WO2014096682A1 - Instrument de mesure de la contrainte dans une tige de vanne - Google Patents
Instrument de mesure de la contrainte dans une tige de vanne Download PDFInfo
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- G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
Definitions
- the invention relates to the field of closing and opening checks of valves.
- It relates more particularly to a device for measuring the stress of a fitting, through the measurement of its deformation.
- the document FR2671846 discloses a valve stem equipped with sensors for measuring the deformations of said rod, and to deduce the stress in the rod, which allows to check in particular a closing force.
- the applicant has developed a U-shaped tool, where the two free branches of the U are intended to be positioned on either side of the rod to be controlled, and strain gauges fixed on one of the free branches allow to measure variations in the diameter of the stem.
- a hollow is disposed inside the two free branches, the establishment of the U is by pinching of the two branches, the two branches being able to move away from one another by elastic deformation of the U, then to close on the rod, the hollows ensuring the position on the rod.
- the present invention proposes to remedy at least some of the aforementioned drawbacks and proposes a solution that allows to have a measuring instrument capable of measuring a range of diameters, without presenting fragility limiting its life.
- the invention relates to an instrument for measuring the stress in a valve stem, comprising a measuring arm provided with a bearing face on said rod and a measuring zone equipped with a measuring means. measuring, a bearing branch provided with a bearing face on said rod, and a connecting branch connecting the measuring arm to the support arm, the measuring arm, the support arm and the arm link being configured so that the bearing faces of the measurement and support branches are able to be positioned on either side of said rod.
- This measuring instrument is particular in that it comprises a mechanism for adjusting the spacing between said bearing faces, and in that the connecting branch is at least partly made of a modulus material of greater elasticity than that of the material constituting at least the measurement zone of the measurement branch. This gives a measuring instrument that is both adjustable and resistant.
- said connecting branch may be at least partly made of stainless steel, and the measurement zone of the measuring branch made of aluminum or an aluminum alloy; such material choices are particularly well suited to the present invention, the stainless steel having a modulus of elasticity three times greater than that of aluminum,
- the measurement branch can be made of aluminum or aluminum alloy, and the support branch and the stainless steel connecting branch; each branch is thus made of a single material, which facilitates the manufacture,
- said support branch may be more rigid than said measurement branch, thus making it possible to better concentrate the deformations in the measurement branch,
- said connecting branch may have a cylindrical shape of non-circular section
- the measurement and support branches have a cylindrical opening corresponding to the shape of the section of the connecting branch
- the connecting branch can be embedded in the opening of the measurement branch and being able to slide in the opening of the support branch;
- said section may have the shape of a circle cut by two symmetrical ropes with respect to the axis of said circle, thus proposing a shape that is particularly easy to produce;
- said connecting branch may comprise a bore
- said measuring instrument may comprise a set screw capable of cooperating with said bore, and configured so that the rotation of said adjusting screw produces a distance or approaching of the bearing faces of the measurement branch and the support branch, thus conferring a simple means of adjustment to the measuring instrument according to the invention
- the measuring instrument according to the invention may comprise a wheel integral with said adjusting screw, and fixed rotatably to the support branch, thus allowing adjustment of the instrument by hand, without any additional tools.
- the present invention further relates to a method of measuring the stress in a valve stem by a measuring instrument according to the invention, and comprising the following steps:
- the advantage of the present invention lies in particular in that the measuring instrument according to the invention is usable over a range of different diameters, can adapt to a valve stem whose actual diameter deviates from its diameter. nominal, and the choice of two materials with two significantly different moduli of elasticity makes it possible to obtain both an acceptable size of the measuring instrument, and a good concentration of the deformation related to the measurement in the deformation zone situated in the measuring branch.
- the measuring instrument does not have any particular fragility, and can be used many times without deteriorating.
