FR2586777A1 - Servomoteur, en particulier pour valves, muni d'un dispositif d'arret - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN SERVOMOTEUR EQUIPE D'UN DISPOSITIF D'ARRET. LE SERVOMOTEUR COMPORTE UN MOTEUR ET UNE TRANSMISSION 19, 19A EQUIPEE D'UN ELEMENT 15 DE TRANSMISSION DES FORCES QUI EST MOBILE LONGITUDINALEMENT DANS DES LIMITES ETROITES ET MAINTENU ENTRE DEUX RESSORTS 25, 30. LE DISPOSITIF D'ARRET COMPORTE DES MEMBRES PALPEURS QUI CAPTENT LE MOUVEMENT LIMITE DE L'ELEMENT 15, ET QUI SONT CONSTITUES D'UNE CREMAILLERE 32 RELIEE A L'ELEMENT DE TRANSMISSION DES FORCES AINSI QUE D'UN PIGNON 35 S'ENGRENANT DANS CETTE CREMAILLERE. LE PIGNON EST RELIE A UN LEVIER A DEUX BRANCHES AGISSANT SUR DES INTERRUPTEURS DESTINES A METTRE EN MARCHE ET A ARRETER LE MOTEUR. CETTE CONCEPTION PERMET D'ACCROITRE LA SECURITE DE FONCTIONNEMENT DES APPAREILS. DOMAINE D'APPLICATION SERVOCOMMANDES.
Description
L'invention a pour objet un servomoteur, en particulier pour valves, muni d'un dispositif d'arrêt, comprenant un moteur et une transmission équipée d'un élément de transmission des forces mobile longitudinalement, dans des limites étroites, et maintenu entre ressorts, le dispositif d'arrêt étant muni de palpeurs captant le mouvement limité de l'élément de transmission des forces, ces palpeurs agissant sur des interrupteurs destinés à mettre en marche ou à arrêter le moteur.
Un tel servomoteur est connu depuis le brevet suisse CH-PS 576672. Dans ce brevet, le dispositif d'arrêt comporte un levier à deux branches qui s'étend, à travers un perçage, à l'intérieur du carter enveloppant la transmission. Un coussinet recevant le point de pivotement du levier est également logé dans ce perçage. L'extrémité du bras du levier située à l'extérieur du carter s'étend entre deux interrupteurs dont un seul est actionné à la fois, selon le sens de pivotement du levier.
L'extrémité du deuxième bras du levier porte un roulement à billes s'appuyant sur une face d'une rondelle annulaire fixée sur l'élément de transmission des forces. Grâce à un ressort disposé entre le coussinet et le premier bras du levier, le deuxième bras, portant le roulement à billes, est appliqué en permanence contre la rondelle annulaire, de telle sorte que ce levier capte tous les mouvements de l'élément de transmission des forces. Or, il s'est avéré que l'utilisation d'un ressort entre le coussinet et le levier ne donne pas assez de sécurité de fonctionnement, par exemple en cas de fatigue ou de rupture du ressort.Si, dans un tel cas, le dispositif relié à l'élément de transmission des forces est amené en position de surcharge, l'arrêt peut être retardé ou même ne pas se produire du tout, ce qui peut entraîner des endommagements du dispositif et/ou du servo- moteur. De plus, la disposition du ressort entre le coussinet et le levier pose des problèmes, étant donné qu'en cas de remplacement du ressort, les deux interrupteurs gêneraient, et que, par conséquent, leur support devrait être démonté.
Le but de l'invention est de créer un servomoteur du genre précité avec une sécurité accrüe du fonctionnement du dispositif d'arrêt.
Selon l'invention, ce but est atteint grâce au fait que les membres palpeurs sont constitués d'une crémaillère reliée à l'élément de transmission des forces, ainsi que d'un pignon s'engrenant dans cette crémaillère. Grâce à cette conception, on obtient une liaison permanente, par adhérence et mécanique, entre les membres palpeurs et l'élément de transmission des forces, sans que cette liaison ne nécessite des ressorts particuliers. Cela augmente la sécurité de fonctionnement, car les membres palpeurs suivent obligatoirement chaque mouvement de l'élément de transmission des forces. On évite donc des impulsions retardées de commande.D'autre part, si les interrupteurs du servomoteur sont placés à l'extérieur du carter enveloppant la transmission, il est relativement facile de réaliser une conception assurant l'étanchéité entre le membre et la paroi du carter qu'il traverse vers l'extérieur.
