FR2947606A1

FR2947606A1 - Three-way hydraulic distributor for use in fountain, has bushel driven in rotation by magnetic coupling and electric motor, where disks of magnetic coupling respectively integrated in bushel and driving shaft of motor

Info

Publication number: FR2947606A1
Application number: FR0903280A
Authority: FR
Inventors: Jean Tricard; Jose Brandely; Raymond Besse; Christophe Dubreuil; Philippe Buffiere
Original assignee: ARROLIMOUSIN; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: Arrolimousin Fr; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-07
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: FR2947606B1

Abstract

The distributor (1) has a rotative bushel (7) driven in rotation by a magnetic coupling and an electric motor (12). The bushel is located at two corresponding positions with two exit openings (4, 5) using an inductive positioning unit. The bushel is assembled in a casing. The magnetic coupling comprises two disks (16, 17) equipped with magnets (10, 13). One of the disks is integrated to the bushel. Another disk is integrated to a driving shaft (11) of the electric motor. An independent claim is also included for a hydraulic installation comprising a water reserve.

Description

La présente invention concerne le domaine de la maîtrise de l'eau, en 10 particulier le domaine de la fontainerie, ou de l'arrosage industriel ou agricole. Elle est fondée sur une nouvelle vanne de distribution multivoies, robuste et à commande rapide. On connaît dans la profession des distributeurs à tiroirs à trois voies, c'est-à-dire ayant un orifice d'entrée, et deux orifices de sortie. Le tiroir peut 15 avoir deux ou trois positions. A deux positions, le distributeur aiguille le flux vers l'un ou l'autre des orifices de sortie. A trois positions, le distributeur possède en plus une position d'arrêt du flux. Ces distributeurs sont à déplacement longitudinal et sont commandés par des bobines électromagnétiques. Ils sont coûteux et sensibles à l'environnement humide, ce 20 qui leur confère une trop courte longévité, notamment dans l'application fontainerie où le rythme de changement de positions peut être important et cela pendant plusieurs heures d'affilées. Aussi, il y a une demande pour avoir un distributeur simple et fiable, comportant des moyens de commande résistants à une ambiance fortement 25 humide et pouvant accepter des vitesses et des fréquences d'actionnement importants. The present invention relates to the field of water control, in particular the field of the fountain, or industrial or agricultural watering. It is based on a new, robust and fast-acting multi-way distribution valve. Three-way drawers are known in the art, that is, having an inlet port, and two outlet ports. The drawer may have two or three positions. In two positions, the distributor directs the flow to one or the other of the outlet orifices. In three positions, the distributor also has a stop position of the flow. These distributors are longitudinally displaced and are controlled by electromagnetic coils. They are expensive and sensitive to the humid environment, which gives them too short a life, especially in the application fountain where the rate of change of positions can be important and that for several hours in a row. Also, there is a demand for a simple and reliable dispenser having control means resistant to a highly humid environment and capable of accepting high operating speeds and frequencies.

