FR3091564A1

FR3091564A1 - Bloc de puissance pour l’actionnement d’un obturateur de vanne

Info

Publication number: FR3091564A1
Application number: FR2000075A
Authority: FR
Inventors: Loris MOLINARO Narciso
Original assignee: 4MC
Current assignee: 4MC
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: ES1275815U; WO2020141265A1; CN216478164U; FR3091564B1; DE212019000439U1; ES1275815Y

Abstract

Est concerné un bloc de puissance pour l’actionnement d’un élément de manœuvre d'un organe, telle une vanne à fermer et ouvrir, par l'intermédiaire d’un vérin (22) comprenant un piston adapté à se déplacer dans une chambre (27) du vérin sous l’effet d’un fluide hydraulique. Un bloc (2) de puissance comprend une pompe hydraulique (18) pompant du fluide hydraulique, un moteur électrique (41) d’entrainement de la pompe hydraulique, et au moins un conduit (30) pour le fluide hydraulique, faisant communiquant la pompe hydraulique avec la chambre du vérin. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3.

Description

Titre de l'invention : Bloc de puissance pour l’actionnement d’un obturateur de vanne

Domaine technique de l’invention

[0001] L’invention concerne un bloc de puissance pour l’actionnement d’un élément de manœuvre d'un organe, telle que -l’obturateur d’- une vanne à fermer et ouvrir, par l'intermédiaire d’un vérin comprenant un piston adapté à se déplacer dans une chambre du vérin sous l’effet d’un fluide.

[0002] Est également concerné un ensemble comprenant :

- le bloc de puissance,

- une vanne comprenant un obturateur, et

- un arbre mobile (tournant ou mobile en translation) auquel est lié l’obturateur (appelé aussi opercule).

Etat de la technique antérieure

[0003] Le bloc de puissance objet de l’invention peut être utilisé en lieu et place de vérins pneumatiques ou hydrauliques connus.

[0004] Il existe typiquement comme moyens de faire fonctionner un actionneur de vannes :

[0005] 1) des moyens pneumatiques : une source d’air comprimé alimente un ou plusieurs vérins qui à travers un mécanisme assurent le mouvement d’ouverture ou de fermeture de la vanne.

[0006] Comme inconvénients, on peut noter l’encombrement et des risques dus aux enceintes sous pression ;

2) des moyens hydrauliques : une alimentation externe centralisée ou un système hydraulique indépendant, alimenté en énergie électrique, est utilisé. Dans le cas d’un système hydraulique indépendant, un inconvénient est qu’il n’existe pas de systèmes compacts, ils sont assez complexes et le cout de ces systèmes est important ;

3) des moyens électriques : un moteur assure la rotation de -l’obturateur de- la vanne par l’intermédiaire d’un train de pignons plus au moins importants. Parmi les inconvénients : cette solution n’est intéressante que pour les faibles puissances, la solution est lente et n’est pas réversible c'est-à-dire n’est pas être utilisée pour les vannes avec des fonctions de sécurité ;

4) nombre de vannes à arbre mobile en translation ont une commande imprécise et/ ou difficile à régler.

Présentation et résumé de l’invention

[0007] Pour apporter une solution à au moins une partie des inconvénients ci-avant cités, il est proposé :

- que le bloc de puissance agisse pour l’actionnement d’un élément de manœuvre de l’obturateur, à fermer et ouvrir, par l'intermédiaire d’un vérin dudit bloc comprenant un piston adapté à se déplacer dans une chambre du vérin sous l’effet d’un fluide hydraulique,

- et que l’ensemble précité comprenne en outre :

— une pompe hydraulique adaptée à pomper dudit fluide hydraulique, — un moteur électrique d’entrainement de la pompe hydraulique, et, — au moins un conduit pour le fluide hydraulique, faisant communiquant la pompe hydraulique avec la chambre du vérin, — une enceinte contenant :

— la chambre du vérin, — le fluide hydraulique, — la pompe hydraulique adaptée à pomper dans l’enceinte, et plus généralement communiquant avec l’enceinte (pour y pomper ou y faire refluer du fluide hydraulique), — le moteur électrique, adapté pour un fonctionnement immergé dans le fluide hydraulique de l’enceinte, et — ledit au moins un conduit pour le fluide hydraulique, l’ensemble précité comprenant aussi :

