FR2558923A1

FR2558923A1 - Counter-transmission for a shutoff valve (stopcock) for fitting a pipe, especially for the oil industry.

Info

Publication number: FR2558923A1
Application number: FR8401450A
Authority: FR
Inventors: Lajos Juhasz
Original assignee: DUNANTULI KOOLAJIPARI GEPGYAR
Current assignee: DUNANTULI KOOLAJIPARI GEPGYAR
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1985-08-02
Also published as: FR2558923B1

Abstract

The invention relates to a counter-transmission for shutoff valve (stopcock) fittings for pipes, especially for the oil industry. It comprises a threaded spindle 7 mounted rotatably in a housing 1 and a nut 8 able to be driven in the axial direction of the spindle 7 and which is advantageously connected to a slide 12 and to a slide guide 13, the slide guide being linked to a torque transmission hub; the nut is arranged in the shape of a ball nut 8, which is provided, in order to ensure its axial movement on the spindle 7, with a closed race for the freely rolling balls.

Description

TRANSMISSION DE RENVOI POUR UNE ROBINETTERIE D'OBTURATION DE
TUBE, NOTAMMENT POUR L'INDUSTRIE DU PETROLE
La presente invention concerne une transmission de renvoi, qui sert à l'actionnement de robinetteries d'obturation de tubes, notamment dans l'industrie du pétrole.RETURN TRANSMISSION FOR A SHUTTER VALVE
TUBE, ESPECIALLY FOR THE OIL INDUSTRY
The present invention relates to a return transmission, which is used to actuate valve shutters, especially in the petroleum industry.

Comme cela est connu, on utilise dans les conduites de transport pour l'industrie du petrole, des robinetteries opérant à haute pression et de masse importante, par exemple des robinets sphériques, qui sont actionnés par des transmissions de renvoi. Une proprieté commune des transmissions de renvoi connues consiste en ce que la transmission des couples est effectuée au moyen d'un mécanisme d'entraînement à broche ou bien à roue tangente et à vis sans fin à filetage trapézoidal. De telles transmissions de renvoi correspondent par exemple aux solutions connues dans le commerce sous les designations "BORSIG", "AUMA" ou "MAPEGAZ". As is known, there are used in transport pipes for the petroleum industry, valves operating at high pressure and of large mass, for example ball valves, which are actuated by return transmissions. A common property of known deflection transmissions is that the transmission of torques is carried out by means of a spindle or else tangent wheel and worm drive mechanism with trapezoidal thread. Such return transmissions correspond for example to solutions known in the trade under the designations "BORSIG", "AUMA" or "MAPEGAZ".

Les transmissions de renvoi connues présentent l'inconvénient que leur fabrication est coûteuse et que leur efficacité de fonctionnement est par contre défavorable. Dans le cas de robinetteries pour hautes pressions, il est nécessaire d'exercer un couple élevé pour la fermeture ou pour l'ouverture de la robinetterie d'obturation, ce qui n'est possible qu'avec une forte démultiplication. Dans les solutions connues, cet imperatif n'est satisfait que dans des structures de grandes dimensions car le couple d'ouverture ou de fermeture est élevé mais on perd beaucoup d'énergie à cause du rendement défavorable. Known return transmissions have the disadvantage that their manufacture is expensive and that their operating efficiency is unfavorable on the other hand. In the case of high pressure fittings, it is necessary to exert a high torque for closing or opening the shutter fittings, which is only possible with a high gear reduction. In known solutions, this imperative is only satisfied in large structures because the opening or closing torque is high but a great deal of energy is lost due to the unfavorable efficiency.

L'invention a pour but de reméder aux inconvénients précités, c'est-à-dire de créer une transmission de renvoi dont la masse de construction soit faible et dont le rendement soit très favorable malgré le grand rapport de démultiplication. The object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks, that is to say to create a return transmission the construction mass of which is low and the efficiency of which is very favorable despite the large gear ratio.

Le problème posé est résolu au moyen d'une transmission de renvoi pour une robinetterie d'obturation de tube, notamment pour l'industrie du pétrole, dans laquelle l'écrou est agencé sous la forme d'un écrou à billes, qui est pourvu, pour son mouvement axial sur la broche à billes, d'une voie répétitive fermee pour des billes roulant librement. The problem posed is solved by means of a deflection transmission for a valve closure valve, especially for the petroleum industry, in which the nut is arranged in the form of a ball nut, which is provided , for its axial movement on the ball spindle, of a closed repetitive track for freely rolling balls.