Ainsi, la présente invention concerne un distributeur hydraulique à trois voies comportant un boisseau rotatif entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique et d'une motorisation électrique. Le boisseau peut être à deux positions correspondants à deux voies de 5 sortie, lesdites positions étant repérées par des moyens de positionnement inductifs. Le boisseau peut être monté dans un carter sans moyens d'étanchéité spécifiques pour limiter les fuites entre chacune des voies. Le boisseau peut être monté dans le carter avec un jeu fonctionnel 10 déterminé pour obtenir un guidage dudit boisseau rotatif. L'accouplement magnétique peut comporter deux disques équipés d'aimants, l'un des disques est solidaire du boisseau, l'autre étant solidaire de l'arbre menant de la motorisation électrique. Les deux disques peuvent être séparés par une paroi, de façon à isoler la 15 motorisation électrique de la cavité contenant ledit boisseau. L'invention concerne également une installation hydraulique comprenant une réserve d'eau, une pompe d'alimentation d'au moins un jet d'eau, une conduite de retour d'eau. L'installation comporte au moins un distributeur tel que décrit ci-dessus, et un automate de contrôle de la 20 commande dudit distributeur. L'automate peut contrôler les séquences d'actionnement du distributeur, la vitesse d'actionnement à l'ouverture ou à la fermeture d'une voie du distributeur. L'automate peut recevoir les informations de positionnement dudit 25 distributeur. L'automate peut contrôler le débit de la pompe. Thus, the present invention relates to a three-way hydraulic distributor comprising a rotary valve driven in rotation by means of a magnetic coupling and an electric motor. The plug may be in two positions corresponding to two output channels, said positions being marked by inductive positioning means. The plug can be mounted in a housing without specific sealing means to limit leaks between each of the channels. The plug can be mounted in the housing with a functional clearance 10 determined to obtain a guide of said rotary valve. The magnetic coupling may comprise two disks equipped with magnets, one of the disks is integral with the plug, the other being secured to the drive shaft of the electric motor. The two discs can be separated by a wall, so as to isolate the electric motor from the cavity containing said plug. The invention also relates to a hydraulic installation comprising a water reserve, a feed pump of at least one water jet, a return water pipe. The installation comprises at least one distributor as described above, and a control automaton for controlling said distributor. The automaton can control the sequences of actuation of the distributor, the speed of actuation when opening or closing a channel of the distributor. The controller may receive positioning information from said dispenser. The controller can control the flow of the pump.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et illustré par les figures ci-après annexées parmi lesquelles : les figures la et lb montrent en coupe schématique le principe du distributeur selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement un réseau de fontaines dans lequel le distributeur selon l'invention est utilisé. La figure lb montre en coupe longitudinale le distributeur 1 selon l'invention. Le corps 2 comprend trois orifices: l'orifice d'entrée ou d'alimentation en fluide 3, deux orifices de sortie 4 et 5. La cavité interne du corps 2 est séparée en deux volumes: une première cavité 6 contenant le boisseau cylindrique 7, et une deuxième cavité 8 complètement isolée de ladite première cavité par une paroi étanche 9. La deuxième cavité 8 contient des moyens d'actionnement du boisseau 7. Le boisseau cylindrique comporte un orifice d'alimentation 3' en correspondance avec l'orifice 3 du corps. Les deux orifices de sorties 5' et 4' sont disposés de façon à ce qu'une rotation d'un angle déterminé (dans le cas présent un angle de 90°) du boisseau autour de son axe fait coïncider les orifices 5' ou 4' avec respectivement les orifices 5 ou 4. Il est clair que l'invention ne se limite pas à des boisseaux cylindriques, des boisseaux sphériques, ou d'autres formes extérieures peuvent parfaitement convenir dans la mesure où la distribution entre les voies se fait par un mouvement angulaire de rotation. Le boisseau est lié à au moins un aimant 10 qui fait partie des moyens de commande. Les moyens de commande comprennent un moteur rotatif 12 dont l'arbre est relié à un autre arbre menant 11 support d'autres aimants 13 en correspondance avec les aimants 10 du boisseau. L'arbre menant 11 porte un moyen de repérage en position angulaire 14, lequel coopère avec un capteur, par exemple du type de proximité 15. Les informations d'indexation The present invention will be better understood and its advantages will appear more clearly on reading the following description of an embodiment, in no way limiting, and illustrated by the appended figures in which: FIGS. 1a and 1b show in section schematically the principle of the dispenser according to the invention, Figure 2 schematically illustrates a network of fountains in which the dispenser according to the invention is used. Figure 1b shows in longitudinal section the distributor 1 according to the invention. The body 2 comprises three orifices: the inlet or fluid supply port 3, two outlet ports 4 and 5. The internal cavity of the body 2 is separated into two volumes: a first cavity 6 containing the cylindrical plug 7 and a second cavity 8 completely isolated from said first cavity by a sealed wall 9. The second cavity 8 contains actuating means of the plug 7. The cylindrical plug has a supply port 3 'in correspondence with the orifice 3 from the body. The two outlet orifices 5 'and 4' are arranged in such a way that a rotation of a given angle (in this case a 90 ° angle) of the plug about its axis makes the orifices 5 'or 4 coincide. 5 or 4. It is clear that the invention is not limited to cylindrical plugs, spherical plugs, or other external shapes may be perfectly suitable insofar as the distribution between the channels is by an angular movement of rotation. The plug is connected to at least one magnet 10 which is part of the control means. The control means comprise a rotary motor 12 whose shaft is connected to another drive shaft 11 supporting other magnets 13 in correspondence with the magnets 10 of the plug. The driving shaft 11 carries a locating means in angular position 14, which cooperates with a sensor, for example of the proximity type 15. The indexing information

