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"Mecanisme de commande électromécanique"
La présente invention a pour objet un mécanisme perfec- tionné de commande à dispositif électromécanique du type com- portant un moteur électrique à deux sens de rotation et un réducteur à vis sans fin et roue tangente, ce dispositif étant destiné à déplacer un organe commandé entre deux positions limites, par exemple la vanne d'un robinet entre des positions de pleine ouverture et de fermeture.,
Ce mécanisme est remarquable notamment en ce que la vis sans fin est clavetée soulissante sur un arbre menant entrai- né par le moteur et est disposée entre une butée fixe solidaire dudit arbre et une butée élastique,
de telle sorte qu'elle est susceptible de se déplacer d'une certaine longueur sur ledit
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arbre lors du blocage de la roue tangente engrenant avec la vis par suite d'une résistance offerte par l'organe commandé et elle est liée à un interrupteur du circuit d'alimentation du moteur, de manière à arrêter ce moteur lors de son déplace- ment le long dudit arbre, à l'encontre de ladite butée élas- t ique .
De.préférence, le mécanisme comporte comme connu, un dispositif d'entraînement manuel en parallèle avec le dispo- sitif électromécanique, et un baladeur claveté coulissant sur un arbre mené et permettant d'embrayer à volonté sur cet arbre mené l'un ou l'autre des deux dispositifs, et suivant l'inven- tion il est, dans ce cas, prévu un dispositif effaçable de verrouillage pour assurer la retenue du baladeur dans la posi-
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t ian ,d' embrarage. ,du 3.spos 3.t .f d'entraînement manuel, à l'en- contre d'un ressort!de rappel,, ce dispositif de verrouillage et l'arbre'msnant étant a-gencés de) telle sorte que cet arbre ... ,t.
IL menant efface ,ce .spos3.t3.f de verdui7,.age et provoque ainsi automatiquement l'embrayage du dispositif électromécanique, sous l'action de ce'ressort de rappel, dès que le moteur élec- trique est alimenté.,
D'autres caractéristiques, résulteront de la description qui va'suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple :
Fig. 1 est une vue, avec coupe axiale 'partielle, d'un robinet-vanne auquel le mécanisme de commande suivant l'inven- tion est appliqué ;
Fig. 2 est une,coupe médiane, à plus grande échelle que celle de la Fig, 1, du mécanisme suivant l'invention, perpen- diculairement à l'axe de la vis sans fin du réducteur, l'arbre entraîné par le moteur étant supposé vu en bout ;
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Fig. 3 est une vue en coupe du dispositif, suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 ;
Fig. 4 est une vue partielle de détail montrant le bala- deur en position de commande manuelle ;
Fig. 5 est un schéma du circuit électrique de commande du moteur.
On se reportera d'abord à la Fig. 1 qui représente, pour mieux fixer les idées, une application du mécanisme électro- mécanique de commande sur un robinet 1 dont l'obturateur 2 est entraîné par une via de manoeuvre 3, cette vis se vissant dans un alésage.taraudé formant écrou, de l'obturateur.
La vis 3 se' prolonge vers le haut par un arbre mené 5.
Sur cet arbre est claveté, en,6, un manchon 7. Celui-ci tou- rillonne dans dés paliers 8 et 9, fixés sur des couvercles 10 et 11 du carter 12 du mécanisme. Le manchon 7 est maintenu, à ses extrémités, par butée contre les paliers 8 et 9 qui l'immobilisent le long de l'arbre 5.
Sur le manchon'7 est claveté coulissant un baladeur 13.
Celui-ci est pourvu : d'une part, sur sa face supérieure, d'une couronne den- tée 14 destinée à engrener avec un pignon 15 qui est solidaire en rotation d'un arbre 16 tourillonnant dans un palier 17, fixé sur le carter 12, /.' et qui est entraîné par un volant de manoeu- vre à main 18 ; ' et, d'autre part, sur son autre face, d'une couronne à crabots 19 (Fig. 4), destinée à entrer en prise avec une cou- ronne conjuguée 20 portée par une roue 21 à denture hélicoîda- le d'un dispositif électromécanique, cette roue 21 étant mon- tée libre en rotation sur le manchon 7 et immobilisée en trans- lation axiale entre un épaulement 22 dudit manchon et le pa-
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lier 8.