La crémaillère est munie d'une denture circulaire et entoure l'élément de transmission des forces. Le pignon est muni d'un axe traversant le carter enveloppant la transmission, l'extrémité de cet axe, dépassant le carter vers l'extérieur, étant munie d'un levier agissant sur les interrupteurs. L'élément de transmission des forces est un écrou de réglage relié, d'un côté, à une broche de réglage, dont la rotation est interdite, et, de l'autre côté, à la transmission.
Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit plus en détail par la suite, à l'aide des dessins annexés.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un servomoteur réalisé selon
l'invention, au niveau de l'élément de transmission des forces, la figure 2 représente une vue en coupe le long de la ligne II-II du
servomoteur de la figure 1 et la figure 3 représente une vue partielle dans le sens de la flèche A de la
figure 2.
l'invention, au niveau de l'élément de transmission des forces, la figure 2 représente une vue en coupe le long de la ligne II-II du
servomoteur de la figure 1 et la figure 3 représente une vue partielle dans le sens de la flèche A de la
figure 2.
Selon la figure 1, le servomoteur comporte un carter 1 entourant une transmission 19, 19a, et comprenant deux perçages coaxiaux 2 et 3. Un couvercle porte-palier 4 est placé dans le perçage 2 représenté en haut sur la figure 1, et est fixé sur le carter 1 au moyen de plusieurs vis 6 passant par un plateau 5 du couvercle 4. Un couvercle porte-palier inférieur 7 est fixé dans le perçage 3 d'une façon non représentée en détail ici. Dans les alésages centraux 11 et 12 des couvercles 4 et 7 est logé un écrou de réglage 15 en bronze servant d'élément de transmission des forces et rallongé au moyen d'un cylindre creux. Deux bagues d'étanchéité 8 et 9 placées dans les couvercles 4 et 7 entourent l'écrou de réglage. Un anneau 17 en acier est relié à l'écrou de réglage 15, par l'intermédiaire d'une clavette 16, de manière qu'il ne puisse pas tourner par rapport à celui-ci.
Par contre, un déplacement axial droitement limité de l'écrou 15 par rapport à l'anneau 17 est possible, la clavette 16 coulissant dans une gorge 16a de clavette de l'anneau 17. L'anneau 17 d'acier est relié à sa périphérie , au moyen d'une clavette 18, à une roue tangente 19 en bronze, de manière qu'il ne puisse pas tourner par rapport à celle-ci. Avec une vis sans fin 19a, la roue 19 forme un train réducteur qui est entrainé par un moteur électrique non représenté ici. L'anneau 17 et la roue tangente 19 sont logés entre deux roulements de butée à billes 20 et 21.Le roulement 20 repose sur la face frontale 22' d'une section tubulaire 22 du carter 1, enveloppant la partie inférieure de l'écrou 15 et saillant vers l'intérieurdu carter le roulement 21 s'appuie sur la facP frontale intérieure du co wercle porte-palier 4. L'anneau 17 en acier s'appuie d'un côté, par l'intermédiaire d'un empilage supérieur de rondelles Belleville 25, sur un anneau 26 maintenu contre l'écrou au moyen d'un anneau élastique 27, et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'un empilage inférieur de rondelles Belleville 30, d'une douille filetée 31 et d'une crémaillère circulaire 32, sur un deuxième anneau élastique 93 maintenu sur l'écrou.A l'intérieur de l'écrou 15 de réglage se trouve une broche filetée 55 dont l'extrémité supérieure non filetée est munie, par l'intermédiaire d'une clavette 56, d'une bague 57 guidée, au moyen de deux clavettes 58 et 59, dans deux gorges axiales 60 et 61 d'un chapeau 62. Ce chapeau, fermé à son extrémité supérieure non représentée, est fixé sur le couvercle porte-palier superieur 4.
Le servomoteur est pourvu d'un capteur de position qui indique la position momentanée de la broche 55 de réglage et, de ce fait, la position du dispositif actionné par le servomoteur, c'est-à-dire, d'une valve par exemple. Le dessin ne montre que la douille filetée 31 du capteur de position, portant un filetage 31a à double spire, dont le pas est égal au pas du filetage 15b de l'écrou 15 de réglage, et qui s'engrène, dans un plan perpendiculaire au plan du dessin, dans un pignon à denture hélicoïdale non représenté.