— soit un support d’une crémaillère, un pignon rotatif denté et un arbre tournant auquel est lié l’obturateur et qui est entraîné en rotation par le pignon rotatif denté, le piston présentant, hors de la chambre du vérin et de l’enceinte, une liaison mécanique avec ledit support, la crémaillère formant ledit élément de manœuvre et étant placée en liaison d'engrènement avec le pignon rotatif denté, l’ensemble comprenant en outre un boîtier de commande fixé sur un carter fermant un volume, lequel contient la crémaillère, son support et le pignon rotatif denté, et une liaison électrique entre le boîtier de commande d’une part et la pompe hydraulique et le moteur électrique d’autre part, — soit un arbre mobile en translation entraîné par le piston et formant ledit élément de manœuvre, le piston présentant, hors de la chambre du vérin et de l’enceinte, une liaison mécanique avec ledit arbre mobile en translation, l’ensemble comprenant en outre un boîtier de commande fixé avec un corps de vanne, et une liaison électrique entre le boîtier de commande d’une part et la pompe hydraulique et le moteur électrique d’autre part.

[0008] Pour l’efficience et la performance du bloc de puissance, il est aussi proposé que le bloc de puissance comprenne également, de préférence dans l’enceinte, un bloc de distribution pour gérer une alimentation en fluide hydraulique de la chambre du vérin.

[0009] Encore pour l’efficience et la compacité, il est aussi proposé que ce bloc de distribution soit interposé entre la pompe hydraulique et le moteur électrique et soit traversé par un arbre d’entrainement du moteur électrique.

[0010] Pour la sécurité, il est également proposé :

- qu’une extrémité d’arbre d’entrainement du moteur électrique dépasse hors de l’enceinte et présente une forme lui permettant d’être entraîné par un embout d’une perceuse ou d’une visseuse à main, et/ou

- que ledit bloc de puissance soit tel que :

— le vérin soit à simple effet, — le bloc de puissance comprend en outre un accumulateur hydraulique, de sécurité, raccordé hydrauliquement avec (une partie de) la chambre du vérin pour que du fluide hydraulique qu’il contient puisse agir sur un côté du piston.

[0011] De préférence, dans le même but, ledit bloc de puissance pourra comprendre en outre un clapet piloté, agissant en sortie de l’accumulateur hydraulique pour piloter le fluide hydraulique qu’il peut délivrer vers ladite partie de la chambre du vérin.

[0012] La solution à arbre mobile en translation sera performante sur une vanne à obturateur à mouvement linéaire, comme précité.

[0013] Dans un but comparable, il est également proposé que le piston présente, hors de la chambre du vérin et de l’enceinte, une tige qui traversera une paroi de l’enceinte en contact avec le fluide hydraulique et contre laquelle sera alors située la chambre du vérin, cette tige comprenant ladite liaison mécanique avec le support, ou avec l’arbre mobile en translation.

[0014] Pour notamment la fabrication, la maintenance et la compacité, l’enceinte du bloc de puissance pourra comprendre :

- un corps tubulaire qui, avec des parois latérales de fond qui en ferment les extrémités, définit, dans l’enceinte un volume de stockage du fluide hydraulique,

- et, passant dans ledit volume de stockage du fluide hydraulique, des tirants de maintien des parois latérales de fond par rapport au corps tubulaire.

[0015] Encore pour la compacité et l’efficacité opérationnelle, il est aussi proposé, si le vérin est à simple effet et présente, de part et d’autre du piston, respectivement une première et une deuxième parties de chambre du vérin :

- que le bloc de puissance comprenne en outre un bloc hydromécanique disposé autour de la tige et qui comprend une chambre :

— contenant un deuxième piston mobile le long de la tige et qui sépare la chambre dudit bloc hydromécanique entre une première et une deuxième parties de chambre, — dont la première partie de chambre contient un organe de rappel, et — dont la deuxième partie de chambre communique hydrauliquement avec la deuxième partie de chambre du vérin pour que du fluide hydraulique transmis dans la première partie de chambre du vérin via la pompe hydraulique déplace la tige à l’encontre de l’organe de rappel,

- et que la première partie de chambre du vérin est en outre adaptée :

— à communiquer avec la pompe hydraulique, pour que cette dernière y envoie du fluide hydraulique, par ledit au moins un conduit, quand l’électrovanne est fermée (non passante), et — à communiquer avec l’enceinte pour que, quand l’électrovanne est ouverte (passante) et la pompe hydraulique arrêtée, le fluide hydraulique présent dans la première partie de chambre du vérin soit envoyé vers l’enceinte, par la détente dudit organe de rappel.

