circuit d'actionnement à accumulateur 5 comprenant un accumulateur 40 qui est

relié au moteur par l'intermédiaire de contacts d'un micro-

contacteur 41 qui est actionné par une came 42 entraînée -

par le moteur L'accumulateur 40 est également relié à

l'unité d'alimentation 1 par une résistance de charge 43.

Entre le micro-contacteur 41 et l'accumulateur 40 est

intercalé un circuit de commutation à transistors 44 com-

portant une entrée 45 qui est reliée à la commande 2.

L'agencement est tel que la charge de l'accumulateur 40

se trouve entretenue en permanence par l'unité d'alimenta-

tion 1 sous un très faible débit (par exemple de 1 m A). Lorsqu'un signal de commande positif est d'abord appliqué par la commande à l'entrée 45 (le micro-contacteur 41 se trouvant alors dans la position "inactive" représentée sur le dessin), un transistor Ti du circuit 44 passe en conduction et le moteur 4 est alimenté par l'accumulateur , ce qui fait tourner l'excentrique 24 (de 1800) par l'intermédiaire du train d'engrenages 25 en l'amenant dans une position limite en laquelle la tige poussoir 18 est abaissée pour venir occuper la position la plus basse de sa course et l'excentrique 24 se trouve à sa position centrale neutre, de sorte que le siège supérieur 13 est fermé et que le siège inférieur 14 est ouvert, ce qui permet l'admission

d'un débit de fluide hydraulique dans le passage de traver-

sée 10 et sa sortie par le passage de traversée 19 Au même moment, la came 42 est amenée par rotation dans une position danslaquelle elle actionne le micro-contacteur 41 pour lui faire déconnecter le transistor Tl du moteur en lui faisant en revanche connecter le collecteur du transistor T 2 à celui-ci Si le signal demeure appliqué à l'entrée 45, le transistor T 2 est bloqué sous l'action du transistor T 3 (qui est maintenu passant par le signal), et le moteur demeure de ce fait déconnecté de l'accumulateur Si le signal disparaît à l'entrée 45, le transistor T 3 se bloque, letransistor T 2 devient passant et le moteur tourne encore de 1800 pour gagner la position inactive représentée sur le dessin Pendant cette nouvelle rotation, la tige poussoir 18 s'élève vers sa position supérieure (sous l'action de la

pression de fluide régnant dans le passage 10), et l'ex-

centrique tourne de 1800 pour gagner son autre position limite,dans laquelle il y a obturation du siège inférieur 14 et ouverture du siège supérieur 13 pour permettre ainsi un écoulement de fluide du passage 9 au passage 8 On voit donc que la vanne retourne à sa position inactive tant

lorsque le signal est supprimé intentionnellement à l'en-

trée 45 en raison d'une opération de commande que lorsque le signal disparaît par suite d'une panne d'alimentation de la commande 2 L'ensemble est donc à sécurité après défaillance. Le circuit d' actionnement à accumulateur peut aussi comporter un montage de deux transistors T 4, T 5 montés aux bornes du moteur 4 Lorsque le moteur 4 est en marche, le transistor T 5 maintient le transistor T 4 à l'état bloqué du

fait que la base du transistor T 4 est polarisée positive-

ment par l'alimentation de l'accumulateur Lorsque le moteur est mis hors tension avec le micro-contacteur 41, la force contre-électromotrice développée par le moteur

apparaît aux bornes du transistor T 4, mais la base du tran-

sistor T 5 est isolée par la diode 46 De ce fait, le tran-

sistor T 5 se bloque et le transistor T 4 devient passant, en formant aux bornes du moteur un circuit de dérivation à faible résistance qui applique un couple de freinage

puissant.

Dans l'agencement ci-dessus décrit, le courant de signal

(appliqué à l'entrée 45) est de l'ordre de quelques milli-

ampères Le courant de charge continuellement consommé par l'accumulateur 40 est lui aussi de l'ordre de quelques milliampères En conséquence, la consommation d'énergie peut rester très basse, et il est possible d'actionner de nombreuses vannes à partir de la même unité d'alimentation à sécurité intrinsèque de faible puissance Par contre, des courant de fonctionnement importants peuvent cependant être prélevés à l'accumulateur lorsque nécessaire et on peut par conséquent réaliser une commande de vannes puissante et efficace En particulier, il est possible pratiquement d'actionner une vanne à orifice relativement iqmortant Par

exemple, une vanne à orifice de 2,5 mm peut être actionnée-

en faisant appel à un accumulateur avec une tension aux bornes de 7 volts en charge et une résistance limiteuse de 3 ohms, dans le cas d'un moteur à courant continu miniature du type Portescap 22 C 1 I-205 avec un démultiplicateur à engrenages B 24 de rapport 20:1 ou 32:1, une multiplication de force au point de fonctionnement due à l'action de

l'excentrique de par exemple 1,75:1 et une vitesse de fonc-

tionnement de par exemple 0,266 S ou de 0,166 s, selon le rapport d'engrenage De plus, des chiffres de cet ordre peuvent être obtenus même en utilisant une tige poussoir 18 relativement mince (ou même avec un agencement dépourvu de

la tige poussoir).

