FR2781861A1

FR2781861A1 - Quarter turn valve control device comprising a hydraulic actuator with variable volume piston

Info

Publication number: FR2781861A1
Application number: FR9810083A
Authority: FR
Inventors: Bernard Vasseur
Original assignee: Buracco SAS
Current assignee: Buracco SAS
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-04
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: FR2781861B1

Abstract

The device comprises a hydraulic actuator (5) comprising a central chamber separating the extreme ends (10) of two pistons (12). The pistons are symmetrical and are joined by a rack (13) and pinion (14). Rotation of the pinion reduces the volume of the piston and restricts the flow of liquid through the channel (16).

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'une vanneThe subject of the present invention is a device for controlling a valve.

quart de tour. Le terme vanne quart de tour doit être pris au sens large, couvrant les vannes ou robinets dont l'obturateur ou clapet quarter turn. The term quarter-turn valve must be taken in the broad sense, covering valves or taps including the shutter or valve

peut être constitué par un papillon, un boisseau sphérique, conique.... can consist of a butterfly, a spherical, conical bushel ...

Le dispositif dont il s'agit vise essentiellement à réaliser le passage d'une vanne d'une position d'ouverture vers sa position de fermeture ou inversement. De telles vannes sont utilisées par exemple sur The device in question essentially aims to achieve the passage of a valve from an open position to its closed position or vice versa. Such valves are used for example on

les circuits d'hydrocarbures, ou sur les réseaux incendie. hydrocarbon circuits, or on fire networks.

Généralement, il convient de pouvoir commander à distance une telle vanne, à l'aide de moyens électriques mettant en oeuvre Generally, it is advisable to be able to control such a valve remotely, using electrical means implementing

notamment un électro-aimant.including an electromagnet.

Dans une telle application, il convient de pouvoir réaliser rapidement le mouvement de l'obturateur, généralement la fermeture de celui-ci, mais d'amortir suffisamment le mouvement pour éviter les détériorations du matériel. Dans un dispositif connu l'actionnement de l'obturateur est réalisé par un ressort en spirale agissant sur l'arbre de l'obturateur, cet arbre étant également associé à un amortisseur pneumatique du mouvement de l'obturateur, et à un dispositif de déclenchement par un électro-aimant. L'électro-aimant agit sur un doigt de In such an application, it is necessary to be able to carry out the movement of the shutter quickly, generally closing it, but to sufficiently dampen the movement to avoid deterioration of the material. In a known device, the shutter is actuated by a spiral spring acting on the shutter shaft, this shaft also being associated with a pneumatic damper for the movement of the shutter, and with a release device. by an electromagnet. The electromagnet acts on a finger

verrouillage de l'obturateur dans sa position d'ouverture. locking the shutter in its open position.

Si cette solution donne satisfaction d'un point de vue de son fonctionnement, elle met en oeuvre une pluralité d'éléments dissociés les uns des autres, et coûteux en eux-mêmes, conduisant à un ensemble If this solution gives satisfaction from a point of view of its operation, it implements a plurality of elements dissociated from each other, and costly in themselves, leading to a set

complexe, encombrant et très cher.complex, bulky and very expensive.

Le but de l'invention est de permettre l'actionnement d'une vanne quart de tour de façon fiable à l'aide de moyens simples et économiques, se présentant sous une forme compacte, tout en réalisant The object of the invention is to allow the actuation of a quarter-turn valve reliably using simple and economical means, in a compact form, while achieving

un amortissement du mouvement de l'obturateur lors de sa fermeture. damping of the shutter movement when it is closed.