Brève description des figures

[0016] [fig.l] représente un ensemble de commande d’un obturateur de vanne conforme à l’invention, suivant une vue de dessous, avec une partie en arraché, et un couplage avec un moyen de rappel élastique ;

[0017] [fig-2] représente le même ensemble suivant une vue de côté ;

[0018] [fig-3] représente une partie de commande de cet obturateur, en coupe verticale, dans l e plan P de la figure 1 ;

[0019] [fig.4] reprend la partie droite de la figure 3, complétée un accumulateur hydraulique d e sécurité à clapet piloté ;

[0020] [fig-5] représente une perspective d’un dit ensemble de commande d’un obturateur conforme à l’invention, mais avec seulement un actionneur et bloc de puissance, sans moyen de rappel élastique,

[0021] [fig-6] représente une variante de réalisation à obturateur coulissant, et

[0022] [fig-7] représente une variante de réalisation à vérin à simple effet, à électrovanne et à bloc hydromécanique compact.

Description détaillée de l’invention

[0023] Un aspect de l’invention concerne donc, comme illustré figures 1-3, un ensemble 1 comprenant ;

- un bloc de puissance 2, détaillé ci-après, dans un mode de réalisation compatible avec l’invention,

- une vanne 20 comprenant un obturateur 3,

- un arbre tournant 13 auquel est lié et qui est entraîné en rotation par un pignon 11 rotatif denté.

[0024] La manœuvre de l’obturateur 31a vanne 20 s'opère, dans cette réalisation, par l'intermédiaire d'une crémaillère 9 engrenant avec un pignon 11 rotatif denté.

[0025] Le pignon 11 illustré est de section elliptique.

[0026] Dans une solution pertinente, les dents 110 du pignon 11 sont ainsi situées selon plusieurs rayons différents. Ces rayons déterminent les couples mini et maxi disponibles.

[0027] La crémaillère 9 s'étend globalement transversalement à l'axe 1 la de rotation du pignon 11, suivant globalement une direction 191 le long de laquelle s'étend la courbe développante d'une partie au moins du périmètre primitif du pignon (à l'endroit des dents 110 périphériques; figure 1).

[0028] Le pignon 11 est par ailleurs lié avec l’arbre 13 pour que l'un transmette à l'autre un couple. En pratique ce couple sera proportionnel à celui appliqué sur le pignon 11 par la crémaillère 9, elle-même mue en translation par un actionneur 5.

[0029] L’arbre 13 tournant est lié fixement à l'obturateur 3 à manœuvrer (voir figure 2).

[0030] Un actionneur 5, à tige 50a d’actionnement (bloc repéré 5/2) est disposé dans le prolongement axial (axe 191) de l’une des deux extrémités opposées du support 15de la crémaillère 9. A l’opposé il peut n'y avoir rien, comme schématisé figure 5, ou bien une autre enceinte 310 limitée par un corps 370 tubulaire et renfermant un moyen 311 de rappel élastique suivant l’axe 191, comme schématisé figure 1. Le moyen 311 de rappel élastique, qui peut être un ressort de compression, peut agir, dans l’enceinte 310, sur un piston 313 à tige 50b d’actionnement.

[0031] A noter que la(les) tige(s), 50a,50b, s'étend(ent) donc dans l’un et/ou l’autre des prolongements latéraux du support 15, suivant l'axe 191.

[0032] La partie du mécanisme comprenant la crémaillère 9, le pignon 11, l’arbre ou manchon 13 et le support de crémaillère 15, peut être logée dans un carter 23 comprenant deux parties 23a, 23b formant deux demi-coquilles complémentaires. Latéralement, des ouvertures, telles que 25a,25b figure 2, laissent passer la tige 50a, 50b concernée.

[0033] La figure 5 montre que l’ensemble 1 peut utilement comprendre en outre : - un boitier de commande 14 fixé sur le carter 23 (une des deux parties 23a, 23b), lequel ferme donc un volume 24 (figure 1) contenant la crémaillère 9, son support 15 et le pignon 11,

- et une liaison électrique 12 entre :

— un boitier de commande 14 d’une part, et — le bloc de puissance 2, d’autre part, en particulier une pompe hydraulique 17 et un moteur électrique 18 que ce bloc de puissance 2 renferme.

[0034] Les figures 3-4 permettent de détailler un contenu du bloc de puissance 2, selon un mode de réalisation d’un aspect de l’invention.

[0035] Ainsi voit-on un tel bloc de puissance 2 pour l’actionnement d’(au moins) un élément 50a de manœuvre d'un organe 3, tel qu’ici l’obturateur de la vanne 20 à fermer et ouvrir, par l'intermédiaire d’un vérin 22 comprenant un piston 26 adapté à se déplacer dans une chambre 27 du vérin sous l’effet d’un fluide hydraulique.