De plus, il est facile de rendre le moteur et le circuit d'exploitation d'accumulateur conformes aux normes de

sécurité intrinsèque A cet égard, on notera que la résis-

tance de charge 43 et les résistances d'entrée 47-, 48 sont intercalées entre des connexions électriques extérieures et le circuit de charge et le circuit de commutation à transistors, et que ces résistances peuvent être de forte

valeur pour assurer un isolement d'alimentation suffisant.

S'il s'agit d'actionner une vanne de très forte puissance, il est loisible d'utiliser un accumulateur de plus forte capacité sans résistance limiteuse, et l'accumulateur et le moteur peuvent dans ce cas être logés dans une enceinte antidéflagrante munie d'entrées de charge et de commande à

sécurité intrinsèque.

Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux dispositions particulièresdes formes de réalisation qui ont été écrites plus haut à titre de simples exemples Ainsi, par exemple, dans la forme de réalisation de la Fig 4, la vanne a été décrite comme étant une vanne pilote, mais elle pourrait être à orifice suffisamment important pour être utilisée comme vanne de commande principale directement raccordable à un vérin De plus, les circuits à transistors peuvent être remplacés par des circuits intégrés à portes appropriés, en permettant ainsi de réduire les courants de

commande à quelques microampères.

En outre, dans la mesure o l'épuisement de la charge est faible sur une période relativement longue (par exemple

de deux ans), il peut être opportun d'utiliser un accumula-

teur comme source d'alimentation unique (c'est-à-dire sans

aucun circuit d'entretien de charge).

De plus, si désiré, une commande manuelle directe peut être prévue sur l'excentrique pour faire passer celui-ci de la position centrale neutre supérieure à la position

centrale neutre inférieure.

Claims (10)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Ensemble de commande pour la commande d'un débit de fluide destiné à alimenter un dispositif actionné par fluide, comprenant une unité d'alimentation électrique et

une vanne de commande de débit de fluide actionnable élec-

triquement et montée de façon à être alimentée par ladite unité d'alimentation, caractérisé en ce que ladite vanne

( 3) est une vanne actionnée par moteur électrique.

2 Ensemble de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur électrique ( 4) est un

moteur à courant continu.

3 Ensemble de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moteur ( 4) est monté de façon

à travailler à courant constant.

4 Ensemble de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit à courant constant ( 5) disposé dans un logement de la vanne actionnée

par moteur ( 3).

Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite vanne

( 3) est adaptée à être maintenue en position par une ali-

mentation soutenue du moteur ( 4), ledit moteur se trouvant

dans un état de calage.

6 Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une impulsion de

courant est utilisée pour amener le moteur ( 4) en une premièxe position "active"cdans laquelle il se verrouille et en ce qu'une autre impulsion de courant est utilisée, pour

amener le moteur en une position "inactive".

7 Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite vanne

( 3) est une vanne à bille(s) comportant un ou plusieurs billes formant clapets ( 15, 16) et une tige poussoir

( 18) qui agit sur la ou sur chaque bille et qui est cinéma-

tiquement accouplée au moteur électrique ( 4) par l'inter médiaire d'un excentrique ( 24) mobile entre des positions

limites.

8 Ensemble de commande selon les revendications 6 et 7,

caractérisé en ce que l'excentrique ( 24) est agencé de façon à s'arrêter au centre neutre ou légèrement au-delà du

centre neutre à des fins de verrouillage.

9 Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la vanne action-

née par moteur ( 3) est disposée de façon à être actionnée à partir d'un accumulateur électrique ( 40) qui est adapté à être chargé par ladite unité d'alimentation ( 1)

Ensemble de commande selon les revendications 6 et 9,

caractérisé en ce que lesdites impulsions de courant sont déclenchées et commandées par un montage commutateur

faisant partie dudit ensemble de commande.

11 Ensemble de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit accumulateur ( 40) est adapté à faire passer la vanne ( 3) de ladite première position à ladite autre position en cas de coupure de l'alimentation électrique dudit montage commutateur par ladite unité

d'alimentation ( 1).

12 Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 10 et 11, caractérisé en ce que ledit moteur

( 4) est disposé de façon à entraîner un commutateur à came ( 42) intercalé entre le moteur ( 4) et l'accumulateur ( 40) en vue de permettre d'arrêter le moteur dans des positions

angulaires voulues de la course de celui-ci.

-25 13 Ensemble de commande selon l'une quelconque des

revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte

des moyens propres à appliquer un court-circuit aux bornes

du moteur( 4)lorsque celui-ci est mis hors tension.