- FIG. 1 represents a perspective view of a measuring instrument according to the invention
- FIG. 2 represents a front view of the measuring instrument of FIG. 1 in a first configuration
- FIG. 3 represents a front view of the measuring instrument of FIG. 1 in a second configuration
- the present invention relates to a measuring instrument for measuring the diameter of a valve stem 1 in both the open and closed positions of the valve, to deduce the closure correct valve.
- the measuring instrument comprises a measurement branch 2 with a measurement zone 3 and a bearing face 4. It also comprises a support branch 5, also with a bearing face 6. It finally comprises a branch of link 7 in the form of a non-circular cylinder, with a through-bore in the direction of the axis of the cylinder.
- a fastening screw 8 makes it possible to fix said connecting branch 7 to the measurement branch 2.
- This wheel 10 is fixed rotatably about the axis of the bore to the support leg 5, and is fixed on the head of the adjusting screw 9.
- the cylinder shape of the connecting branch 7 allows the sliding of the support piece around this branch, and the non-circular shape prevents any undesired rotation around the axis of the cylinder.
- the section of the cylinder is a circle cut by two symmetrical lateral ropes.
- the measuring instrument may be able to measure diameters ranging for example from 13 to 36 mm. Another instrument may be able to measure diameters ranging for example from 30 to 120mm.
- the two bearing faces have a convex cylindrical shape configured so that the support on the valve stem 1 is in all cases on two edges of the rod 1 for each support face 4, 6. This requires that the convex shape has a diameter smaller than the smallest valve stem diameter 1 measurable by the measuring instrument. In the two examples mentioned above, it is possible to provide a convex shape diameter of 10 mm or 25 mm respectively.
- the measurement zone 3 may have the form of a reduction of the thickness, so that the deformation in this zone is greater than in the rest of the measurement branch 2. This gives a more sensitive measurement of deformation, and therefore a better accuracy in the stress control of the rod 1.
- the connecting branch 7 is configured to allow the distance adjustments between the support faces, but must also be as rigid as possible. It is for this purpose that the material chosen for this connecting branch 7 is stainless steel, with a modulus of elasticity of the order of 210000MPa, while the measurement branch 2, at least in the measurement zone. 3 is aluminum, or an aluminum alloy, with a modulus of elasticity of the order of 70000MPa, three times lower. The effect of this difference in material is to concentrate the deformation of the measuring instrument to the measuring zone 3 of the measurement branch 2.
- the entire measurement branch 2 is made of aluminum.
- the support leg 5 may be made of steel, and it may also have a thickness much greater than that of the measuring arm 2, in particular in the area near the connecting arm 7, which gives it a more high rigidity.
- the measuring instrument may comprise a calculation module, configured to transform the measurement of stress on the measuring zone 3 of the measuring arm into the stress present in the rod 1 of the valve. This calculation takes into account the characteristics of the measuring instrument as well as that of the rod 1 to be measured. The stress measured in the rod 1 can then be compared with a predetermined threshold constraint according to the valves to be measured, and the calculation module can generate a proportional analog output type state output qualifying the state of the valve.
- the advantage of the present invention lies in particular in that the measuring instrument according to the invention is usable over a range of different diameters, can adapt to a valve stem 1 whose actual diameter deviates from its nominal diameter, and the choice of two materials with two significantly different moduli of elasticity makes it possible to obtain both an acceptable size of the measuring instrument, and a good concentration of the deformation related to the measurement in the deformation zone. located in the measurement branch 2.
- the measuring instrument does not have any particular fragility, and can be used many times without deteriorating.
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Abstract
L'invention a trait à un instrument de mesure de la contrainte dans une tige (1) de vanne, comportant une branche de mesure (2) munie d'une face d'appui (4) sur ladite tige (1) et d'une zone de mesure (3) équipée d'un moyen de mesure, une branche d'appui (5) munie d'une face d'appui (6) sur ladite tige (1), et une branche de liaison (7) reliant la branche de mesure (2) à la branche d'appui (5), la branche de mesure (2), la branche d'appui (5) et la branche de liaison (7) étant configurées pour que les faces d'appui des branches de mesure et d'appui soient aptes à se positionner de part et d'autre de ladite tige (1). Ledit instrument de mesure comporte un mécanisme de réglage de l'écartement entre lesdites faces d'appui, et la branche de liaison (7) est au moins en partie en un matériau de module d'élasticité supérieur à celui du matériau constituant au moins la zone de mesure (3) de la branche de mesure (2).