[0036] Le bloc de puissance 2 comprend en outre :

- une pompe hydraulique 17 pompant de ce fluide hydraulique, - le moteur électrique 18 qui entraîne la pompe hydraulique 17, et,

- au moins un conduit 30 ou 40 pour le fluide hydraulique, faisant communiquant la pompe hydraulique 17 avec la chambre 27 du vérin.

[0037] Utilement, le bloc de puissance 2 comprend aussi une enceinte 31 contenant : - la chambre 27 du vérin,

- la pompe hydraulique 17, laquelle est donc adaptée à pomper le fluide hydraulique contenu dans renceinte 31,

- le moteur électriquel8, qui est donc adapté pour un fonctionnement immergé dans ce fluide hydraulique, et également

- ledit conduit 30 ou 40.

[0038] Pour agir sur le support 15de la crémaillère 9, le(chaque) piston présente, hors de la chambre 27 du vérin et de renceinte 31, et dans la solution privilégiée schématisée figure 3, une tige 50a ou 50b qui traverse une paroi de l’enceinte 31 en contact avec le fluide hydraulique et contre laquelle est située la chambre 27. L’extrémité libre de la tige 50a ou 50b est, hors donc de l’enceinte 31 liée mécaniquement au support 15 (liaison trou/pion dans l’exemple).

[0039] Dans l’enceinte, un bloc de distribution 32 permet de gérer l’alimentation en fluide hydraulique de la chambre 27 du vérin. Ainsi, les différentes fonctions de gestion du débit et de la pression du circuit d’alimentation du vérin sont maîtrisées.

[0040] S’il est présent, un tel bloc de distribution 32 sera interposé entre la pompe hydraulique 17et le moteur électrique 18. On optimisera l’ergonomie, l’efficacité et la compacité.

[0041] Le bloc de distribution 32 est traversé par un arbre 180 d’entrainement du moteur électrique 18.

[0042] Afin de permettre de manœuvrer l’obturateur 3de la vanne en cas de manque d’alimentation électrique, une extrémité 180a de l’arbre 180 d’entrainement peut dépasser hors de l’enceinte 31 et présente une forme 29 lui permettant d’être entraîné par un embout 34 d’une perceuse ou d’une visseuse à main (non représentée).

[0043] Egalement notamment par sécurité, si le vérin 22 est à simple effet, le bloc de puissance 2 pourra en outre utilement comprendre un accumulateur hydraulique 33 (figure 4) raccordé hydrauliquement avec une partie (d’un côté) 27a de la chambre 27 du vérin.

[0044] Ainsi, du fluide hydraulique contenu dans l’accumulateur hydraulique 33 pourra agir sur un côté du piston 26.

[0045] Eavorablement, pourra être prévu, branché sur la sortie 33a de l’accumulateur hydraulique 33, un clapet piloté 35, agissant pour piloter le fluide hydraulique que l’accumulateur hydraulique 33 peut délivrer vers ladite partie 27a de la chambre du vérin.

[0046] Si le vérin 22 est à simple effet, la tige 50a, sortant hors de l’enceinte 31 sous l’action du bloc de puissance 2, pourrait être repoussée, à l’autre extrémité, par le moyen 311 de rappel élastique, suivant l’axe 191, via la tige 50b coaxiale fixée au support 15 et via également le piston 313.

[0047] Pour réaliser l’ossature du bloc de puissance, on pourra utilement préférer que l’enceinte 31 comprenne, comme schématisé figure 3 :

- un corps 37 tubulaire qui, avec des parois 39,41 latérales de fond, ou flasques, qui en ferment les extrémités axialement opposées, définit, dans l’enceinte 31, un volume V de stockage du fluide hydraulique,

- et, passant dans ce volume V, des tirants 43axiaux de maintien des parois 39,41 latérales par rapport au corps 37.

[0048] Des écrous assurent le blocage et l’étanchéité, via des joints, depuis l’extérieur de l’enceinte 31.

[0049] Le fluide hydraulique peut être de l’huile. Dans l’ossature du bloc de puissance, des orifices 44,45 respectivement de remplissage et de vidange permet de disposer de suffisamment de fluide.

[0050] Le vérin 22 considéré, agissant dans l’axe 191 de la tige 50a, sera donc favorablement intégré et solidaire d’une (39 ici) des parois 39,41 latérales.