Le baladeur 13 est soumis à l'action d'un ressort 23 travaillant à la compression et disposé autour du manchon 7, entre la face supérieure du baladeur 13 et un plateau 24, fixé sur ce plateau par exemple par soudure en 25, de telle sorte que, sous l'action de' ce ressort, les couronnes à crabots 19 et 20 sont en prise. par ailleurs, le baladeur 13 comporte une gorge 26 dans laquelle sont engagées les deux branches d'une fourchette de manoeuvre 27, montée oscillante par un tourillon 28 sur le bottier et susceptible d'être actionnée par un levier à main 29, claveté sur ledit tourillon 28 et dont la manoeuvre permet de faire coulisser ledit baladeur 13 vers le haut, à l'encon- tre du ressort de compression,23, en vue de séparer les crabots 19 et 20 et d'engrener la couronne 14 avec le pignon 15.
La roue hélicoïdale 21 engrène avec une vis sans fin 30 qui est clavetée coulissante sur un arbre menant 31orthogonal à l'arbre 5 et tourillonnant dans des paliers 32 et 33 (Fig.3) formant butée. Cette vis 30 est appliquée contre un épaulement 34 de l'arbre 31 par un ressort coaxial 35 travaillant à la com- pression et prenant appui sur la butée constituée par le pa- lier 33. ,
L'abre menant est entraîné en rotation directement par un moteur électrique M, à deux sens de rotation, et dont le carter est fixé latéralement sur le bottier 12.
En vue de verrouiller le baladeur 13 dans la position haute représentée à la Fig. 4, pour laquelle la couronne 14 engrène avec le pignon 15 d'entraînement manuel, la fourchette 27 est pourvue d'un bec 36, destiné à s'engager sous des butées 37 ou 38 formant crochet disposées à l'une des extrémités de
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l'un ou de l'autre de deux cliquets de retenue 39 et 40, arti- culés sur un même axe 41.
Les butées 37 et 38 sont légèrement décalées en hauteur l'une par rapport à l'autre, la butée 38 étant par exemple plus rapprochée de l'axe 41 que la butée 37; elles tendent à être appliquées élastiquement contre le bec 36 par des ressorts à lames incurvées 42 et 43 prenant appui sur une paroi du carté 12.' Les autres estrémités des cliquets 39 et 40 coopèrent, respectivement, avec des saillies ou tétons 44 et 45, fixés sur l'arbre menant 31 de la vis sans fin 30.
Ces tétons sont calés à 1800 'l'un de l'autre sur cet arbre et décalés longitudinalement d'une distance correspondant à l'écar- tement des cliquets 39 et 40.
Grce à ce dispositif d'encliquetage, le baladeur 13 est donc susceptible de prendra deux positions.
Dans l'une de ces positions, qui correspond à la comman- de électromécanique.et est représentée à la Fig. 2, les butées 37 et 38 des deux cliquets sont appliquées contre le bec 36 de la fourchette 27 par leurs ressorts 42 et 43, tandis que leurs autres extrémités sont à une distance de l'arbre 31 supérieure à la hauteur des tétons 44 t 45. A noter que le bec 36 n'est pas engagé sous lea butées 37 et 38, Le baladeur 13 est soumis à l'action du ressort 23 et les crabots 19 et 20 sont en prise tandis que les engrenages 14 et 15 sont séparés. Il en résulte que la roue hélicoïdale 21, entraînée en rotation par la vis sans fin 30et le moteur M. est solidarisée en rotation de l'arbre 5 et de la vis de manoeuvre 3 qui lui fait suite.
Dans l'autre position du .baladeur 13, position représen- tée à la Fig. 4 et correspondant à la commande manuelle, ledit baladeur étant déplace vers le haut par la manoeuvre du levier 29 à l'encontre du ressort 23 qui est comprimé, les butées 37
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et 38 des cliquets sont engagées au-dessus du bec 36 de la fourchette 27; Si aucun des deux tétons 44 ou 45 n'est en con- tact avec le cliquet respectif 39 ou 40, la fourchette 27 se trouve verrouillée par le cliquet 39 qui est le plus bas. Il en résulte que les engrenages 14 et 15 sont en prise et les couronnes 19 et 20 séparées et que la vis de manoeuvre 3 peut être entraînée en rotation par la commande manulle oj volant 23.