Description
Instrument de mesure de la contrainte dans une tige de vanne.
L'invention concerne le domaine des contrôles de fermeture et d'ouverture de robinetterie.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif de mesure de contrainte d'une robinetterie, par l'intermédiaire de la mesure de sa déformation.
Dans le cadre des contrôles de fermeture d'une robinetterie, la technique de mesurer la déformation entre la position ouverte et la position fermée est bien connue dans l'état de la technique.
En particulier le document FR2671846 divulgue une tige de vanne équipée de capteurs permettant de mesurer les déformations de ladite tige, et d'en déduire la contrainte dans la tige, ce qui permet de vérifier notamment un effort de fermeture.
Des outils ont été développés pour mesurer avec une grande précision la variation du diamètre d'une tige de vanne, pour en déduire la contrainte exercée par la vanne sur son logement de fermeture.
En particulier le demandeur a développé un outil en forme de U, où les deux branches libres du U sont destinées à se positionner de part et d'autre de la tige à contrôler, et des jauges de contrainte fixées sur une des branches libres permettent de mesurer des variations du diamètre de la tige. Un creux est disposé à l'intérieur des deux branches libres, la mise en place du U se faisant par pincement des deux branches, les deux branches étant aptes à s'éloigner l'une de l'autre par déformation élastique du U, puis à se refermer sur la tige, les creux assurant la position sur la tige.
Néanmoins de tels outils doivent être réalisés de manière très précise en fonction des tiges à contrôler. Pour chaque diamètre de tige, il faut disposer d'un outil spécialement dimensionné. De plus pour deux tiges de diamètre nominal identique, le diamètre réel peut présenter des variations, et l'outil spécialement dimensionné pour ce diamètre nominal peut plus ou moins bien fonctionner selon la réalité des dimensions des tiges.
La présente invention se propose de remédier à au moins une partie des inconvénients précités et propose une solution qui permette de disposer d'un instrument de mesure apte à mesurer une gamme de diamètres, sans pour autant présenter de fragilité limitant sa durée de vie.
A cet effet, l'invention concerne un instrument de mesure de la contrainte dans une tige de vanne, comportant une branche de mesure munie d'une face d'appui sur ladite tige et d'une zone de mesure équipée d'un moyen de mesure, une branche d'appui munie d'une face d'appui sur ladite tige, et une branche de liaison reliant la branche de mesure à la branche d'appui, la branche de mesure, la branche d'appui et la branche de liaison étant configurées pour que les faces d'appui des branches de mesure et d'appui soient aptes à se positionner de part et d'autre de ladite tige. Cet instrument de mesure est particulier en ce qu'il comporte un mécanisme de réglage de l'écartement entre lesdites faces d'appui, et en ce que la branche de liaison est au moins en partie en un matériau de module d'élasticité supérieur à celui du matériau constituant au moins la zone de mesure de la branche de mesure. On obtient ainsi un instrument de mesure qui soit à la fois réglable et résistant.