[0051] Dans l’enceinte 31, le cylindre 47 du vérin 22 peut être fermé par un fond 49, axialement à l’opposé de la paroi 39 latérale traversée par la tige 50a ; figure 3.

[0052] Le fond 49 est axialement retenu sur la paroi 39 par des tirants 51.

[0053] L’alimentation en fluide hydraulique peut être assuré côté tige 50a par un orifice usiné dans la paroi 39 et, côté fond 49, par un orifice dans ce fond.

[0054] L’ensemble compact comprenant, étagé axialement, le moteur électriquel8, le bloc de distribution 32 puis la pompe hydraulique 17, le tout adapté pour un fonctionnement immergé dans l’huile, est fixé sur le fond/paroi 41 latérale et raccordé au vérin 22 par l’intermédiaire des conduits ou tuyaux flexibles 30,40 qui permettent d’alimenter les deux côtés 27a,27b de la chambre, dès lors que le vérin est bidirectionnel dans l’exemple.

[0055] Le moteur électrique 18 peut être alimenté, à la demande, avec différentes tensions (380V 220V triphasé, 220V 110V monophasé ou 48V/24V DC.

[0056] Le boîtier 14 de commande peut utilement comprendre une enveloppe étanche comportant une embase fixée directement sur une partie 23a du carter 23 du mécanisme.

[0057] Depuis l’intérieur, un arbre transmet (renvoie transversalement) le mouvement de la (des) tige(s) 50a et/ou 50b du mécanisme à fin de course (ici rotation) de l’axe de l’obturateur 3 de ainsi qu’à un indicateur 53 de position du pignon 11 visible de l’extérieur du boîtier 14.

[0058] Connecté à ce boîtier 14 de commande, on trouve un câble d’entrée 55, le câble 12 pour l’alimentation de l’ensemble moteur électrique 18/bloc de distribution 32/pompe hydraulique 17, et un câble de commande 59 ; figure 5.

[0059] Avec le bloc 5/2, on peut obtenir qu’aucun élément mécanique ne soit apparent à l’extérieur de l’ossature précitée.

[0060] Dans le mode de réalisation de la figure 6, l’arbre tournant précité est remplacé par un arbre 13 mobile en translation (axe 191) et placé sous la commande de la tige 50a qui lui est coaxiale. L’intérieur du bloc 5/2 est comme celui de la figure 3. La tige 50a est commandée par le bloc de puissance 2 qui agit sur le vérin 22. Quand le piston 26 se déplace, il entraîne axialement la tige 50a et donc, sur la figure, fait monter ou descendre l’obturateur 3 (voir flèches). La communication entre les portions 61a,61b de conduit interne de la vanne, de part et d’autre de l’obturateur 3, s’ouvre (obturateur 3 en position haute) ou se ferme (obturateur en position basse) en conséquence. Des tirants axiaux 63a, 63b fixent ensemble le corps 21 de la vanne 20 et le corps 37. Un guide 65 sécurise la translation axiale.

[0061] Comme cela est illustré figure 7, à titre là encore uniquement de possible exemple de mode non limitatif de réalisation, le cas d’une version à vérin 22 à simple effet couplé à un bloc hydromécanique 67 compact a été imaginé.

[0062] Avec un tel vérin 22 à simple effet, la tige précitée, formant donc la tige du piston 22 jusqu’à sortir hors de l’enceinte 31 sous l’action du bloc de puissance 2, pourra être : - soit la tige 50b dans la situation de la figure 7, - soit la tige 50a dans la situation de la figure 6.

[0063] Dans les deux cas, on trouvera, comme cela est donc illustré figure 7, un vérin 22 à simple effet présentant, de part et d’autre du piston 26, respectivement une dite première partie 27b et une dite deuxième partie 27a de chambre du vérin.

[0064] Une électrovanne 66 est en outre prévue.

[0065] Par ailleurs, par rapport à la solution de la figure 3, le bloc de puissance 2 comprend en outre un bloc hydromécanique 67 disposé autour de la tige (repéré arbitrairement 50a).

[0066] Le bloc hydromécanique 67 est disposé coaxialement au piston 26 (axe 191) et donc à la tige 50a, entre 1‘enceinte 31 et soit le support 15, soit l’arbre 13 mobile en translation.

[0067] Le bloc hydromécanique 67 comprend une chambre 69 qui contient un deuxième piston 71 mobile le long de la tige 50a, laquelle comprend donc la liaison mécanique précitée avec soit le support 15 (cas d’un montage comme sur la figure 1), soit avec l’arbre 13 mobile en translation (cas d’un montage comme sur la figure 6).

[0068] Le deuxième piston 71 sépare la chambre 69 entre une première partie 690 et une deuxième partie 692 de chambre.

[0069] La première partie 690 de chambre contient un organe de rappel 73. Il peut s’agir d’un ressort de compression enroulé autour de la tige 50a, suivant l’axe 191.

[0070] La deuxième partie 692 de chambre communique hydrauliquement avec la deuxième partie 27a de chambre du vérin 22 pour que du fluide hydraulique transmis dans la première partie 27b de chambre du vérin (via la pompe hydraulique 17, et alors que l’électrovanne 66 est fermée, c’est-à-dire non passante) déplace la tige 50a à l’encontre de l’organe de rappel 73.

[0071] Plus précisément, cette solution prévoit que la première partie 27b de chambre du vérin soit adaptée :

- à communiquer donc avec la pompe hydraulique 17, pour que cette dernière envoie (à travers le conduit 40) vers cette première partie 27b de chambre, du fluide hydraulique issu de l’enceinte 31, quand l’électrovanne 66 est fermée (non passante),

- et à communiquer aussi avec l’enceinte 31 pour que, quand l’électrovanne 66 est ouverte (passante) et la pompe hydraulique 17 arrêtée, du fluide hydraulique présent dans ladite première partie 27b de chambre du vérin soit renvoyé vers l’enceinte 31, par la détente de l’organe de rappel 73.

[0072] Pour réaliser ce qui précède, on voit d’ailleurs figure 7 :

- qu’un raccord 87 permet de brancher l’entrée de l’électrovanne 66 sur le conduit 40, via un conduit 89,

- et que la sortie de électrovanne 66 est branchée sur un conduit 91 qui débouche dans l’enceinte 31.

[0073] Les conduits 89 et/ou 91 peuvent en partie traverser le flasque 39.

[0074] Quoi qu’il en soit, ce flasque 39, qui ferme l’enceinte 31 et la deuxième partie 27a de chambre du vérin 22 est traversée par des passages 75 qui font communiquer hydrauliquement lesdites deuxième partie 692 et 27a respectivement de la chambre 69 du deuxième piston 71 et de la chambre du vérin 22.

[0075] En outre, des tirants 77 disposés parallèlement à l’axe 191 sont fixés et s’étendent entre le flasque 39 et le flasque d’extrémité 79 qui peut présenter des embouts de fixation 81.

[0076] Entre eux, et via les tirants 77, les flasques 39 et 79 serrent la paroi 83 du bloc hydromécanique 67.

[0077] Avec les flasques 39,79, la paroi 83 limite la chambre 69 qui contient l’organe de rappel axial 73 comprimé et dans laquelle peut donc se déplacer axialement le deuxième piston 71.

[0078] Le deuxième piston 71 sépare hermétiquement les deux parties de chambre 690, 692.

[0079] La chambre 27a peut contenir une quantité de fluide hydraulique nécessaire pour assurer la course de l’obturateur 3.

[0080] Un principe de fonctionnement peut être le suivant : Si la pompe 17 est activée, du fluide hydraulique en provenance de l’enceinte 31 est transmis dans le conduit 40. Si l’électrovanne 66 est fermée (non passante), elle bloque le passage de ce fluide arrivé aussi dans le conduit 89. La chambre 27b du vérin 22 se remplit donc.

[0081] Quand la pression hydraulique est suffisante, le piston 22 pousse le fluide hydraulique de la chambre 27b dans la chambre 692, ce qui comprime l’organe de rappel axial 73.

[0082] La course du deuxième piston 71 est directement proportionnelle à sa section, ce qui permet d’optimiser cette course en fonction des organes de rappel et des vérins/pistons disponibles.

[0083] A ce sujet, le diamètre du cylindre du deuxième piston 71/de l’organe de rappel axial 73 (c’est-à-dire de la paroi 83) en fonction des besoins.

[0084] Considérons maintenant l’hypothèse d’une coupure d'alimentation électrique qui va donc ouvrir l’électrovanne 66 et fermer/désactiver la pompe 17 : Si l’électrovanne 66 se met ainsi en sécurité (elle devient donc passante) et que la pompe 17 s’arrête, la pression dans la chambre 27b du vérin 22 va alors diminuer. Sous la poussée de l’organe de rappel axial 73, le fluide hydraulique de la chambre 27b va alors repartir vers l’enceinte 31, à travers les conduits 89 puis 91, dès lors que la pompe 17 maintient une (contre)pression dans le conduit 40.