Cela est réalisé conformément à l'invention en ce que la voie est formée par des déflecteurs de billes, qui délimitent des deux. cotés un profil de filetage pour l'écrou à billes, ainsi que par un guide de billes, qui fait sortir, de préférence tangentiellement, les billes hors de l'écrou et qui les ramène dans ledit écrou. This is achieved in accordance with the invention in that the track is formed by ball deflectors, which delimit two. on the sides a thread profile for the ball nut, as well as by a ball guide, which brings the balls out, preferably tangentially, out of the nut and which brings them back into said nut.

Il est avantageux d'adopter un mode de réalisation dans lequel, pour le réglage de la position limite, la broche est pourvue de vis de limitation. It is advantageous to adopt an embodiment in which, for adjusting the limit position, the spindle is provided with limiting screws.

Il est ainsi possible d'adopter un mode de realisation dans lequel les surfaces de glissement des coulisses ainsi que le moyeu sont pourvus d'une couche de tetrafluoroethyléne (dénomination Téflon). It is thus possible to adopt an embodiment in which the sliding surfaces of the slides as well as the hub are provided with a layer of tetrafluoroethylene (designation Teflon).

Dans un exemple avantageux de réalisation, la transmission de renvoi est pourvue, pour l'observation de la position d'un élément de verrouillage de la robinetterie d'obturation, d'un couvercle transparent, auquel cas l'élément de verrouillage de la robinetterie d'obturation est relié sans possibilité de rotation relative avec le moyeu de la transmission de renvoi. In an advantageous embodiment, the return transmission is provided, for observing the position of a locking element of the shut-off valve, with a transparent cover, in which case the locking element of the valve shutter is connected without the possibility of relative rotation with the hub of the return transmission.

D'autres caracteristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 est un schéma cinematique de la transmission de renvoi
conforme à l'invention;
- la figure 2 est une coupe longitudinale et une vue en élévation
partielle de la transmission de renvoi;
- la figure 3 est une coupe faite sur la ligne III-III de la figure
2;
- la figure 4 est une vue en élévation et en coupe partielle d'une
transmission de renvoi conforme aux figures 1 et 2,
qui est adaptée à une robinetterie d'obturation;
- la figure 5 est une vue de face de la structure de la figure 4;
- la figure 6 est une coupe longitudinale d'une unité formée d'une
broche, de billes et d'un écrou;;
- la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure
6.Other characteristics and advantages of the invention will be highlighted in the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which:
- Figure 1 is a kinematic diagram of the return transmission
according to the invention;
- Figure 2 is a longitudinal section and an elevational view
partial of the forwarding transmission;
- Figure 3 is a section on line III-III of the figure
2;
- Figure 4 is an elevational view in partial section of a
return transmission according to FIGS. 1 and 2,
which is suitable for a shut-off valve;
- Figure 5 is a front view of the structure of Figure 4;
- Figure 6 is a longitudinal section of a unit formed of a
spindle, ball and nut;
- Figure 7 is a section along line VII-VII of the figure
6.

Comme le montre la figure 1, la valeur des positions angulaires instantanées de coulisses 12 et de guides de coulisses 13 est fonction de variables y et x. La valeur x peut être définie par la pente de filetage ("h") d'une broche 7 et par un angle ss. Egalement, la valeur y peut être definie par l'angle ss et par un rayon r (cf. également la figure 2). As shown in FIG. 1, the value of the instantaneous angular positions of runners 12 and runner guides 13 is a function of variables y and x. The value x can be defined by the thread slope ("h") of a spindle 7 and by an angle ss. Also, the value y can be defined by the angle ss and by a radius r (see also Figure 2).

Comme cela est connu, la valeur de l'écart angulaire momentane est la suivante: AS = x
y où:

As is known, the value of the momentary angular difference is as follows: AS = x
where:

On obtient ainsi pour la valeur de variation en fonction de l'é- cart angulaire:

We thus obtain for the variation value as a function of the angular deviation:

L'équation de la variation de démultiplication s'écrit ainsi comme suit:

The equation of the variation in reduction is written as follows:

Dans la formule de démultiplication, le rayon r et la pente de filetage h sont ainsi constants. La grandeur de démultiplication varie avec le carré de la fonction cosinus de l'angle ss. Du fait que ce fac- teur intervient dans le numérateur de l'équation precitee, il prend la valeur 1 lorsque ss = O" et il prend la valeur 0,5 dans le cas où ss = 45". In the reduction ratio, the radius r and the thread slope h are thus constant. The magnitude of reduction varies with the square of the cosine function of the angle ss. Since this factor intervenes in the numerator of the above equation, it takes the value 1 when ss = O "and it takes the value 0.5 in the case where ss = 45".