A noter que si pour une raison quelconque l'un des té- tons 44 ou 45 se trouvait au droit du cliquet 39 ou 40, ce ,cli- quet étant de ce fait effacé, le verrouillage de la fourchette 27 et par conséquent du baladeur 13 peut toujours avoir lieu grâce à l'autre cliquet décalé en hauteur. C'est là la raison d'être des deux cliquets. on a représenté à la Fig. 6 le schéma électrique de l'installat ion.
Le moteur M est alimenté par deux circuits en parallèle 46 et 47, reliés chacun aux bornes extrêmes d'un interrupteur inverseur de pales 48. Le circuit 46 correspond, par exemple, à l'alimentation du moteur dans le sens de l'ouverture du 'ro- binet 1 et l'autre, 47, à celle dans le sens de la fermeture.
Dans les circuits 46 et 47 sont montés en série, respective- ment, des microrupteurs 49 et 50.
Le microrupteur 49 est actionné (Fig. 2) par une came 51, clavetée sur un arbre 52 tourillonnant dans un palier 53 du carter 12. Cet arbre 52 est entraîné en rotation par l'arbre mené 5 grâce à un pignon 54, solidaire de l'arbre 52 et engre- nant avec une denture 55, ménagée à la périphérie du plateau 24 d'appui du ressort, plateau fixé en bout du manchon 7. L'ar- bre 52 porte, en outre, une flèche indicatrice 56, mobile der- rière une ouverture 57 du boîtier.
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Quant au microrupteur 50 (Fig. 2), il est actionna' par une came 58, solidaire d'un levier 59 qu'un ressort 60 main- tient appliqué contre la tranche arrière de la vis 30.
Ces deux microrupteurs et les cames qui les actionnent sont agencés de telle sorte que : d'une part, le microrupteur 49 coupe le circuit 46 pour l'une des positions limites de l'organe commandé, en l'espèce pour la position de pleine ouverture de la vanne 2 (Fig. l); d'autre part, le microrupteur 50 coupe l'autre circuit 47, après que, l'organe commandé ayant occupé l'autre position limite (celle de fermeture de la vanne 2 dans l'exemple de la Fig. 1), la vis 30 s'est déplacée le long de l'arbre 31, par suite de son appui sur la roue 21 alors bloquée en rotation.
Le fonctionnement du mécanisme, supposé appliqué à la commande du robinet-vanne de la Fig. 2, est le suivant, on supposera le robinet grand ouvert et le mécanisme en position de commande électro-mécanique. Les deux parties 19 et 20 de l'embrayage à crabots sont en prise. L'inverseur 48 est en- clenché sur le circuit 47. Le moteur M est mis en route et il entraîne la vis sans fin 30, et, par la!roue 21, le manchon 7 et l'arbre 5, la vis de manoeuvre 3 dans le sens qui déplace la vanne 2 vers la position de fermeture.- Quand cette vanne 2 entre en contact avec son siège (Fig. 1), une résistance s'oppose à la continuation de la rotation de la vis de manoeu- vre 5 et, par conséquent, de la roue tangente 21.
Celle-ci s'arrête et le moteur M étant toujours en marche, la vis sans fin 30 prend appui sur la roue 21, ce qui bloque la vanne sur son siège puis se visse sur ladite roue en compri- mant le ressort 35. Au cours de sa translation, la vis 30 en- traîne l'extrémité du levier 59 qui tourne autour de son axe
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en entraînant la came 58 dans le sens de la flèche 1'1 jusqu'au moment où celle-ci actionne le microrupteur 50 dans le sens de l'ouverture du circuit 56, ce qui arrête le moteur M.
Les caractéristiques mécaniquesdu ressort 35 ainsi que le calage de la came 58 sur son axe sont choisis de manière telle qu'au moment de l'arrêt du moteur, la compression du res- sort 35 provoque un couple prédéterminé de blocage, de la vis de manoeuvre 5.
' Annoter que le dispositif ci-dessus entre également en 'jeu dans le cas où un corps étranger ou toute' autre raison em- pêche l fermeture-normale de la vanne. pour ouvrir, le robinet,l'inverseur 48 est 'enclenché sur 1circuit 46. Le moteur M; dont les. pôles 'sont inversés, pst mis en route dans le sens contraire au sens de sa rotation pré- cédente.