[0085] Par rapport à des systèmes de sécurité de vanne, comme ceux à réserve d’énergie mécanique (comme dans la solution de la figure 1, avec le ressort 311) ou hydraulique (comme dans la solution de la figure 4, avec l’accumulateur hydraulique 33), on peut considérer qu’une telle solution à bloc hydromécanique 67 compact apporte de notables avantages grâce à l’utilisation d’un différentiel de surface de poussée dans le circuit hydraulique.

[0086] En effet :

- dans la solution utilisant des ressorts, il est typiquement requis que la longueur précomprimée soit du ressort soit comprise entre trois et cinq fois la longueur de la course devant être assurée par ce ressort. Cette règle impose donc, des boites à ressorts encombrantes, lourdes et par conséquent chères.

- dans la solution avec accumulateur hydraulique, la technologie des accumulateurs, en plus du prix, requiert typiquement des attentions particulières (remplissage de gaz, contrôle de pression, contrôle décennal, etc).

[0087] A partir des figures précitées, on aura compris que la liaison mécanique entre la tige 50a ou 50b et soit l’arbre 13 mobile en translation de la solution de la figure 7, soit le support 15 de la figure 1, pourra comprendre un orifice 150 à l’extrémité de la tige 50b adapté à recevoir un tenon prévu sur l’arbre 13 ou sur le support 15.

[0088] Au titre des avantages de l’invention, on pourra enfin relever ce qui suit : a) ensemble compact : le bloc de puissance est exempt d’éléments extérieurs (tubes, pignons relais, tirants, ...etc),

b) multifonction : le bloc de puissance est polyvalent. Il peut être utilisé en fonction double effet, simple effet avec une boite à ressorts de rappel ou un accumulateur hydraulique... etc,

c) commande manuelle intégrée : le bloc de puissance peut être manœuvré manuellement en cas de besoin,

d) sans entretien ni réglages : le bloc de puissance est réglé en usine à la pression hydraulique nécessaire en fonction des couples appliqués à la vanne 3 à motoriser. Ce réglage juste au-dessous du besoin pour le fonctionnement de la vanne est car il protège la vanne et en particulier l’arbre 13 de sortie de tout effort excessif.

e) durée de vie prolongée : un circuit hydraulique a une durée de vie longue. Les composants sont immergés dans le fluide hydraulique. Ils ne subissent pas d’agression mécanique ou chimique extérieure, ce qui en fait un produit extrêmement fiable.

f) boîtier de commande : le boîtier électrique de commande permet d’intégrer la gestion du moteur électrique 18et si nécessaire deux fins de course avec contact.

g) protection du moteur électrique 18 : il est protégé contre un défaut de tension, manque de phase, surintensité ainsi qu’en cas d’augmentation anormale de température ;

h) alimentation électrique (câbles 12,55,59) : alimentation standard 200V /400V triphasé. Des versions mono AC ou DC sont possibles,

i) faible consommation énergétique : un pignon 11 elliptique permettra d’optimiser les couples agissant sur l’obturateur 3 juste en-dessous du besoin en couple ; et les rendements très élevés de l’ensemble électro hydraulique font que la consommation d’énergie globale est minimisée.

Claims

[Revendication 1]

Revendications

Ensemble comprenant :

- une vanne comprenant un obturateur (3),

- un bloc de puissance (2) pour Γactionnement d’un élément (13) de manœuvre de l’obturateur, à fermer et ouvrir, par l'intermédiaire d’un vérin (22) dudit bloc comprenant un piston (26) adapté à se déplacer dans une chambre (27) du vérin sous l’effet d’un fluide hydraulique, - une pompe hydraulique (17) adaptée à pomper dudit fluide hydraulique,

- un moteur électrique (18) d’entrainement de la pompe hydraulique, et, - au moins un conduit (30,40) pour le fluide hydraulique, faisant communiquant la pompe hydraulique avec la chambre du vérin,

- une enceinte (31) contenant :

— la chambre (27) du vérin, — le fluide hydraulique, — la pompe hydraulique (17) communiquant avec l’enceinte (31), — le moteur électrique (18), adapté pour un fonctionnement immergé dans le fluide hydraulique de l’enceinte, et — ledit au moins un conduit pour le fluide hydraulique, et :