D'autre part, le servomoteur est équipé d'un dispositif d'arrêt qui arrête le moteur dans chacune des positions extrêmes de la broche 55 de réglage, ou en cas de surcharge due, par exemple, à un corps etranger coincé, et qui ne permet une nouvelle mise en marche que dans un sens s'éloignant de la position de surcharge correspondante. Le dispositif d'arret est constitué comme suit:
la crémaillère circulaire 32 déjà mentionnée, qui entoure l'écrou 15, s'engrène dans un pignon 35 qui forme ureplêoe monobloc avec un axe 36.
la crémaillère circulaire 32 déjà mentionnée, qui entoure l'écrou 15, s'engrène dans un pignon 35 qui forme ureplêoe monobloc avec un axe 36.
L'axe 36 est logé dans un coussinet 37 de guidage qui traverse la section tubulaire 22 du carter vers l'extérieur < f (fig.2). Ce coussinet de guidage est fixé extérieurement sur le carter 1 au moyen de plusieurs vis 38 à tête cylindrique à six pans creux, passant par une collerette 37'. Une face de butée 35' située dans la partie de transition entre le pignon 35 et l'axe 36, et un anneau élastique 39 placé sur cet axe à l'extérieur du carter 1 maintiennent le pignon 35 et, par conséquent, l'axe 36 en place, axialement, dans le coussinet de guidage 37. Un levier 40 à deux branches est emmanché sur l'extrémité de l'axe 36 qui se projette à l'extérieur du coussinet 37, et est maintenu axialement sur cette extrémité, entre l'anneau élastique 39 et un écrou hexagonal 41.Une goupille 42 interdit la rotation du levier 40 par rapport à l'axe.Chaque extrémité du levier 40 est munie d'un doigt 43 ou 43', vissé dans le levier et saillant, sur la figure 3, vers le haut, qui agit, lorsque l'axe tourne, sur une touche 45 ou 45' d'un interrupteur 44 ou 44', selon le sens de rotation de l'axe. Les interrupteurs 44 et 44' sont reliés au moteur principal de telle façon que la rotation du moteur dans un sens donné soit interdite tant que la touche correspondante 45 ou 45' est actionnée.
Le fonctionnement du servomoteur se déroule cons suit: suite à un ordre de régulation commandant le moteur principal non représenté, ce dernier entraîne, par l'intermédiaire d'une transmission 19, 19a, l'écrou de réglage 15 dans un sens ou dans l'autre, déplaçant alors la broche 55 de réglage vers le haut ou vers le bas. Si la broche 55 est reliée à la commande d'une valve, le déplacement de la broche provoquera l'ouverture ou la fermeture de cette valve. En même temps, le capteur de position, sur lequel agit la douille filetée 31, indique la position de la broche 55 et, par conséquent, la position de fonctionnement de la commande de la valve.
En fonction du sens du mouvement de la broche 55 de réglage, l'écrou de réglage 15 recule, lors de la rotation de la broche, soit contre la force de rappel des rondelles Belleville 25, soit contre les rondelles
Belleville 30. L'écrou 15 coulisse dans l'anneau 17 en acier, entraînait la clavette 16 qui coulisse dans la gorge 16a de clavette. L'importance du déplacement de l'écrou 15 de réglage dépend alors de l'état de charge de la broche 15.Dès que ce déplacement dépasse une certaine valeur - ce qui peut arriver, par exemple, lorsque la commande de la valve a atteint sa position de fermeture, la crémaillère circulaire 32 fait tourner le pignon 35 et son axe 36 et, par conséquent, fait basculer le levier 40 jusqu'au point où, par exemple, le doigt 43 appuie sur la touche correspondante 45 de l'interrupteur 44, et arrête la rotation du moteur principal dans le sens donné.
Belleville 30. L'écrou 15 coulisse dans l'anneau 17 en acier, entraînait la clavette 16 qui coulisse dans la gorge 16a de clavette. L'importance du déplacement de l'écrou 15 de réglage dépend alors de l'état de charge de la broche 15.Dès que ce déplacement dépasse une certaine valeur - ce qui peut arriver, par exemple, lorsque la commande de la valve a atteint sa position de fermeture, la crémaillère circulaire 32 fait tourner le pignon 35 et son axe 36 et, par conséquent, fait basculer le levier 40 jusqu'au point où, par exemple, le doigt 43 appuie sur la touche correspondante 45 de l'interrupteur 44, et arrête la rotation du moteur principal dans le sens donné.
La touche 45' de l'autre interrupteur 44' n'ayant pas été actionnée, le moteur principal peut, le cas échéant, être mis en marche sans difficulté dans le sens contraire de rotation, ce qui inverserait également le sens de rotation de l'écrou 15 de réglage et le sens du déplacement de la broche 55 de réglage. Dans ce cas, les rondelles Belleville repousseraient, d'abord, l'écrou 15 dans sa position neutre de départ.
Du fait de cette conception, le pignon 35, l'axe 36 et le levier 40 constituent un composant pratiquement uniforme qui n'est sollicité que légèrement en torsion et qui, pour l'utilisation décrite, est pourvu d'une grande stabilité de forme même lorsqu'il est de section relativement mince et de fabrication peu sophistiquée. La denture droite du pignon 35 et de la crémaillère 32 est simple et peut être réalisée d'une manière très précise avec un travail d'usinage réduit, et le type de logement de l'écrou 15 de réglage et de l'axe 36 permet de conserver des jeux très réduits.De plus, grâce à leur disposition du même côté des deux branches du levier, les interrupteurs 44 et 44' et leurs touches 45 et 45' exercent un effort de réaction pratiquement uniforme sur le dispositif d'arrêt, de manière que, dans les deux sens de rotation, les jeux éventuels soient réduits de la même façon et dans le même sens. Des essais ont démontré que - comme il a été exposé ci-dessus - grâce à ce fait, la différence entre la force agissant sur l'écrou 15 de réglage dans l'un des deux sens de mouvement et celle correspondant à l'autre sens de mouvement est inférieure à 2 .
Au besoin, l'on peut prévoir des bagues d'étanchéité entre l'axe 36 et le coussinet 37 de guidage, ainsi qu'entre cette dernière et la section 22 du carter.
D'autre part, il est possible de remplacer le levier 40 par une came ou tout autre dispositif similaire, qui agirait, de manière redondante, simultanément sur plusieurs interrupteurs 44, 44' branchés en série, augmentant ainsi la sécurité de fonctionnement.
La transmission à vis sans fin peut être remplacée par un autre type de transmission, et l'on peut utiliser d'autres ressorts que les rondelles Belleville. Les dispositifs de commande peuvent être, par exemple, électroniques, mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques. Il n'est pas indispensable que la crémaillère 32 entoure entièrement l'écrou 15 de réglage; elle peut être reliée à l'écrou par l'intermédiaire de paliers, par exemple par des roulements, permettant ainsi à l'écrou de tourner sans la crémaillère.
Le pignon 35 peut être muni, à son extrémité inférieure sur la figure 2, d'un axe correspondant à l'axe 36, qui peut être logé dans un deuxième coussinet de guidage dans la section 22.
Claims (4)
1. Servomoteur, en particulier pour des valves, muni d'un dispositif d'arrêt comprenant un moteur et une transmission équipée d'un élément de transmission des forces, mobile longitudinalement dans des limites étroites et maintenu entre ressorts, le dispositif d'arrêt étant muni de membres palpeurs captant le mouvement limité de l'élément de transmission des forces, ces palpeurs agissant sur des interrupteurs destinés à mettre en marche et à arrêter le moteur, caractérisé par le fait que les membres palpeurs sont constitués d'une crémaillère (32) reliée à l'élément (15) de transmission des forces, et d'un pignon (35) s'engrenant dans cette crémaillère.
2. Servomoteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la crémaillère (32) est pourvue d'une denture circulaire et entoure l'élément (15) de transmission des forces.
3. Servomoteur selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le pignon (35) est muni d'un axe (36) traversant un carter (1) enveloppant la transmission, l'extrémité extérieure de cet axe, dépassant le carter vers l'extérieur, étant munie d'un levier (40) agissant sur les interrupteurs (44, 44').
4. Servomoteur selon la revendication 3, dont l'élément de transmission des forces est un écrou (15) de réglage relié, d'un côté, à une broche (55) de réglage dont la rotation est interdite, et, de l'autre côté, à la transmission (19, 19a), caractérisé par le fait que le levier (40) est réalisé sous forme d'un levier à deux branches, et que les interrupteurs (44, 44') sont disposés de telle sorte que, lorsque le pignon (35) tourne dans un sens, l'un des interrupteurs < 44) soit actionné par l'une des branches du levier, et que, lorsque le pignon (35) tourne dans l'autre sens, l'autre interrupteur (44') soit actionné par-l'autre branche du levier, l'un des interrupteurs bloquant l'un des sens de marche et l'autre interrupteur bloquant l'autre sens de marche du moteur.
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