Selon d'autres caractéristiques :
- ladite branche de liaison peut être au moins en partie en acier inoxydable, et la zone de mesure de la branche de mesure en aluminium ou un alliage d'aluminium ; de tels choix de matériaux sont particulièrement bien adaptés à la présente invention, l'acier inoxydable présentant un module d'élasticité trois fois supérieur à celui de l'aluminium,
- la branche de mesure peut être en aluminium ou en alliage d'aluminium, et la branche d'appui et la branche de liaison en acier inoxydable ; chaque branche est ainsi en un matériau unique, ce qui en facilite la fabrication,
- ladite branche d'appui peut être plus rigide que ladite branche de mesure, permettant ainsi de mieux concentrer les déformations dans la branche de mesure,
- ladite branche de liaison peut présenter une forme cylindrique de section non circulaire, et les branches de mesure et d'appui présenter une ouverture cylindrique correspondant à la forme de la section de la branche de liaison, et la branche de liaison être encastrée dans l'ouverture de la branche de mesure et pouvoir coulisser dans l'ouverture de la branche d'appui ; de telles dispositions fournissent une solution simple de mobilité en translation des deux branches de mesure et d'appui l'une par rapport à l'autre, tout en empêchant tout autre mouvement, la forme non circulaire interdisant aux branches de mesure et d'appui de tourner autour de la branche de liaison,
- ladite section peut présenter la forme d'un cercle coupé par deux cordes symétriques par rapport à l'axe dudit cercle, proposant ainsi une forme particulièrement aisée à produire,
- ladite branche de liaison peut comporter un alésage, et ledit instrument de mesure comporter une vis de réglage apte à coopérer avec ledit alésage, et configurée pour que la rotation de ladite vis de réglage produise un éloignement ou un rapprochement des faces d'appui de la branche de mesure et de la branche d'appui, conférant ainsi un moyen simple de réglage à l'instrument de mesure selon l'invention,
- l'instrument de mesure selon l'invention peut comprendre une molette solidaire de ladite vis de réglage, et fixée mobile en rotation à la branche d'appui, permettant ainsi un réglage de l'instrument à la main, sans aucun outil supplémentaire.
La présente invention concerne encore un procédé de mesure de la contrainte dans une tige de vanne par un instrument de mesure selon l'invention, et comportant les étapes suivantes :
- mise en place dudit instrument de mesure de sorte que les deux faces d'appui sont placées sans jeu de part et d'autre de la tige,
- mise à zéro de la mesure de contrainte
- fermeture de la vanne
- mesure de la contrainte
Cela permet de s'affranchir en grande partie des variations de diamètre par rapport à un diamètre nominal, et d'obtenir ainsi une valeur de contrainte fiable.
L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce que l'instrument de mesure selon l'invention est utilisable sur une gamme de diamètres différents, peut s'adapter à une tige de vanne dont le diamètre réel s'écarte de son diamètre nominal, et le choix de deux matériaux avec deux modules d'élasticité significativement différents permet d'obtenir à la fois un encombrement acceptable de l'instrument de mesure, et une bonne concentration de la déformation liée à la mesure dans la zone de déformation située dans la branche de mesure. Ainsi l'instrument de mesure ne présente pas de fragilité particulière, et peut être utilisé de nombreuses fois sans se détériorer.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif.
La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels :
la figure 1 représente une vue en perspective d'un instrument de mesure selon l'invention ; la figure 2 représente une vue de face de l'instrument de mesure de la fig. 1 dans une première configuration ; la figure 3 représente une vue de face de l'instrument de mesure de la fig. 1 dans une deuxième configuration ;
Tel que représenté dans les figures 1 à 3 du dessin ci-joint, la présente invention concerne un instrument de mesure pour mesurer le diamètre d'une tige 1 de vanne dans les deux positions ouverte et fermée de la vanne, pour en déduire la fermeture correcte de la vanne.
L'instrument de mesure comporte une branche de mesure 2 avec une zone de mesure 3 et une face d'appui 4. Il comprend encore une branche d'appui 5, avec également une face d'appui 6. Il comprend enfin une branche de liaison 7 en forme de cylindre non circulaire, avec un alésage traversant dans le sens de l'axe du cylindre. Une vis de fixation 8 permet de fixer ladite branche de liaison 7 à la branche de mesure 2. Une vis de réglage 9, solidaire en translation avec la branche d'appui 5 par l'intermédiaire d'une molette 10, permet de régler l'écartement entre les faces d'appui 4 et 6. La présence de la molette 10 permet une mise en œuvre de l'instrument de mesure à la main sans outil supplémentaire. Cette molette 10 est fixée mobile en rotation autour de l'axe de l'alésage à la branche d'appui 5, et elle est fixée sur la tête de la vis de réglage 9.