- soit un support (15) d’une crémaillère (9), un pignon (11) rotatif denté et un arbre tournant (13) auquel est lié l’obturateur (3) et qui est entraîné en rotation par le pignon (11) rotatif denté, le piston (26) présentant, hors de la chambre (27) du vérin et de l’enceinte (31), une liaison mécanique avec ledit support (15), la crémaillère (9) formant ledit élément de manœuvre et étant placée en liaison d'engrènement avec le pignon (11) rotatif denté, l’ensemble comprenant en outre un boîtier de commande (14) fixé sur un carter (23) fermant un volume (24), lequel contient la crémaillère (9), son support (15) et le pignon (11) rotatif denté, et une liaison électrique (12) entre le boîtier de commande (14) d’une part et la pompe hydraulique et le moteur électrique (17) d’autre part,

- soit un arbre mobile en translation (13) entraîné par le piston (26) et formant ledit élément de manœuvre, le piston (26) présentant, hors de la chambre (27) du vérin et de l’enceinte (31), une liaison mécanique avec ledit arbre mobile en translation (13), l’ensemble comprenant en outre un boîtier de commande (14) fixé avec un corps (21) de vanne (20), et une liaison électrique (12) entre le boîtier de commande (14) d’une part

et la pompe hydraulique et le moteur électrique (17) d’autre part. [Revendication 2] Ensemble selon la revendication 1, comprenant en outre, de préférence dans l’enceinte, un bloc de distribution (32) pour gérer une alimentation en fluide hydraulique de la chambre (27) du vérin. [Revendication 3] Ensemble selon la revendication 2, dans lequel le bloc de distribution (32) est interposé entre la pompe hydraulique et le moteur électrique (18) et est traversé par un arbre (180) d’entrainement du moteur électrique. [Revendication 4] Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une extrémité (180a) d’arbre d’entrainement du moteur électrique (18) dépasse hors de l’enceinte (31) et présente une forme lui permettant d’être entraîné par un embout (34) d’une perceuse ou d’une visseuse à main. [Revendication 5] Ensemble selon la revendication 1, qui comprend en outre un clapet piloté (35), agissant en sortie de l’accumulateur hydraulique (33) pour piloter le fluide hydraulique qu’il peut délivrer vers ladite chambre du vérin. [Revendication 6] Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le piston présente, hors de la chambre du vérin et de l’enceinte (31), une tige (50a) qui traverse une paroi (39) de l’enceinte (31) en contact avec le fluide hydraulique et contre laquelle est située la chambre (27) du vérin, ladite tige (50a) comprenant ladite liaison mécanique avec le support (15), ou avec l’arbre mobile en translation (13). [Revendication 7] Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l’enceinte (31) comprend : - un corps (37) tubulaire qui, avec des parois (39,41) latérales de fond qui en ferment les extrémités, définit, dans l’enceinte (31), un volume de stockage du fluide hydraulique, - et, passant dans ledit volume de stockage du fluide hydraulique, des tirants (51) de maintien des parois latérales de fond par rapport au corps (37) tubulaire. [Revendication 8] Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - le vérin (22) est à simple effet, et - le bloc de puissance (2) comprend en outre un accumulateur hydraulique (33), de sécurité raccordé hydrauliquement avec une partie (27b) de la chambre (27) du vérin pour que du fluide hydraulique qu’il

contient puisse agir sur un côté du piston (26). [Revendication 9] Ensemble selon la revendication 6, qui comprend une électrovanne (66) et dans lequel : - le vérin (22) est à simple effet et présente, de part et d’autre du piston (26), respectivement une première (27b) et une deuxième (27a) parties de chambre du vérin, - le bloc de puissance (2) comprend en outre un bloc hydromécanique (67) disposé autour de la tige (50a) et qui comprend une chambre (69) : — qui contient un deuxième piston (71) mobile le long de la tige (50a) et qui sépare la chambre (69) entre une première (690) et une deuxième (692) parties de chambre, et — dont la première partie (690) de chambre contient un organe de rappel (71), et — dont la deuxième partie (692) de chambre communique hydrauliquement avec la deuxième partie (27a) de chambre du vérin (22), pour que du fluide hydraulique transmis dans la première partie (27b) de chambre du vérin via la pompe hydraulique (17) déplace la tige (50a,50b) à l’encontre de l’organe de rappel (71), et - la première partie (27b) de chambre du vérin est en outre adaptée : — à communiquer avec la pompe hydraulique (17), pour que cette dernière y envoie du fluide hydraulique, par ledit au moins un conduit (40), quand l’électrovanne (66) est fermée, et — à communiquer avec l’enceinte (31) pour que, quand l’électrovanne (66) est ouverte et la pompe hydraulique (17) arrêtée, le fluide hydraulique présent dans la première partie (27b) de chambre du vérin soit envoyé vers l’enceinte, par la détente dudit organe de rappel (71).

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