A cet effet, le dispositif qu'elle concerne, comprend un vérin hydraulique à simple effet comportant une chambre centrale séparée de deux chambres d'extrémité par deux pistons comprenant, dans la chambre centrale, deux crémaillères symétriques engrenant avec un pignon calé sur l'arbre de l'obturateur de la vanne, deux ressorts logés dans les deux chambres d'extrémité tendant à rapprocher les deux pistons pour réduire le volume de la chambre centrale, la chambre centrale communiquant avec les deux chambres d'extrémité par un canal sur lequel sont montés des moyens de fermeture et d'ouverture de celui-ci, des moyens d'actionnement du pignon étant prévus pour permettre le passage de To this end, the device which it concerns, comprises a single-acting hydraulic cylinder comprising a central chamber separated from two end chambers by two pistons comprising, in the central chamber, two symmetrical racks meshing with a pinion wedged on the valve shutter shaft, two springs housed in the two end chambers tending to bring the two pistons closer to reduce the volume of the central chamber, the central chamber communicating with the two end chambers by a channel on which means for closing and opening the latter are mounted, means for actuating the pinion being provided to allow passage of

fluide des chambres d'extrémité vers la chambre centrale. fluid from the end chambers to the central chamber.

Si l'on considère qu'en position ouverte de la vanne, la chambre centrale du piston à simple effet est en position de remplissage maximal et les chambres d'extrémité en position de remplissage minimal, et que la chambre centrale est isolée des chambres d'extrémité, le fonctionnement est le suivant. Pour réaliser la fermeture de la vanne, la chambre centrale est mise en communication avec les chambres d'extrémité, position dans laquelle les ressorts contenus dans les chambres d'extrémité se détendent pour provoquer le transfert du fluide de la chambre centrale vers les chambres d'extrémité. Les crémaillères des deux pistons entraînent le pignon et par suite l'obturateur de la vanne pour If we consider that in the open position of the valve, the central chamber of the single-acting piston is in the maximum filling position and the end chambers in the minimum filling position, and that the central chamber is isolated from the chambers At the end, the operation is as follows. To close the valve, the central chamber is placed in communication with the end chambers, a position in which the springs contained in the end chambers relax to cause the transfer of fluid from the central chamber to the chambers. 'end. The racks of the two pistons drive the pinion and consequently the valve shutter for

assurer la fermeture de celle-ci.ensure the closure thereof.

Suivant une forme préférée d'exécution de ce dispositif, le canal de mise en communication de la chambre centrale avec les chambres d'extrémité est équipé de deux branches de dérivation en parallèle sur l'une desquelles est monté un distributeur permettant ou non le passage de fluide et sur l'autre desquelles est monté un clapet anti-retour permettant le passage de fluide uniquement dans le sens de remplissage de la chambre centrale. Avantageusement, pour réaliser une commande à distance, le distributeur est soumis d'une part à l'action d'un ressort le maintenant dans une première position stable et d'autre part à l'action According to a preferred embodiment of this device, the channel for communicating the central chamber with the end chambers is equipped with two branch branches in parallel on one of which is mounted a distributor allowing or not the passage fluid and on the other of which is mounted a non-return valve allowing the passage of fluid only in the filling direction of the central chamber. Advantageously, to carry out a remote control, the distributor is subjected on the one hand to the action of a spring keeping it in a first stable position and on the other hand to the action

d'un électro-aimant destiné à le faire passer dans son autre position. an electromagnet intended to pass it into its other position.

Suivant le type d'installation dont il s'agit, le mouvement du distributeur dans un sens de communication de la chambre centrale et des chambres d'extrémité peut être obtenu par alimentation en courant de la bobine de Depending on the type of installation in question, the movement of the distributor in a direction of communication between the central chamber and the end chambers can be obtained by supplying current to the coil.

l'électro-aimant ou par coupure de cette même alimentation. the electromagnet or by cutting this same supply.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, sur la branche de vidange de la chambre centrale, équipée du distributeur, est disposé un orifice calibré réglable de réglage du débit. Le réglage du débit de vidange de la chambre centrale du piston permet de contrôler la fermeture de According to another characteristic of the invention, on the drain branch of the central chamber, equipped with the distributor, is arranged a calibrated orifice adjustable for adjusting the flow rate. The adjustment of the drain flow of the central chamber of the piston makes it possible to control the closing of

l'obturateur et par suite l'amortissement du mouvement de l'obturateur. the shutter and consequently the damping of the movement of the shutter.