Il est à noter que la transposition entre les deux valeurs limites peut être determinée en relation avec le point central dans chaque position et tombe entre les valeurs précitées. It should be noted that the transposition between the two limit values can be determined in relation to the central point in each position and falls between the aforementioned values.

Sur les figures 2 et 3, on a représenté un exemple avantageux de realisation de la transmission de renvoi A conforme a l'invention. Dans un carter 1 de la transmission de renvoi A, il est prevu des corps de paliers 2 et en outre un moyeu 3 est disposê dans un alésage 1A du carter 1. Pour le maintien du moyeu 3, il est prévu un couvercle 4 qui assure simultanement d'un côté également l'obturation du carter 1. Sur le carter 1, le couvercle 4 est fixe par des vis 5 et il est pourvu d'un capot transparent 6 qui permet de voir ou d'observer la position correspondante du moyeu 3. In Figures 2 and 3, there is shown an advantageous example of embodiment of the return transmission A according to the invention. In a casing 1 of the deflection transmission A, the bearing bodies 2 are provided and in addition a hub 3 is disposed in a bore 1A of the casing 1. For the maintenance of the hub 3, a cover 4 is provided which ensures simultaneously closing the casing on one side 1. On the casing 1, the cover 4 is fixed by screws 5 and it is provided with a transparent cover 6 which makes it possible to see or observe the corresponding position of the hub 3.

Dans le carter 1, est montée à rotation une broche 7 qui coopère avec un écroua billes 8. La fonction de la broche 7 est d'assurer le mouvement de l'écrou à billes 8. Dans l'écrou à billes 8 se trouvent des billes 9 dont le mouvement de roulement sur une voie fermée est assuré par des déflecteurs de billes 10 et par un guide de billes 11 (ces éléments seront décrits de façon plus détaillée dans la suite en référence aux figures 6 et 7). In the casing 1, a spindle 7 is rotatably mounted which cooperates with a ball nut 8. The function of the spindle 7 is to ensure the movement of the ball nut 8. In the ball nut 8 there are balls 9 whose rolling movement on a closed track is provided by ball deflectors 10 and by a ball guide 11 (these elements will be described in more detail below with reference to Figures 6 and 7).

L'écrou à billes 8 est pourvu des deux côtés de tourillons 8A, qui sont reliés à des coulisses 12 montées à rotation. Les coulisses 12 sont guidées dans une rainure de guides de coulisses 13. Les guides de coulisses 13 sont agencés essentiellement avec une forme fourchue et ils sont fixes par rapport au moyeu 3. Les surfaces de glissement des coulisses 12 et du moyeu 3 sont agencées d'une manière connue, en étant cons tituée par exemple par une couche de Téflon. La broche 7 est pourvue de paliers radiaux 14 et d'un palier axial 15, qui est fixée sur un capot 16. Pour assurer l'étanchéité du carter 1, il est prévu une bague d'étanchéité 17. Pour l'actionnement de la transmission de renvoi A, un volant 19 est monté sans possibilité de rotation relative sur l'extrémi- té de la broche 7. The ball nut 8 is provided on both sides with pins 8A, which are connected to slides 12 mounted for rotation. The slides 12 are guided in a groove of slide guides 13. The slide guides 13 are arranged essentially with a forked shape and they are fixed relative to the hub 3. The sliding surfaces of the slides 12 and of the hub 3 are arranged d 'In a known manner, being constituted for example by a layer of Teflon. The spindle 7 is provided with radial bearings 14 and an axial bearing 15, which is fixed to a cover 16. To seal the casing 1, a sealing ring 17 is provided. For actuation of the transmission A, a flywheel 19 is mounted without the possibility of relative rotation on the end of the spindle 7.

Sur les figures 4 et 5, on a représenté la transmission de renvoi A conforme à l'invention en association avec une robinetterie d'obturation 23. Un arbre 20 de la robinetterie d'obturation 23 est relié dans le cas représenté avec le moyeu 3 de la transmission de renvoi A. In Figures 4 and 5, there is shown the return transmission A according to the invention in combination with a shutter valve 23. A shaft 20 of the shutter valve 23 is connected in the case shown with the hub 3 of the forwarding transmission A.

Le carter 1 est relié à la robinetterie d'obturation 23 par un disque annulaire 22 et une pièce de liaison 21.The casing 1 is connected to the shut-off valve 23 by an annular disc 22 and a connecting piece 21.

Le carter 1 et le couvercle 4 sont réalisés dans ce cas en métal leger et sur le capot transparent 6, il est prevu un signe qui indique la position correspondante de l'élément de verrouillage (non représenté) de la robinetterie d'obturation 23. Les corps de paliers2 obturent les deux côtés du carter 1 (figure 2). Le moyeu 3 et les coulisses assurant la transmission de couple dans le carter 1 sont conçus de manière à permettre une facilité de montage. The casing 1 and the cover 4 are in this case made of light metal and on the transparent cover 6, a sign is provided which indicates the corresponding position of the locking element (not shown) of the shut-off valve 23. The bearing bodies 2 close off the two sides of the housing 1 (FIG. 2). The hub 3 and the slides ensuring the transmission of torque in the casing 1 are designed so as to allow ease of assembly.

L'écrou à billes 8 entraîne lors de son mouvement les coulisses 12, qui font tourner les guides de coulisses 13. Ainsi l'élément de verrouillage fait tourner la robinetterie d'obturation 23 par le moyeu 3. Lors d'une rotation complète du volant 19, l'élément de verrouillage se trouve dans un position limite ou le guide de coulisses 13 de la transmission de renvoi A vient buter contre une vis de limita tion 18 (cette position a été dessinée par une ligne en trait fin sur la figure 2). The ball nut 8 drives during its movement the slides 12, which rotate the slide guides 13. Thus the locking element rotates the shut-off valve 23 by the hub 3. During a complete rotation of the flywheel 19, the locking element is in a limit position or the slide guide 13 of the return transmission A abuts against a limiting screw 18 (this position has been drawn by a thin line in the figure 2).

L'ouverture ou la fermeture de la robinetterie d'obturation 23 peuvent être effectuées en correspondance à ce qui a été décrit cidessus. Les positions limites, c'est-à-dire la position d'ouverture et la position de fermeture de l'élément de verrouillage, peuvent être réglées avec précision au moyen des vis de limitation. La position correspondante de l'élément de verrouillage peut être observée au 'travers du capot transparent 6. The opening or closing of the shut-off valve 23 can be carried out in correspondence with what has been described above. The limit positions, i.e. the open position and the closed position of the locking element, can be precisely adjusted by means of the limiting screws. The corresponding position of the locking element can be observed through the transparent cover 6.

La broche 7 est entraînée en rotation par le volant 19 et cela provoque un déplacement de l'écrou à billes 8 sur la broche 7 dans une direction axiale. Les billes 9 se déplace simultanément sur une voie 25 déterminée par le déflecteur de billes 10 et par le guide de billes 11, cette voie étant répétitive et fermée sur elle-même, et elles permettent le mouvement sans frottement de l'écrou 8 en assurant ainsi une transmission favorable des couples (figures 6 et 7). The spindle 7 is rotated by the flywheel 19 and this causes the ball nut 8 to move on the spindle 7 in an axial direction. The balls 9 move simultaneously on a track 25 determined by the ball deflector 10 and by the ball guide 11, this track being repetitive and closed on itself, and they allow the movement without friction of the nut 8 ensuring thus a favorable transmission of the couples (Figures 6 and 7).

Comme le montrent les figures 6 et 7, les billes 9 peuvent rouler sur la voie fermée 25. Les billes 9 sont empêchées de tomber de l'écrou 8, et également elles sont renvoyées dans l'écrou 8 (c'est-à- dire la voie 25 fermée) par les déflecteurs de billes 10 et par le guide de billes 11. Les déflecteurs de billes 10 sont disposés sans possibilité de rotation relative dans l'écrou 8 en étant fixés par des vis 24. As shown in Figures 6 and 7, the balls 9 can roll on the closed track 25. The balls 9 are prevented from falling from the nut 8, and also they are returned in the nut 8 (that is to say say track 25 closed) by the ball deflectors 10 and by the ball guide 11. The ball deflectors 10 are arranged without possibility of relative rotation in the nut 8 while being fixed by screws 24.

Les déflecteurs de billes 10 sont réalisés en correspondance au pas h de la broche 7. Ils obturent ainsi la voie 25 aux deux extrémités. Le diametre intérieur des déflecteurs de billes 10 concorde avec la grosseur du fût de la broche 7 et leur diamètre extérieur est égal au diametre de fût de l'écrou 8. Ainsi, la voie 25 est délimitée par le profil de filetage ferme de la broche 7 et par le profil de filetage de ltecrou 8. Il en resulte que l'on est assuré d'obtenir un roulement sans entrave des billes 9.The ball deflectors 10 are produced in correspondence with the pitch h of the spindle 7. They thus close the track 25 at the two ends. The inside diameter of the ball deflectors 10 agrees with the size of the barrel of the spindle 7 and their outside diameter is equal to the barrel diameter of the nut 8. Thus, the track 25 is delimited by the firm thread profile of the spindle 7 and by the thread profile of ltecrou 8. As a result, one is guaranteed to obtain an unimpeded rolling of the balls 9.

La voie 25 obturée des deux cotes dans l'écrou 8 par les déflecteurs de billes 10 est prolongée par le guide de billes 11. Ce guide 11 est agencé dans ce cas sous forme d'une pièce tubulaire, qui relie le premier profil de filetage libre de l'écrou 8 avec le dernier. Les ex trémités du guide de billes 11 sont fixées dans des trous tangentiels 26 de l'écrou à billes 8. The track 25 closed off by the two dimensions in the nut 8 by the ball deflectors 10 is extended by the ball guide 11. This guide 11 is arranged in this case in the form of a tubular piece, which connects the first thread profile free from nut 8 with the last. The ends of the ball guide 11 are fixed in tangential holes 26 in the ball nut 8.

Lors de la rotation de la broche 7, les billes 9 roulent sur la voie 25 et, lorsqu'elles arrivent aux déflecteurs de billes 10, elles sortent tangentiellement de l'écrou 8. Après la sortie, les billes 9 continuent à rouler dans le guide 11 et elles reviennent en roulant tangentiellement dans l'autre guide de billes 10 dans l'écrou 8. Par le roulement continu des billes 9, l'écrou à billes 8 est simultanement déplacé axialement. Les billes 9, après leur sortie de l'écrou 8, sont déchargées de sorte qu'elles roulent sans aucun effort jusque dans leur position de retour. During the rotation of the spindle 7, the balls 9 roll on the track 25 and, when they arrive at the ball deflectors 10, they exit tangentially from the nut 8. After the exit, the balls 9 continue to roll in the guide 11 and they return by rolling tangentially in the other ball guide 10 in the nut 8. By the continuous rolling of the balls 9, the ball nut 8 is simultaneously moved axially. The balls 9, after their exit from the nut 8, are unloaded so that they roll without any effort into their return position.

Comme cela a été precisé ci-dessus, la transmission de renvoi conforme à l'invention est d'une construction très simple et elle convient également comme mécanisme de transmission (démultiplication) pour de grands couples. As has been specified above, the return transmission according to the invention is of a very simple construction and it is also suitable as a transmission mechanism (reduction) for large couples.

Un avantage essentiel de l'invention consiste en ce que la transmission de renvoi proposée n'est pas coûteuse, qu'elle est facile à réaliser et qu'elle peut être reliée directement à l'arbre de la robinetterie d'obturation. Il est en outre avantageux qu'également pour des robinetteries pour hautes pressions, on puisse obtenir le rendement optimal avec de petites dimensions de la structure. Par suite de son agencement, elle peut être actionnee non seulement à la main mais également avec un entraînement motorisé ou bien avec une télécommande. An essential advantage of the invention consists in that the return transmission proposed is not expensive, that it is easy to produce and that it can be connected directly to the shaft of the shut-off valves. It is also advantageous that also for high pressure fittings, the optimum performance can be obtained with small dimensions of the structure. Due to its arrangement, it can be operated not only by hand but also with a motorized drive or with a remote control.

En outre, elle est facile à actionner et son entretien est rê- duit. In addition, it is easy to operate and maintenance is reduced.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion decrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown, it is capable of numerous variants accessible to a person skilled in the art without departing from the spirit of the invention. 'invention.

Claims

1.- Return transmission for a valve shutter fitting, in particular for the petroleum industry, which comprises a threaded spindle rotatably mounted in a casing and a nut which can be trailed in the axial direction of the spindle and which is advantageously connected to a slide and to a slide guide, the slide guide being in connection with a torque transmission hub, characterized in that the nut is arranged in the form of a ball nut (8r, which is provided, to ensure its axial movement on the spindle (7), with a closed repetitive track (25) for balls (9) rolling freely.

2.- return transmission according to claim 1, characterized in that the track (25) is formed by ball deflectors (10), which delimit on each side a thread profile of the ball nut (8) as well as by a ball guide (11), which preferably guides tangentially the balls (9) at the outlet of the nut (8) and which brings them back into the ball nut (8).

3.- Return transmission according to one of claims 1 or 2, characterized in that, for adjusting the limit position, the spindle (7) is provided with limiting screws (18).

4. A return transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sliding surfaces of the slides (12) and of the hub (3) are provided with a layer of polytetrafluoroethylene.

5.- Return transmission according to one of claims 1 to 4, which is associated with a shutter valve, characterized in that, for the observation of the position of a 'closing element, the valve shutter (23) is provided with a transparent cover (6), the closing element of the locking fitting (23) being connected without possibility of rotation relative to the hub (3) of the return transmission (A).