fournies par le capteur sont transmises à des moyens de commande du moteur électrique 12. Ainsi, les aimants 10 et 13 servent d'accouplement magnétique entre le boisseau et le moteur électrique. L'actionnement rotatif du moteur électrique fait tourner sur son axe le boisseau pour distribuer le fluide au choix dans l'une des deux voies de sortie. Il est clair que, ainsi, le réseau hydraulique est totalement séparé des moyens électriques de commande en rotation. La figure lb représente une section qui montre le boisseau dans le corps 2. On note que l'on a représenté un jeu j entre le boisseau et la cavité interne 6 du corps. Ce jeu fonctionnel est nécessaire au déplacement en rotation du boisseau lequel n'est pas étanché par quelque garniture que ce soit pour une fonction spécifique d'étanchéité. Cela signifie que, dans l'une ou l'autre des positions du boisseau, il n'y a pas étanchéité hydraulique, autre que le jeu fonctionnel qui procure des pertes de charge. Le fluide, principalement dirigé vers une voie, peut avoir un débit de fuite vers l'autre voie, débit directement lié aux pertes de charge provoquées par le jeu j. Mais, dans la plupart des application de fontainier, il n'est pas nécessaire d'avoir une fermeture stricte de la voie non utilisée, une fuite y est admissible. La mise en oeuvre du distributeur selon l'invention présente les 20 avantages suivants: séparation totale entre le circuit hydraulique et les moyens électriques de commande, tels que capteur de position ou de fin de course, bobine d'actionneur, connecteurs,... montage du boisseau dans le corps sans garniture d'étanchéité, 25 motorisation rotative qui autorise des vitesses et des fréquences d'actionnement importantes, maintenance simplifiée du fait de la séparation physique entre moteur d'actionnement et boisseau grâce à l'accouplement magnétique, la conception du distributeur permet sont utilisation en immersion complète dans un bassin. L'accouplement magnétique peut être constitué de deux disques (références 16 et 17 de la figure 1) sur lesquels sont disposés des aimants, de 5 préférence en couronne. Les dimensions des distributeurs peuvent être de 1", 1"1/2, 2" ou 3" (en pouce -1"=25,3 mm). La figure 2 illustre une application préférentielle du distributeur selon l'invention, à la gestion des jets d'eau d'un fontaine. 10 On a représenté ici quatre jets d'eau F alimentés par une pompe P qui aspire l'eau dans une bâche R. Pour chaque jet F, il y a un distributeur D, selon l'invention, qui conduit l'eau sous pression, soit vers le jet d'eau F, soit vers une canalisation de retour d'eau C. Un automate A est relié aux différentes motorisations en jeu : - de la 15 pompe P; - des distributeurs D. Ces liaisons peuvent être filaires 11, 12, 13, 14, ou sans fil. Les informations données par les capteurs de position de chacun des distributeurs sont aussi transmises à l'automate A, de façon filaire ou par radio. Descriptif de la boucle d'automatisme: 20 Les actionneurs des distributeurs se composent de préférence d'un moto réducteur électrique "Brushless" du type référencé 80149605 fabriqué par la société Crouzet (FR). Son moteur est piloté par un anneau automate Crouzet type millénium 3 XB10S. 25 Dans les cas d'un liaison sans fil, une passerelle BlueTooth permet la communication avec l'automatisme tout en gardant étanche l'enveloppe de la vanne. provided by the sensor are transmitted to control means of the electric motor 12. Thus, the magnets 10 and 13 serve as a magnetic coupling between the plug and the electric motor. The rotary actuation of the electric motor rotates on its axis the plug to dispense the fluid to choose from one of the two output channels. It is clear that, thus, the hydraulic network is completely separate from the electrical control means in rotation. Figure lb shows a section which shows the plug in the body 2. Note that there is shown a clearance j between the plug and the internal cavity 6 of the body. This functional clearance is necessary for the rotational movement of the plug which is not sealed by any lining for a specific sealing function. This means that, in one or other of the positions of the plug, there is no hydraulic seal, other than the functional game that provides pressure drops. The fluid, mainly directed towards one way, can have a leakage flow towards the other way, flow directly related to the losses of load caused by the game j. But in most fountain applications, it is not necessary to have a strict closure of the unused track, a leak is eligible. The use of the distributor according to the invention has the following advantages: total separation between the hydraulic circuit and the electric control means, such as position or limit switch, actuator coil, connectors, etc. mounting of the plug in the body without a seal, 25 rotary actuator which allows high speeds and frequencies of actuation, simplified maintenance due to the physical separation between actuating motor and plug through the magnetic coupling, the Dispenser design allows use in full immersion in a pond. The magnetic coupling may consist of two disks (references 16 and 17 of Figure 1) on which magnets are arranged, preferably in a ring. The dimensions of the dispensers may be 1 ", 1" 1/2, 2 "or 3" (in inches -1 "= 25.3 mm) Figure 2 illustrates a preferred application of the dispenser according to the invention, at the Fountain water jets are shown here Four water jets F fed by a pump P suck water into a tank R. For each jet F, there is a distributor D, according to the invention, which leads the pressurized water, either to the water jet F, or to a return water pipe C. A controller A is connected to the various engines involved: - the pump P; - Distributors D. These links can be wired 11, 12, 13, 14, or wireless The information given by the position sensors of each of the distributors are also transmitted to the controller A, wired or by radio. Description of the automation loop: The actuators of the distributors are preferably composed of a "Brushless" electric gear motor of the reference type 80149605 manufactured by the company Crouzet (FR). Its engine is driven by a crouzet millennium 3 XB10S automaton ring. In the case of a wireless link, a BlueTooth gateway allows communication with the automation while keeping the valve envelope sealed.

Le programme d'automatisme comprend l'algorithme de pilotage de l'ensemble des actionneurs. Il permet de gérer les sens de rotation, les courbes d'accélération/décélération, ainsi que l'accostage. Le positionnement de l'arbre du moteur est assuré par un codeur à 5 point. Le calage à 0 est effectué par un capteur inductif qui donne le point de début et de fin d'ouverture de la vanne. Les points du codeur donnent les adresses intermédiaires. Le calage sur le point 0 est géré par un auto apprentissage. A chaque nouvelle mise en service, la vanne recherche le calage de ce point 0.The automation program includes the algorithm for controlling all the actuators. It makes it possible to manage the directions of rotation, the curves of acceleration / deceleration, as well as the docking. The positioning of the motor shaft is ensured by a 5-point encoder. The setting to 0 is performed by an inductive sensor which gives the point of beginning and end of opening of the valve. The points of the encoder give the intermediate addresses. The calibration on point 0 is managed by a self learning. At each new commissioning, the valve searches for the calibration of this point 0.

10 Le programme peut exécuter une multitude de positionnements en cascades et adressables. Ces positions sont déterminées par l'utilisateur en fonctions des multiples figures possibles. L'accès à ces positions se fait par une communication bus/propriétaire en synchro-trame. La synchro trame de la vanne est calée sur une horloge externe 15 (maître communicant). Ce processus permet l'harmonisation et la synchronisation des différentes figures pendant leur exécution, sans limite du nombre de vanne. Ainsi, l'automatisme de commande est entièrement basée sur la malléabilité du "software" réalisé en langage FBD (Fonction Bloc Diagramme).The program can perform a multitude of cascading and addressable positions. These positions are determined by the user according to the multiple possible figures. The access to these positions is done by a bus / owner communication in synchro-frame. The frame sync of the valve is set to an external clock 15 (communicating master). This process allows the harmonization and synchronization of the different figures during their execution, without limit of the number of valves. Thus, the control automatism is entirely based on the malleability of the "software" realized in language FBD (Block Diagram Function).

20 Son graph-set peut être modifié, ou réécrit très simplement. Sa souplesse d'utilisation offre une adaptabilité à tout type de fontaine et autres jeux d'eau, en effet chaque cas peut être traité sans nouveau développement de la partie "Hardware". 20 Its graph-set can be modified, or rewritten very simply. Its flexibility of use offers an adaptability to any type of fountain and other games of water, in fact each case can be treated without new development of the part "Hardware".

Claims

REVENDICATIONS1. Hydraulic three-way distributor comprising a rotary valve, characterized in that said plug is rotated by means of a magnetic coupling and an electric motor.

2. Dispenser according to claim 1, wherein the plug is in two positions corresponding to two output channels, said positions being marked by inductive positioning means.

3. Dispenser according to one of claims 1 or 2, wherein said plug is mounted in a housing without specific sealing means to limit leakage between each of the channels.

4. Dispenser according to claim 3, wherein the plug is mounted in the housing with a specific functional clearance to obtain a guide of said rotary valve.

5. Dispenser according to one of the preceding claims, wherein said magnetic coupling comprises two disks equipped with magnets, one of the disks is integral with the plug, the other being secured to the drive shaft of the electric motor.

6. Dispenser according to claim 5, wherein the two discs are separated by a wall, so as to isolate the electric motor of the cavity containing said plug.

7. Hydraulic installation comprising a water reserve, a feed pump of at least one water jet, a return water pipe, characterized in that it comprises at least one distributor according to one of the claims. 1 to 6, and an automatic control of the control of said distributor.

8. Installation according to claim 7, wherein the controller controls the actuator sequences of the dispenser, the speed of actuation on opening or closing a channel of the dispenser.

9. Installation according to one of claims 7 or 8, wherein the controller receives the positioning information of said distributor.

10) Installation according to one of claims 7 to 9, wherein the controller controls the flow rate of the pump.