Suivant une possibilité, le clapet anti-retour est associé à un mécanisme d'actionnement manuel constitué par un système de type coup de poing comprenant une tige terminée par un bouton de commande et dont l'autre extrémité prend appui sur la partie mobile du clapet. Si le dispositif de commande du distributeur était défectueux, il est possible d'agir sur le dispositif de sécurité manuel en actionnant le système de type coup de poing et en enfonçant le bouton, qui peut être estimé entre 1 et 2 secondes pour des vannes traditionnelles. Afin de réarmer la vanne, c'est à dire de la faire passer de sa position de fermeture à sa position d'ouverture, ou inversement, il est prévu des moyens d'actionnement qui peuvent être des moyens d'actionnement manuels constitués par une tige sortant du vérin et se terminant par un carré d'entraînement. Au cours de l'entraînement de ce carré, le pignon va être entraîné en rotation dans un sens d'écartement des deux pistons, le fluide étant chassé des chambres d'extrémité vers la chambre centrale, le passage pouvant se faire par la branche de dérivation According to one possibility, the non-return valve is associated with a manual actuation mechanism constituted by a punch type system comprising a rod terminated by a control button and the other end of which bears on the movable part of the valve. . If the distributor control device was defective, it is possible to act on the manual safety device by actuating the punch type system and pressing the button, which can be estimated between 1 and 2 seconds for traditional valves . In order to reset the valve, ie to move it from its closed position to its open position, or vice versa, actuation means are provided which can be manual actuation means constituted by a rod coming out of the jack and ending in a square drive. During the drive of this square, the pinion will be driven in rotation in a direction of separation of the two pistons, the fluid being driven from the end chambers towards the central chamber, the passage being able to be made by the branch of derivation

sur laquelle est monté le clapet anti-retour. on which the non-return valve is mounted.

De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la In any case, the invention will be well understood using the

description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, description which follows, with reference to the appended schematic drawing,

représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif. Figure 1 est une vue de face du dispositif et de la vanne à laquelle il est associé, Figure 2 est une vue de côté du dispositif et de la vanne à laquelle il est associé, Figures 3 et 4 sont deux vues de principes du dispositif respectivement en fin de mouvement de la vanne et au cours de son representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this device. Figure 1 is a front view of the device and the valve with which it is associated, Figure 2 is a side view of the device and the valve with which it is associated, Figures 3 and 4 are two principle views of the device respectively at the end of the valve movement and during its

réarmement.rearmament.

Les figures 1 et 2 représentent un corps de vanne 2 à l'intérieur duquel est monté un obturateur désigné par la référence générale 3, cet obturateur tournant étant solidaire d'un arbre qui traverse un tube 4 traversant un vérin à simple effet 5 et dont l'extrémité libre est équipée d'un carré d'entraînement 6 qui est situé au-dessus du carter contenant le vérin à simple effet. La figure 2 montre également un bloc 7 contenant les Figures 1 and 2 show a valve body 2 inside which is mounted a shutter designated by the general reference 3, this rotary shutter being integral with a shaft which passes through a tube 4 passing through a single-acting cylinder 5 and whose the free end is fitted with a drive square 6 which is located above the casing containing the single-acting cylinder. Figure 2 also shows a block 7 containing the

moyens de commande.control means.

Ces moyens de commande, qui sont détaillés aux figures 3 et 4, comprennent un vérin hydraulique à simple effet, comportant une chambre centrale 9 séparée de deux chambres d'extrémité 10 par deux pistons 12 comprenant dans la chambre centrale deux crémaillères symétriques 13 engrenant avec un pignon 14 calé sur l'arbre de l'obturateur de la vanne. Deux ressorts 15 logés dans les deux chambres d'extrémité 10 tendent à rapprocher les deux pistons pour réduire le volume de la chambre centrale et assurer le transfert du fluide vers les chambres d'extrémité. Dans la chambre centrale débouche un canal 16 se subdivisant en deux branches 17 et 21, qui se rejoignent ultérieurement et forment deux canaux secondaires 19 débouchant dans les deux chambres d'extrémité 10. Sur la branche 17 est monté un distributeur 18, soumis aux actions antagonistes d'un électro-aimant 20 et d'un ressort 22. Sur la These control means, which are detailed in FIGS. 3 and 4, comprise a single-acting hydraulic cylinder, comprising a central chamber 9 separated from two end chambers 10 by two pistons 12 comprising in the central chamber two symmetrical racks 13 meshing with a pinion 14 wedged on the valve shutter shaft. Two springs 15 housed in the two end chambers 10 tend to bring the two pistons closer to reduce the volume of the central chamber and ensure the transfer of the fluid to the end chambers. In the central chamber opens a channel 16 subdivided into two branches 17 and 21, which join later and form two secondary channels 19 opening into the two end chambers 10. On the branch 17 is mounted a distributor 18, subjected to the actions antagonists of an electromagnet 20 and a spring 22. On the

branche 17 est également monté un orifice calibré réglable 23. branch 17 is also mounted an adjustable calibrated orifice 23.

Sur la branche 21 est monté un clapet anti-retour 24 comprenant une bille 25 normalement maintenue en appui sur son siège 26 de façon à ne permettre le passage de fluide que dans le sens de remplissage de la chambre centrale 9, et non dans l'autre sens. La bille 25 peut être déplacée vers sa position d'ouverture à l'aide d'une tige 27 à l'extrémité libre de laquelle est situé un bouton 28, la tige 27 étant normalement maintenue en position reculée par un ressort 30. L'ensemble constitué par la tige 27 et le bouton 28 est un dispositif connu sous le On the branch 21 is mounted a non-return valve 24 comprising a ball 25 normally held in abutment on its seat 26 so as to allow the passage of fluid only in the direction of filling of the central chamber 9, and not in the other way. The ball 25 can be moved to its open position using a rod 27 at the free end of which is located a button 28, the rod 27 being normally held in the retracted position by a spring 30. The assembly constituted by the rod 27 and the button 28 is a device known as

nom de dispositif coup de poing.device name punch.

Lorsque la vanne est en position ouverte, la chambre centrale 9 se trouve dans sa position de remplissage maximal, c'est à dire dans la position représentée à la figure 4, et le distributeur 18 isole la chambre centrale 9 des chambres d'extrémité 10. La pression de fluide dans la chambre 9 bloque la vanne dans la position d'ouverture. Pour réaliser la fermeture de la vanne, l'électro-aimant commande le passage du distributeur dans la position représentée à la figure 3, mettant en When the valve is in the open position, the central chamber 9 is in its maximum filling position, that is to say in the position shown in FIG. 4, and the distributor 18 isolates the central chamber 9 from the end chambers 10 The fluid pressure in chamber 9 blocks the valve in the open position. To close the valve, the electromagnet controls the passage of the distributor in the position shown in Figure 3, putting in

communication la chambre centrale 9 et les chambres d'extrémité 10. communication between the central chamber 9 and the end chambers 10.

Sous l'action de détente des ressorts 15, les pistons 12 se rapprochent, le fluide s'écoulant par le canal 16, la branche 17, le distributeur 18, I'orifice calibré 23 puis à travers les canaux secondaires jusque dans les chambres d'extrémité 10, jusqu'à fermeture totale de la vanne, position correspondant sensiblement à la position du dispositif de commande représenté à la figure 3. En fin de vidange, l'électro-aimant change d'état et le distributeur revient dans la position représentée à la figure 4. Il est alors possible, d'entraîner manuellement le pignon 14 à l'aide du carré 6 Under the expansion action of the springs 15, the pistons 12 come together, the fluid flowing through the channel 16, the branch 17, the distributor 18, the calibrated orifice 23 then through the secondary channels into the chambers of end 10, until the valve is completely closed, position substantially corresponding to the position of the control device shown in FIG. 3. At the end of draining, the electromagnet changes state and the distributor returns to the position shown in Figure 4. It is then possible to manually drive the pinion 14 using the square 6

pour écarter les deux pistons 12 à l'encontre de l'action des ressorts 15. to spread the two pistons 12 against the action of the springs 15.

Le volume des chambres 10 diminuant, le fluide est chassé en direction de la chambre centrale 9, le passage se faisant par la branche 21 à travers le clapet anti-retour 24. En fin de course, la vanne se trouve en position The volume of the chambers 10 decreases, the fluid is expelled in the direction of the central chamber 9, the passage being made by the branch 21 through the non-return valve 24. At the end of the stroke, the valve is in position

entièrement ouverte.fully open.

En cas de défaut sur le dispositif de commande par électro- aimant il est possible d'actionner manuellement la vanne en agissant sur le In the event of a fault on the solenoid control device, the valve can be actuated manually by acting on the

bouton 28.button 28.

Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant un dispositif de conception simple, mettant en oeuvre des composants peu complexes, et d'un prix modéré. Il peut être noté que ce dispositif assure simultanément les fonctions de manoeuvre de l'obturateur de la vanne, et As is apparent from the above, the invention brings a great improvement to the existing technique, by providing a device of simple design, using slightly complex components, and of a moderate price. It may be noted that this device simultaneously performs the operating functions of the valve shutter, and

d'amortissement du mouvement.damping the movement.

Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le dispositif de mise en communication de la chambre centrale et des chambres d'extrémité pourrait être différent et constitué par un distributeur actionné manuellement, ou encore que le dispositif de mise en communication pourrait ne comporter que le clapet anti-retour qui soit actionné manuellement en position d'ouverture, sans que l'on sorte pour It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiment of this device, described above by way of example, on the contrary, it embraces all of its variants. Thus, in particular, the communication device for the central chamber and the end chambers could be different and constituted by a manually operated distributor, or even that the communication device could include only the non-return valve. return which is manually actuated in the open position, without being removed to

autant du cadre de l'invention.as much within the scope of the invention.

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Claims

1 - Device for controlling a quarter-turn valve, characterized in that it comprises a single-acting hydraulic cylinder (5) comprising a central chamber (9) separated from two end chambers (10) by two pistons ( 12) comprising, in the central chamber, two symmetrical racks (13) meshing with a pinion (14) wedged on the valve shutter shaft, two springs (15) housed in the two end chambers (10 ) tending to bring the two pistons (12) closer together to reduce the volume of the central chamber, the central chamber (9) communicating with the two end chambers (10) by a channel (16) on which means (18) are mounted ) closing and opening thereof, pinion actuation means being provided to allow the passage of fluid from the end chambers to

the central room.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the channel (16) for communicating the central chamber (9) with the end chambers (10) is equipped with two branch branches (17, 21) in parallel, on one of which is mounted a distributor (18) allowing or not the passage of fluid and on the other of which is mounted a non-return valve (24) allowing the passage of fluid only in

the filling direction of the central chamber (9).

3 - Device according to claim 2, characterized in that the distributor (18) is subjected on the one hand to the action of a spring (22) keeping it in a first stable position and on the other hand to the action

an electromagnet (20) intended to pass it into its other position.

4 - Device according to any one of claims 2 and 3,

characterized in that, on the drain branch (17) of the central chamber, equipped with the distributor (18), is arranged a calibrated orifice

adjustable (23) flow adjustment.

5- Device according to any one of claims 2 to 4,

characterized in that the non-return valve (24) is associated with a manual actuation mechanism constituted by a punch type system comprising a rod (27) terminated by a control button (28) and

the other end of which bears on the movable part (25) of the valve.

6 - Device according to any one of claims 1 to 5,

characterized in that the means for actuating the pinion (14) consist of a rod exiting the piston and ending in a square

drive (6).