La forme en cylindre de la branche de liaison 7 permet le coulissement de la pièce d'appui autour de cette branche, et la forme non circulaire permet d'empêcher une quelconque rotation non souhaitée autour de l'axe du cylindre. Selon le mode de réalisation représenté, la section du cylindre est un cercle coupé par deux cordes latérales symétriques.
Dans un mode de réalisation, l'instrument de mesure peut être apte à mesurer des diamètres allant par exemple de 13 à 36mm. Un autre instrument peut être apte à mesurer des diamètres allant par exemple de 30 à 120mm.
Les deux faces d'appui présentent une forme cylindrique convexe configurée pour que l'appui sur la tige 1 de vanne se fasse dans tous les cas sur deux arêtes de la tige 1 pour chaque face d'appui 4, 6. Il faut pour cela que la forme convexe présente un diamètre plus petit que le plus petit diamètre de tige 1 de vanne mesurable par l'instrument de mesure. On peut prévoir dans les deux exemples cités ci-avant un diamètre de forme convexe de 10mm ou25 mm respectivement.
La zone de mesure 3 peut présenter la forme d'une réduction de l'épaisseur, de sorte que la déformation dans cette zone est plus grande que dans le reste de la branche de mesure 2. On obtient ainsi une mesure de déformation plus sensible, et donc une meilleure précision dans le contrôle de contrainte de la tige 1 .
La branche de liaison 7 est configurée de sorte à permettre les réglages de distance entre les faces d'appui, mais doit également être le plus rigide possible. C'est dans ce but que le matériau choisi pour cette branche de liaison 7 est l'acier inoxydable, avec un module d'élasticité de l'ordre de 210000MPa, alors que la branche de mesure 2, au moins dans la zone de mesure 3 est en aluminium, ou un alliage d'aluminium, avec un module d'élasticité de l'ordre de 70000MPa, trois fois plus faible. L'effet de cette différence de matériau est de concentrer la déformation de l'instrument de mesure à la zone de mesure 3 de la branche de mesure 2.
Dans un but de simplicité, l'ensemble de la branche de mesure 2 est en aluminium. La branche d'appui 5 peut être en acier, et elle peut en plus présenter une épaisseur bien plus forte que celle de la branche de mesure 2, en particulier dans la zone proche de la branche de liaison 7, ce qui lui confère une plus grande rigidité.
Pour effectuer la mesure de contrôle d'une vanne, on effectue les opérations suivantes :
- mise en place de l'instrument de mesure selon l'invention de sorte que les deux faces d'appui 4, 6 sont placées sans jeu de part et d'autre de la tige 1 ; la molette 10 permet à la main, d'écarter les faces d'appui, et de les plaquer ensuite de part et d'autre de la tige 1
- mise à zéro de la mesure de contrainte
- fermeture de la vanne
- mesure de la contrainte.
L'instrument de mesure selon l'invention peut comporter un module de calcul, configuré pour transformer la mesure de contrainte sur la zone de mesure 3 du bras de mesure en la contrainte présente dans la tige 1 de la vanne. Ce calcul tient compte des caractéristiques de l'instrument de mesure ainsi que de celle de la tige 1 à mesurer. La contrainte mesurée dans la tige 1 peut alors être comparée à une contrainte de seuil prédéterminée selon les vannes à mesurer, et le module de calcul peut générer un résultat d'état de type sortie analogique proportionnelle qualifiant l'état de la vanne.