Au départe la vis sans fin 51, qui est'soumise'à l'action du ,ressort comprimé 35,' se visse à nouveau en sens inverse sur la roue hélicoïdale 21 jusqu'au moment où elle bute sur l'épau- lement 34 de l'arbre 31,A partir de ce moment, elle 'est immo- bilisée en translation et entraîne à nouveau en rotation la roue hélicoïdale 21 et'la vanpe 2 dans le- sens de l'ouverture (flèche f2), Au cours de ce' mouvement le' levier 59 reprend sa position initiale et la came 58 referme le microrupteur 59 : le circuit 47 qui correspond à la fermeture de la vanne est à nouveau fermé.
Au cours de l'ouverture de la vanne, la couronne dentée 55 entraîne le pignon 54 et la flèche 56 qui joue le rôle d'in- dicateur d'ouverture. Simultanément, la came 51 tourne avec l'arbre 52 et elle est calée sur cet arbre, ainsi qu'on l'a déjà précisé, de manière telle que lorsque la vanne 2 est ou-
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verte, cette came provoque l'ouverture du circuit 46, ce qui arrête le moteur M.
A noter que le temps mort au départ, pendant lequel la vis sans fin 30 n'entraîne pas la roue hélicoïdale 21, permet au moteur N de démarrer et de développer par conséquent son couple maximum au moment du décollement de la vanne 2 de son siège.
Comme on l'a vu plus haut, la manoeuvre du levier 29 per- met, en cas de panne 'de courant., de débrayer la commande électro- mécanique et de manoeuvrer la vanne au moyen du volant 18, la position correspondante du baladeur étant verrouillée par l'un des cliquets 39 .ou 40 quelle que soit, au moment du dépla- cement du baladeur 13 au moyen de la fourchette 27, la position des tétons 44 u comme oh l'a u plus haut. pour repasser en commande électromécanique, il suffit de mettre en marche le muleta dans le sens voulu, à l'aide de l'in- verseur 48. on supposeraq qu'au.'moment du démarrage du moteur les deux cliqueta 39 et 40 soient engagés au-dessus du bec 36, ce dernier étant verrouillé par la butée 38 du cliquet 40.
Au cours de la rotation de l'arbre 31, si le téton 44 soulève le cliquet 39, il ne se produit rien. La rotation se continuant, le téton 45 aprèà un demi-tour efface le cliquet 40 et le bec 36 se soulève légerament mais se trouve verrouillé à nouveau par la butée 37 du Cliquet 39, qui est située au-dessus de la butée 36. Dans cette position, le bec 56 échappe alors à tout verrouillage ultérieur du cliquet 40,qui après passage du téton 44, bute simplement sans accrocher sur la surface externe du bec 36.
Après un nouveau demi-tour de l'arbre 51,.le téton 44 sou- lève à nouveau le cliquet 39 déverrouillant ainsi définitive- ment le bec 36, ce qui libère le baladeur 13 et'-permet au res-
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sort 23 de ramener ce baladeur dans la position de la Fig. 2.
Comme on le constate, le dévérrouillage du bec 36 est toujours possible après au plus un -tour et demi à vide de l'arbre 31.
Comme on le voit, le mécanisme permet, grâce à la vis 30, mobile¯axialement et contrôlant le microrupteur 50, d'arrêter le moteur dans le sens de la fermeture du robinet-vanne, lors- que la vanne 2 résiste à son déplacement, soit lorsqu'elle a atteint son siège, ce qui donne la certitude d'une fermeture totale de la vanne, soit en cas d'un arrêt intempestif acciden- tel qui se traduit par un arrêt du moteur et évite toute dété- rioration du mécanisme qui pourrait se produire si le moteur M continuait à tourner.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d' exemple. Bien que 1'invention ait été représentée dans son application à la commande d'un robinet-vanne, il est bien évi- dent que le mécanisme est susceptible d'être utilisé pour la commande de tout organe ou dispositif qui doit être déplacé al- ternativement dans deux sens inverses, chaque fois que la cour- se dans l'un des deux sens doit pouvoir être arrêtée ou interrom- pue lorsque la charge imposée au moteur électrique d'entraîne- ment atteint une valeur prédéterminée donnée.
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