WO2000078401A1 - Dispositif d'ouverture automatique d'un organe de securite, en response a une elevation de temperature - Google Patents

Dispositif d'ouverture automatique d'un organe de securite, en response a une elevation de temperature Download PDF

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WO2000078401A1
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stop
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plug
safety member
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Inventor
Pierre Rossetti
Marc Lanore
Jean-Claude Lanore
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Etablissements Lavoillotte S.A.R.L.
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
    • A62C37/10—Releasing means, e.g. electrically released
    • A62C37/11—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive
    • A62C37/16—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive with thermally-expansible links

Definitions

  • the invention relates to a device for automatically opening a safety device, in response to a rise in temperature.
  • This device can be used to trigger the opening of an automatic fire extinguishing nozzle, a fire door, a fire damper, a smoke vent or a radome, for example.
  • an automatic triggering device In some automatic fire extinguishing systems, it is common to use as an automatic triggering device an assembly comprising an often ternary alloy fuse changing state at a well-defined temperature. It is also frequent to use an electronic device comprising an element sensitive to the rise in temperature, and to carry out an electronic treatment of it so as to control the opening of a valve, or of a lock.
  • the fuse pad is not reliable.
  • the alloys age over time, their melting temperature is modified and their mechanical characteristics are such that the operations can be accidental or on the contrary not take place.
  • the object of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks, and to present all of the following qualities:
  • the invention uses at least one metal part made of a shape memory alloy, used after a thermal and mechanical treatment, and in a temperature range giving it a quality known as a simple shape memory effect.
  • the alloy part is produced and heat treated to memorize its initial shape. Then it is deformed to change to its temporary, or active, form. This mechanical deformation induces a movement potential, which is released when the part reaches the so-called transition temperature at which the part returns to its initial shape by plastic deformation.
  • the plastic deformation and the transition temperature depend on the alloy chosen to make the part.
  • the subject of the invention is a device for automatic opening of a safety member, in response to a rise in temperature, the safety member moving axially in a passage and being subjected to a permanent stress upon opening, characterized in that the safety member is held in the closed position, directly or indirectly, by means of at least one stop and a spacer made of memory alloy shape, so that when the temperature reaches the transition temperature of the shape memory alloy, the spacer returns to its initial shape and moves the stop, thus ensuring the release of the safety member.
  • the spacer is a rod of rectangular section, twisted to change to its active form, the displacement of the stop being made by rotation;
  • the spacer is arranged between the safety member and the stop;
  • the safety member is retained indirectly by the stop constituted by a washer, by means of balls cooperating with an annular groove of the safety member.
  • FIG. la is a schematic view in partial axial section of a first embodiment of the invention in an application to an automatic opening valve
  • FIG. 1b is a partial top view of the valve of FIG. la
  • FIG. 2 is a schematic view in axial partial section of the first embodiment of the invention applied to a lock with automatic opening;
  • FIG. 3a is a schematic view in axial partial section of a second embodiment of the invention in an application to a plug with automatic opening;
  • FIG. 3b is a top view of FIG. 3a
  • - Figure 4 is a schematic view in partial axial section of a third embodiment of the invention in an application to a plug with automatic opening held in the closed position by balls;
  • FIG. 5 is a schematic view in partial axial section of a fourth embodiment of the invention applied to the automatic opening of a ball valve.
  • a valve with automatic opening in response to a rise in temperature is arranged at the end of a pipe, not shown, situated under the valve 4, in the axis of the passage 7 closed by the plug 8.
  • the seal between the plug 8 and the passage 7 is ensured by O-rings 6.
  • the body of the valve 4 is provided cylindrical, for example, with a lateral opening 9 for the escape of the incoming pressurized fluid. by the pipe not shown and the passage 7.
  • the body of the valve 4 is closed by a cap 1 screwed for example, and having a central opening 10, rectangular for example, whose major axis is perpendicular to the plane of Figure 1 a .
  • This central opening 10 is provided to allow a stop 2 of corresponding shape to pass.
  • the stop 2 is placed under the cap 1 with its major axis in the plane of Figure 1.
  • a spacer 3 in shape memory alloy.
  • the spacer is preferably in the form of a rod of square or rectangular section, the cross section of which is calculated to present the compressive strength necessary to maintain the plug 8 in the passage 7.
  • the section of the spacer 3 is 8x4mm.
  • the initial shape of the spacer 3 is straight.
  • the spacer 3 is twisted a quarter turn to change to its active form.
  • the spacer is then put in place and secured on the one hand to the plug 8, on the other hand to the stop 2 which is in the position shown in Figures la and lb.
  • the cap 1 is then immobilized and preferably sealed to avoid any disturbance.
  • the plug 8 is advantageously locked in rotation relative to the body of the valve 4 by a lug 5, or by the shape, square or hexagonal for example, of its upper part.
  • the spacer When the temperature rises and reaches the transition temperature of the shape memory alloy constituting the spacer 3, the spacer returns to its initial rectilinear shape. As the plug 8 is blocked in rotation, it is the stop 2 which performs a rotation of a quarter turn. It is then in front of the central opening 10 and it stops playing
  • the lock body 4 carries a cap 1 provided with a central opening 10.
  • the stop 2 is integral with the spacer 3 made of shape memory alloy.
  • a bolt 11 projecting from the lock body 4 is urged upwards by springs 12.
  • the spacer 3, of initial rectilinear shape is twisted by a quarter turn in its active form.
  • the spacer returns to its initial shape, causing the rotation of the stop 2 which passes through the central opening 10 under the action of the springs 12, the bolt 11 s 'then erasing in the lock body 4 and releasing, for example, a fire door.
  • the spacer 3 works in compression to block the movement of the bolt.
  • the spacers 3 work in traction to block the movement of the plug 8 (or the bolt 1 1).
  • the valve body 4 has a plug 8 intended to be released to ensure the opening of the valve.
  • At least one spacer 3 is fixed at its lower end to the valve body 4, possibly by a fixing piece 13. At its upper end, it is fixed to a stopper 14 for retaining the plug 8.
  • the spacer 3, straight in its initial shape is twisted by a quarter turn in its active shape, so that the retaining stop 14 is arranged radially relative to the valve body 4 and ensures the blocking of the plug 8 in traction.
  • the spacer 3 returns to its initial shape.
  • the retaining stop 14 is then disposed tangentially to the valve body 4 and the plug 8 is released, ensuring the opening of the valve.
  • the plug is not held directly by the spacer 3 which has practically no effort to undergo permanently in the longitudinal direction.
  • the valve body 4 has a central passage for a plug 8 comprising an annular groove 15 capable of receiving blocking balls 16. These balls 16 are held in the groove 15 by a washer 17 urged upwards by springs 18. The washer 17 is held in the blocking position of the balls by spacers 3 fixed to the cap 1 which is screwed onto the valve body 4.
  • the spacers 3 are not fixed to the washer 17. They only hold it by support. In their initial form, the spacers are twisted or arched. In their active form, they are rectilinear. When the transition temperature is reached, the spacers return to their original shape, which is longitudinally shorter than their active shape. They then allow the uplift of the washer 17 under the action of the springs 18, which allows the withdrawal of the balls 16 and the release of the plug 8. In this embodiment, the central opening 10 of the cap 1 is sufficient to allow drop the plug 8.
  • a pipe 20 is controlled by a ball valve 21, the rotation of which is controlled by a square 22.
  • the spacer 3 is twisted and fixed on the one hand to the square 22 for controlling the bushel 21, on the other hand to a body 23 fixed relative to the valve.
  • the spacer returns to its initial position and it rotates the plug 21 by a quarter turn, thus opening the valve.
  • the device is used to block the movement of a plug blocking the passage of a product. fire extinguisher for example, or the bolt of a lock.
  • This blocking is ensured, directly or indirectly, by a spacer made of shape memory alloy. The return of the spacer to its initial shape results in the release of the plug or the bolt.
  • the choice of the single-acting mode of action for the spacer ensures a single irreversible operation, and prohibits reuse, which ensures the visualization of the operation.

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Abstract

L'organe de sécurité (8, 11) est maintenu en position de fermeture, directement ou non, au moyen d'au moins une butée (2, 14, 17) et une entretoise (3) en alliage à mémoire de forme, de sorte que, lorsque la température atteint la température de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'entretoise (3) revienne à sa forme intiale et déplace la butée, assurant ainsi la libération de l'organe de sécurité.

Description

DISPOSITIF D'OUVERTURE AUTOMATIQUE D'UN ORGANE DE SECURITE, EN RESPONSE A UNE ELEVATION DE TEMPERATURE
L'invention concerne un dispositif d'ouverture automatique d'un organe de sécurité, en réponse à une élévation de température.
Ce dispositif peut être utilisé pour déclencher l'ouverture d'une buse d'extinction automatique d'incendie, d'une porte coupe-feu, d'un clapet coupe-feu, d'une trappe de désenfumage ou d'un radôme, par exemple.
Dans certaines installations d'extinction automatique d'incendie il est courant d'utiliser comme dispositif déclencheur automatique un assemblage comprenant un fusible en alliage souvent ternaire changeant d'état à une température bien définie. Il est également fréquent d'utiliser un dispositif électronique comportant un élément sensible à l'élévation de température, et d'en effectuer un traitement électronique de façon à commander l'ouverture d'une vanne, ou d'une serrure.
Ces deux produits présentent des inconvénients. La pastille fusible n'est pas fiable. Les alliages vieillissent avec le temps, leur température de fusion s'en trouve modifiée et leurs caractéristiques mécaniques sont telles que les fonctionnements peuvent être accidentels ou au contraire ne pas avoir lieu.
Les dispositifs électroniques nécessitent câblages et source d'électricité.
Dans tous les cas, l'installation demande l'assemblage de plusieurs pièces, ce qui entraîne addition de causes de non-fonctionnement et augmentation de coût. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités, et de présenter l'ensemble des qualités suivantes :
- réponse fiable et fidèle à l'élévation de température,
- aptitude à fonctionner vérifiable facilement au cours des inspections,
- robustesse,
- conception et assemblage simples et comportant le minimum de pièces,
- stabilité de la composition et de la cristallisation, donc stabilité de la température de déclenchement,
- visualisation du fonctionnement.
A cet effet, l'invention met en œuvre au moins une pièce métallique réalisée dans un alliage à mémoire de forme, utilisée après un traitement thermique et mécanique, et dans un domaine de température lui conférant une qualité dite d'effet mémoire simple forme.
La pièce en alliage est réalisée et traitée thermiquement pour mémoriser sa forme initiale. Puis elle est déformée pour passer à sa forme temporaire, ou active. Cette déformation mécanique induit un potentiel de mouvement, qui est libéré lorsque la pièce atteint la température, dite de transition, à laquelle la pièce revient à sa forme initiale par déformation plastique. La déformation plastique et la température de transition dépendent de l'alliage choisi pour réaliser la pièce.
L'invention a pour objet un dispositif d'ouverture automatique d'un organe de sécurité, en réponse à une élévation de température, l'organe de sécurité se déplaçant axialement dans un passage et étant soumis à une sollicitation permanente à l'ouverture, caractérisé en ce que l'organe de sécurité est maintenu en position de fermeture, directement ou non, au moyen d'au moins une butée et une entretoise en alliage à mémoire de forme, de sorte que, lorsque la température atteint la température de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'entretoise revienne à sa forme initiale et déplace la butée, assurant ainsi la libération de l'organe de sécurité.
Selon d'autres caractéristiques :
- l'entretoise est une tige de section rectangulaire, vrillée pour passer à sa forme active, le déplacement de la butée se faisant par rotation ;
- l'entretoise est disposée entre l'organe de sécurité et la butée ;
- l'organe de sécurité est retenu directement par la butée ;
- l'organe de sécurité est retenu indirectement par la butée constituée par une rondelle, par l'intermédiaire de billes coopérant avec une gorge annulaire de l'organe de sécurité.
D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure la est une vue schématique en coupe partielle axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention dans une application à une vanne à ouverture automatique ;
- la figure lb est une vue partielle de dessus de la vanne de la figure la,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe partielle axiale du premier mode de réalisation de l'invention appliqué à une serrure à ouverture automatique ;
- la figure 3 a est une vue schématique en coupe partielle axiale d'un deuxième mode de réalisation de l'invention dans une application à un bouchon à ouverture automatique ;
- la figure 3b est une vue de dessus de la figure 3a, - la figure 4 est une vue schématique en coupe partielle axiale d'un troisième mode de réalisation de l'invention dans une application à un bouchon à ouverture automatique maintenu en position de fermeture par des billes ;
- la figure 5 est une vue schématique en coupe partielle axiale d'un quatrième mode de réalisation de l'invention appliqué à l'ouverture automatique d'une vanne à boisseau sphérique.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, une vanne à ouverture automatique en réponse à une élévation de température, est disposée à l'extrémité d'une canalisation non représentée située sous la vanne 4, dans l'axe du passage 7 obturé par le bouchon 8. L'étanchéité entre le bouchon 8 et le passage 7 est assurée par des joints toriques 6. Le corps de la vanne 4 est prévu cylindrique, par exemple, avec une ouverture latérale 9 pour l'échappement du fluide sous pression arrivant par la canalisation non représentée et le passage 7. Le corps de la vanne 4 est fermé par un chapeau 1 vissé par exemple, et présentant une ouverture centrale 10, rectangulaire par exemple, dont le grand axe est perpendiculaire au plan de la figure 1 a.
Cette ouverture centrale 10 est prévue pour laisser passer une butée 2 de forme correspondante. La butée 2 est placée sous le chapeau 1 avec son grand axe dans le plan de la figure 1. Entre la butée 2 et le bouchon 8 est disposée une entretoise 3 en alliage à mémoire de forme. L'entretoise se présente de préférence sous forme d'une tige de section carrée ou rectangulaire, dont la section est calculée pour présenter la résistance à la compression nécessaire pour maintenir le bouchon 8 dans le passage 7. Par exemple, pour une vanne à C02 dont le passage 7 a un diamètre de 12mm, la section de l'entretoise 3 est de 8x4mm. La forme initiale de l'entretoise 3 est rectiligne. Puis l'entretoise 3 est vrillée d'un quart de tour pour passer à sa forme active. L'entretoise est alors mise en place et solidarisée d'une part au bouchon 8, d'autre part à la butée 2 qui est dans la position représentée aux figures la et lb. Le 5 chapeau 1 est alors immobilisé et de préférence plombé pour éviter tout dérangement.
Le bouchon 8 est avantageusement bloqué en rotation par rapport au corps de la vanne 4 par un ergot 5, ou par la forme, carrée ou hexagonale par exemple, de sa partie supérieure.
î o Lorsque la température s'élève et atteint la température de transition de l'alliage à mémoire de forme constituant l'entretoise 3, l'entretoise revient à sa forme initiale rectiligne. Comme le bouchon 8 est bloqué en rotation, c'est la butée 2 qui effectue une rotation d'un quart de tour. Elle se trouve alors en face de l'ouverture centrale 10 et elle cesse de jouer
15 son rôle de butée. La pression existant dans le passage 7 soulève alors le bouchon 8 qui n'est plus retenu par l'entretoise 3 et la butée 2. La butée 2 passe à travers l'ouverture centrale 10 et le bouchon 8 est projeté jusqu'au chapeau lqui le retient. Pendant ce temps, le fluide régnant dans la canalisation non représentée et dans le passage 7 s'échappe par
20 l'ouverture latérale 9.
Dans la figure 2, les éléments de structure jouant le même rôle que dans les figures la et lb, portent les mêmes références.
Le corps de serrure 4 porte un chapeau 1 muni d'une ouverture centrale 10. La butée 2 est solidaire de l'entretoise 3 en alliage à mémoire de 25 forme. Un pêne 11 faisant saillie du corps de serrure 4 est sollicité vers le haut par des ressorts 12. L'entretoise 3, de forme initiale rectiligne, est vrillée d'un quart de tour dans sa forme active. Lorsque la température atteint la température de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'entretoise revient à sa forme initiale, entraînant la rotation de la butée 2 qui passe dans l'ouverture centrale 10 sous l'action des ressorts 12, le pêne 11 s'effaçant alors dans le corps de serrure 4 et libérant, par exemple, une porte coupe-feu. Comme dans le cas de la figure la, l'entretoise 3 travaille en compression pour bloquer le mouvement du pêne.
Dans les figures 3a et 3b, les entretoises 3 travaillent en traction pour bloquer le mouvement du bouchon 8 (ou du pêne 1 1). Le corps de vanne 4 comporte un bouchon 8 destiné à être libéré pour assurer l'ouverture de la vanne. Au moins une entretoise 3 est fixée à son extrémité inférieure au corps de vanne 4, éventuellement par une pièce de fixation 13. A son extrémité supérieure, elle est fixée à une butée 14 de retenue du bouchon 8. L'entretoise 3, rectiligne dans sa forme initiale, est vrillée d'un quart de tour dans sa forme active, de sorte que la butée de retenue 14 est disposée radialement par rapport au corps de vanne 4 et assure le blocage du bouchon 8 en traction. Lorsque sa température de transition est atteinte, l'entretoise 3 revient à sa forme initiale. La butée de retenue 14 est alors disposée tangentiellement au corps de vanne 4 et le bouchon 8 est libéré, assurant l'ouverture de la vanne.
La même disposition s'applique au cas d'un pêne sollicité par des ressorts, comme dans la figure 2.
Dans le mode de réalisation de la figure 4a, le bouchon n'est pas maintenu directement par l'entretoise 3 qui n'a pratiquement pas d'effort à subir de façon permanente dans le sens longitudinal. Le corps de vanne 4 présente un passage central pour un bouchon 8 comportant une gorge annulaire 15 susceptible de recevoir des billes de blocage 16. Ces billes 16 sont maintenues dans la gorge 15 par une rondelle 17 sollicitée vers le haut par des ressorts 18. La rondelle 17 est maintenue en position de blocage des billes par des entretoises 3 fixées au chapeau 1 qui est vissé sur le corps de la vanne 4.
Les entretoises 3 ne sont pas fixées à la rondelle 17. Elles la maintiennent seulement par appui. Dans leur forme initiale, les entretoises sont vrillées ou arquées. Dans leur forme active, elles sont rectilignes. Lorsque la température de transition est atteinte, les entretoises reviennent à leur forme initiale, qui est longitudinalement plus courte que leur forme active. Elles autorisent alors la surrection de la rondelle 17 sous l'action des ressorts 18, ce qui permet le retrait des billes 16 et la libération du bouchon 8. Dans cette réalisation, l'ouverture centrale 10 du chapeau 1 est suffisante pour laisser s'échapper le bouchon 8.
Pour équilibrer le mouvement de surrection de la rondelle 17, et donc le retrait des billes 16 qui libère le bouchon 8, il est avantageux de prévoir plusieurs entretoises 3, par exemple quatre entretoises 3 réparties sur la circonférence de la rondelle.
Dans le cas de la figure 5, une canalisation 20 est contrôlée par une vanne à boisseau sphérique 21, dont la rotation est commandée par un carré 22. L'entretoise 3 est vrillée et fixée d'une part au carré 22 de commande du boisseau 21 , d'autre part à un corps 23 fixé par rapport à la vanne. Lorsque la température de transition est atteinte, l'entretoise revient à sa position initiale et elle assure la rotation d'un quart de tour du boisseau 21 , ouvrant ainsi la vanne.
Dans les exemples de réalisation décrits, le dispositif est utilisé pour bloquer le mouvement d'un bouchon obturant le passage d'un produit extincteur par exemple, ou du pêne d'une serrure. Ce blocage est assuré, directement ou non, par une entretoise réalisée en alliage à mémoire de forme. Le retour de l'entretoise à sa forme initiale entraîne le déblocage du bouchon ou du pêne. Le choix du mode d'action en simple effet pour l'entretoise, assure un fonctionnement unique irréversible, et interdit le réemploi, ce qui assure la visualisation du fonctionnement.
Il est également possible d'utiliser le dispositif décrit ci-dessus pour commander à distance une ouverture de vanne ou de porte par exemple. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un moyen de chauffage de l'entretoise, par exemple par passage d'un courant électrique, pour permettre un déverrouillage volontaire ou l'arrosage préventif d'une zone sensible.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif d'ouverture automatique d'un organe de sécurité, en réponse à une élévation de température, l'organe de sécurité se déplaçant axialement dans un passage (7) et étant soumis à une sollicitation permanente à l'ouverture, caractérisé en ce que l'organe de sécurité (8, 11) est maintenu en position de fermeture, directement ou non, au moyen d'au moins une butée (2, 14, 17) et une entretoise (3) en alliage à mémoire de forme, de sorte que, lorsque la température atteint la température de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'entretoise (3) revienne à sa forme initiale et déplace la butée, assurant ainsi la libération de l'organe de sécurité.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'entretoise (3) est une tige de section rectangulaire, vrillée pour passer à sa forme active, le déplacement de la butée se faisant par rotation.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entretoise (3) est disposée entre l'organe de sécurité (8) et la butée (2).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de sécurité (8) est retenu directement par la butée (14).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de sécurité (8) est retenu indirectement par la butée constituée par une rondelle (17), par l'intermédiaire de billes (16) coopérant avec une gorge annulaire (15) de l'organe de sécurité.
PCT/FR2000/001684 1999-06-17 2000-06-19 Dispositif d'ouverture automatique d'un organe de securite, en response a une elevation de temperature WO2000078401A1 (fr)

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