L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce que l'instrument de mesure selon l'invention est utilisable sur une gamme de diamètres différents, peut s'adapter à une tige 1 de vanne dont le diamètre réel s'écarte de son diamètre nominal, et le choix de deux matériaux avec deux modules d'élasticité significativement différents permet d'obtenir à la fois un encombrement acceptable de l'instrument de mesure, et une bonne concentration de la déformation liée à la mesure dans la zone de déformation située dans la branche de mesure 2. Ainsi l'instrument de mesure ne présente pas de fragilité particulière, et peut être utilisé de nombreuses fois sans se détériorer.
Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre de l'invention.
Claims
1 . Instrument de mesure de la contrainte dans une tige (1 ) de vanne, comportant une branche de mesure (2) munie d'une face d'appui (4) sur ladite tige (1 ) et d'une zone de mesure (3) équipée d'un moyen de mesure, une branche d'appui (5) munie d'une face d'appui (6) sur ladite tige (1 ), et une branche de liaison (7) reliant la branche de mesure (2) à la branche d'appui (5), la branche de mesure (2), la branche d'appui (5) et la branche de liaison (7) étant configurées pour que les faces d'appui des branches de mesure et d'appui soient aptes à se positionner de part et d'autre de ladite tige (1 ), caractérisé en ce que ledit instrument de mesure comporte un mécanisme de réglage de l'écartement entre lesdites faces d'appui, et en ce que la branche de liaison (7) est au moins en partie en un matériau de module d'élasticité supérieur à celui du matériau constituant au moins la zone de mesure (3) de la branche de mesure (2).
2. Instrument de mesure selon la revendication 1 , dans lequel ladite branche de liaison (7) est au moins en partie en acier inoxydable, et la zone de mesure (3) de la branche de mesure (2) est en aluminium ou un alliage d'aluminium.
3. Instrument de mesure selon la revendication précédente, dans lequel la branche de mesure (2) est en aluminium ou en alliage d'aluminium, et la branche d'appui (5) et la branche de liaison (7) sont en acier inoxydable.
4. Instrument de mesure selon la revendication précédente, dans lequel ladite branche d'appui (5) est plus rigide que ladite branche de mesure (2).
5. Instrument de mesure selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite branche de liaison (7) présente une forme cylindrique de section non circulaire, et les branches de mesure et d'appui présentent une ouverture cylindrique correspondant à la forme de la section de la branche de liaison (7), et la branche de liaison (7) est encastrée dans l'ouverture de la branche de mesure (2) et peut coulisser dans l'ouverture de la branche d'appui (5).
6. Instrument de mesure selon la revendication précédente, dans lequel ladite section présente la forme d'un cercle coupé par deux cordes symétriques par rapport à l'axe dudit cercle.
7. Instrument de mesure selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel ladite branche de liaison (7) comporte un alésage, et ledit instrument de mesure comporte une vis de réglage (9) apte à coopérer avec ledit alésage, et configurée pour
que la rotation de ladite vis de réglage (9) produise un éloignement ou un rapprochement des faces d'appui de la branche de mesure (2) et de la branche d'appui (5).
8. Instrument de mesure selon la revendication précédente, comprenant une molette (10) solidaire de ladite vis de réglage (9), et fixée mobile en rotation à la branche d'appui (5).
9. Procédé de mesure de la contrainte dans une tige (1 ) de vanne par un instrument de mesure selon l'une des revendications précédentes, et comportant les étapes suivantes :
- mise en place dudit instrument de mesure de sorte que les deux faces d'appui sont placées sans jeu de part et d'autre de la tige (1 ),
- mise à zéro de la mesure de contrainte
- fermeture de la vanne
- mesure de la contrainte.
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| FR2671846A1 (fr) | 1991-01-18 | 1992-07-24 | Teledyne Ind | Vanne a detection de contrainte. |
| US5499542A (en) * | 1994-04-22 | 1996-03-19 | Westinghouse Electric Corporation | Diametral force sensor |
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2012
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-
2013
- 2013-12-17 WO PCT/FR2013/053136 patent/WO2014096682A1/fr active Application Filing
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13820815 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13820815 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |