WO2015106995A1 - Systeme d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide - Google Patents

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WO2015106995A1
WO2015106995A1 PCT/EP2015/050159 EP2015050159W WO2015106995A1 WO 2015106995 A1 WO2015106995 A1 WO 2015106995A1 EP 2015050159 W EP2015050159 W EP 2015050159W WO 2015106995 A1 WO2015106995 A1 WO 2015106995A1
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actuator
drive system
fluid circulation
circulation valve
valve according
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PCT/EP2015/050159
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Cédric MELLERE
Marc-Olivier ANDRE
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Mmt Sa
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    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/107—Safety-related aspects

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical drive systems and more particularly the fluid circulation valve drive systems found in various industries, including the automotive industry. , for the management of gas and liquid flow rates, and which require a safety function ensuring the return to, or the maintenance of, a specific position during an electrical supply failure.
  • Combustion systems (such as thermal engines for a motor vehicle, truck, construction equipment, such as thermal boilers, ventilation systems, etc.) operate thanks to the explosion / combustion of an air / fuel mixture. fuel in the combustion chamber.
  • the air loop of the engine whose function is the routing, management and evacuation of the air supplying the system, operates using various valves, some of which have the function of bypassing / avoiding a part of the air loop.
  • These "bypass" valves are generally controlled by pneumatic actuators composed of a vacuum pump, a solenoid valve and a lung with return spring.
  • This type of actuator operates in a binary mode (called “On-Off”): it can take only 2 positions at both ends of the stroke of the actuator. It is the solenoid valve that controls this actuator: when it is not powered by the vehicle's on-board computer (solenoid valve closed), the lung does not receive the vacuum created by the vacuum pump and thus remains in its position. rest position without consuming power. When the solenoid valve is powered, it consumes a few milliamperes and it supplies depression to the lung that moves to the other end of the race: it can remain so indefinitely without consuming a large amount of current. When a failure or simply during a return to rest position, the supply of the solenoid valve is cut off and the return spring integrated in the lung returns the system at the start of the race.
  • the OEMs wish to remove the vacuum pump which is constantly running for limited activation times.
  • the lungs and the solenoid valves would then be replaced by electric actuators which must be controlled in an equivalent way without consuming power in the 2 extreme positions of the race, while guaranteeing the safety function, ie the insurance. to place yourself in a certain position.
  • bypass valves is particularly relevant for the disclosure of the invention but it is not limited to this example since any fluid circulation valve requiring a return to a safe position during an electrical failure can be addressed by the present invention.
  • the power consumption to maintain the activation and safety positions is zero, and the return to safety position is obtained by activating an actuator, via an electronic control outside the system.
  • the system thus requires a specific power supply and an intelligent system to analyze the situation, order and obtain the return to position and does not ensure a return to safety position when there is an electrical fault or a failure of the intelligent system. analysis.
  • the object of the invention is thus to address the problems described above by providing a drive system not only to ensure the maintenance of stable positions without current consumption, or with a leakage current consumption minimal, typically less than ten milliamperes, but also to guarantee the return to a safe position when an electrical failure of the power supply arrives.
  • Another object of the invention is also to allow the control of this drive system by a single bipolar electrical signal (taking two distinct states) without intelligent analysis and processing system.
  • the high level corresponds to the voltage level necessary to reach a preferred activation position, and the low level corresponds to a lower voltage at the high level, a zero voltage or no signal reflecting the activation of the security position.
  • the signal defining the high and low levels is a voltage signal, for example a signal applied by a controlled switch connected to a voltage source.
  • Another object of the invention is to allow the above functions expressed through the use of a "discrete” electronics using only discrete components without using an embedded intelligence (microprocessor type).
  • the term "discrete component”, within the meaning of this patent, means a basic electronic component whose role is to perform an elementary function, which may be a passive component (resistor, capacitor, inductor) or active (diode, transistor, Darlington transistor, MOSFET, IGBT).
  • integrated components and hybrid circuits are not considered to be “discrete components”.
  • the invention relates to a drive system for a fluid circulation valve controlled by a bipolar electrical signal having a high level and a low level, comprising a conduit allowing the circulation of a fluid, shutter, a first actuator moving said shutter member, a biasing element adapted to bring the shutter member to a safety position, a means for locking the position of the shutter member in a preferential position actuator, a second actuator adapted to release said locking means, characterized in that the high level of the bipolar signal controls the activation of the first actuator for the displacement and locking of the position of the closure member in the preferential activation position, in that the low level controls the activation of the second actuator for unlocking and returning the shutter member to the position of s rity under the action of the return element and in that the maintenance of the safety position and the preferred position of activation of the sealing member is carried out without electric current consumption.
  • Maintaining the safety position is optionally provided with a current less than ten milliamperes, depending on the electronic circuit used.
  • the high level corresponds to a voltage necessary for the activation of the preferred activation position and the low level corresponds to either a voltage lower than the high level, or to a zero voltage, or to a voltage that is absent (in FIG. the case of a failure upstream) reflecting the activation of the safety position.
  • the operating steps are as follows:
  • the passage from the low level to the high level of the bipolar electrical signal causes said shutter member to move from the safety position to the preferential activation position with a non-zero current consumption of said first actuator
  • a maintenance of the low level of the bipolar electrical signal causes the safety position of said shutter member to be maintained with zero current consumption of the first and second actuators.
  • the management of locked and unlocked states is provided by an electronic system composed of discrete elements.
  • the energy enabling activation of said second actuator and the release of said closure member preferably originates from a storage element belonging to the electronic system composed of discrete elements.
  • the energy of said storage element belonging to the electronic system is accumulated by, preferably, a capacitor or an accumulator (for example a battery or a rechargeable battery) during the first phase and is discharged during the third phase.
  • the first actuator moving the shutter member can directly drive the shutter member, or via a reduction mechanism or motion multiplier.
  • the return element may be a mechanical spring or a magnetic means and it may advantageously be integrated in the first actuator.
  • the locking means is composed of a first movable element connected to the first actuator and having a discontinuity, and a second movable element connected to the second actuator at least partially obstructing the discontinuity of the first actuator. first moving element.
  • the second movable element comprises a mechanical spring from constraining the second movable element in the discontinuity of the first movable element.
  • the second movable element comprises a magnetic means constraining the second movable element in the discontinuity of the first movable element.
  • the first movable element can advantageously be integrated in the first actuator and the second movable element be integrated in the second actuator.
  • the second actuator can directly drive the locking means or via a reduction mechanism or motion multiplier.
  • the first actuator performs a rotary movement and the second actuator performs a linear movement. In another embodiment, the first and second actuators perform linear movements.
  • the first and second actuators share in part the same magnetic circuit and the same coil.
  • the first actuator, the biasing element, the locking means, the second actuator, the electronic system can be integrated in a closed and sealed housing.
  • FIG. 1 a block diagram of the operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the prior art
  • FIG. 2A a block diagram of a first phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 2B a block diagram of a second phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 2C a block diagram of a third phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 2D a block diagram of a fourth phase of operation of FIG. a drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 3 a graph of the evolution of the different electrical quantities as a function of time of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 4A a three-quarter view in partial section of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention, integrated on a fluid circulation valve, the shutter member of the valve. being in a safe position,
  • FIG. 4B a three-quarter view in partial section of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention, integrated on a fluid circulation valve, the shutter member of the valve being in the preferred position of activation,
  • FIG. 5A a three-quarter general view of an embodiment of the drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 5B a cross-sectional detail view of an embodiment of the drive system of a fluid circulation valve in a safety position according to the invention
  • FIG. 5C is a sectional detail view of an embodiment of the drive system of a fluid circulation valve in the preferred activation position according to the invention
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a embodiment of the electronic system composed of discrete elements according to the invention
  • FIG. 7 an overall view of three quarters of a preferred embodiment of the drive system of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of the operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the prior art.
  • the drive system consists of a pneumatic actuator 103 incorporating a return spring in the safety position (not visible in the figure) and activating in translation a control rod 107 connected to the shutter member of the fluid circulation valve (not shown in the figure).
  • the pneumatic actuator 103 is controlled by a depression. This vacuum is created permanently by a vacuum pump 106 which supplies the actuator 103 through a first pneumatic line 105, a control solenoid valve 104 and a second pneumatic line 102.
  • Control solenoid valve 104 is provided by a computer 100 which sends setpoint signals to solenoid valve 104 via an electric circuit 101.
  • the computer 100 when it detects the need to bring the closure member of the fluid circulation valve into a preferred activation position, it sends an activation command signal to the solenoid valve 104 by the intermediate of the electrical circuit 101 so that the solenoid valve 104 allows the vacuum supply of the actuator 103 via the second pneumatic conduit 102, thus inducing a movement of the control rod 107.
  • This configuration is maintained as the computer 100 considers that the preferred position of activation of the shutter member of the fluid circulation valve must be maintained.
  • the computer 100 When the computer 100 detects the need to bring the closure member of the fluid circulation valve into a safety position, it sends a non-activation instruction signal to the solenoid valve 104 via the circuit electrical 101 so that the solenoid valve 104 prohibits the vacuum supply of the actuator 103 via the second pneumatic conduit 102, thus inducing a movement of the control rod 107 under the effect of the return spring integrated in the actuator 103
  • This configuration is maintained as long as the calculator 100 considers that the safety position of the shutter member of the fluid circulation valve must be maintained.
  • FIG. 2A schematically represents a first phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention.
  • the passage from a low level to a high level of the bipolar electrical signal 200 supplying the drive system 202 controls the activation of the first actuator 206 for the displacement 205 of the closure member of a fluid circulation valve (not shown in the figure) integral with the first actuator 206.
  • the first actuator 206 then consumes a non-zero current 201 to effect the displacement 205.
  • the locking means of the preferred position of activation of the organ closure of the fluid circulation valve consisting of a movable member 203, an elastic system 204 acting on the movable member 203 and a specific form 207 of the first actuator 206 adapted to collaborate with the element mobile 203 is waiting for lock.
  • FIG. 2B schematically represents a second phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention.
  • the maintenance of a high level of the bipolar electrical signal 200 supplying the drive system 202 controls the activation of the first actuator 206 to complete the displacement 205 of the shutter member of a circulation valve. fluid (not shown in the figure) integral with the first actuator 206.
  • the locking means of the preferred position of activation of the shutter member of the valve of circulation of fluid is activated in a direction 209 under the effect of the elastic system 204.
  • the movable member 203 then interacts with the specific form 207 to lock and maintain in position the first actuator 206 secured to the closure member, with a current no 201 consumed by the drive system 202.
  • FIG. 2C schematically represents a third phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention.
  • the passage from a high level to a low level of the bipolar electrical signal 200 supplying the drive system 202 controls the activation of the second actuator (not shown in the figure) moving the movable element 203 in accordance with a direction 210 opposite the effect of the elastic system 204.
  • the locking means of the preferred position of activation of the shutter member of the fluid circulation valve is then released and the first actuator 206 is found unlocked and new mobile.
  • a return element (not shown in the figure) adapted to bring the closure member into a safety position can then act on the first actuator 206 integral with the closure member, with a zero current 201 consumed by the drive system 202.
  • FIG. 2D schematically shows a fourth phase of operation of a drive system of a fluid circulation valve according to the invention.
  • the maintenance of a low level of the bipolar electrical signal 200 supplying the drive system 202 allows the return element (not shown in the figure) able to bring the shutter member into a position of safety, to act on the first actuator 206 secured to the closure member to bring it into a safety position 212 according to a movement 211 and maintain the safety position 212 with a zero current 201 consumed by the system of training 202.
  • FIG. 3 is a graph showing the evolution, over time and over a complete operating cycle, of the bipolar electrical signal 300-301 -302-303- 304 supplying the drive system according to the invention, of the position 305-306- 307-308-309 of the shutter member of a fluid circulation valve, the current 310-311 consumed by the drive system according to the invention and the current 312 activating the second actuator for unlocking the shutter member of a fluid circulation valve.
  • the passage 301 of the bipolar signal supplying the drive system according to the invention from a low level 300 to a high level 302 controls the activation of the first actuator of the drive system whose consumed current passes from a value of zero 300 to a non-zero value 310 thus allowing the displacement 306 of the closure member of a fluid circulation valve from a safety position 305 to a preferred activation position 307.
  • the locking means of the drive system according to the invention is activated and the current consumed by the drive system changes from a non-zero value 310 to a zero value 311 under the effect of an electronic system composed of discrete elements whose operation is described, by way of example, in FIG. 6, while maintaining the preferred activation position 307.
  • This operating configuration is maintained as long as the signal bipolar feeding the drive system according to the invention remains at a high level 302.
  • the passage 303 of the bipolar signal supplying the drive system according to the invention from a high level 302 to a low level 304 equivalent to the initial low level 300 controls the activation of the second actuator of the drive system according to the invention.
  • the current 312 activating the second actuator comes from an electronic system composed of discrete elements whose operation is described, for example, in FIG. locking of the position of the shutter member of a fluid circulation valve is then released and the return element of the drive system according to the invention brings the closure member 308 a displacement of a preferred activation position 307 at a safety position 309 equivalent to the initial safety position 305 with zero current consumption 311 of the drive system.
  • This operating configuration is maintained as long as the bipolar signal supplying the drive system according to the invention remains at a low level 304.
  • FIG. 4A represents a nonlimiting example of a fluid circulation valve 402 for a three-quarter view in partial section.
  • a drive system 401 according to the invention is integrated on the fluid circulation valve 402, the drive system 401 moves the shutter member 403 of the fluid circulation valve 402 via a coupling system 404 allowing connecting an element of the first actuator 405 of the drive system 401 to a member 406 secured to the closure member 403.
  • the drive system 401 according to the invention is fed by a bipolar signal 400.
  • the body of shutter 403 of the fluid circulation valve 402 is shown in the safety position.
  • FIG. 4B represents the valve already described in FIG. 4A for which the closure member 403 of the fluid circulation valve 402 is in a preferential activation position.
  • FIG. 5A represents a general view of a non-limiting embodiment of a drive system 500 according to the invention.
  • the drive system 500 is powered by a bipolar signal 507 and comprises a first actuator 501 able to move a first movable element 503 integral with the shutter member of the fluid circulation valve (not shown in the figure) in a preferential position of activation.
  • the drive system 500 also comprises a locking means 506 in the preferred position of activation consisting of a guide element 504, a second mobile element 505 activated by an elastic system (not visible in the figure) and a specific element 503 moved. by the first actuator 501.
  • the drive system 500 also comprises a return element (not visible in the figure) able to move the first movable member 503 integral with the closure member of a fluid circulation valve in a safety position and a second actuator 502 acting on the second movable member 505 and able to release the locking means 506.
  • the drive system 500 finally comprises an electronic system (not visible in the figure) composed of discrete elements whose operation is described, to as an example, in Figure 6.
  • FIG. 5B represents a sectional view in the safety position of a non-limiting embodiment of a drive system 500 according to the invention.
  • the drive system 500 is powered by a bipolar signal 507 at a low level allowing the maintenance of the safety position without power consumption.
  • the drive system 500 comprises a first actuator 501 fit to move a first movable member 503 integral with the closure member of a fluid circulation valve (not shown in the figure) via a transmission axis 511.
  • the return element 509 of the system 500 is integrated in the first actuator 501 and acts on the first movable element 503 secured to the closure member of a fluid circulation valve via a transmission shaft 511 and thus allows the maintaining the safety position without power consumption of the drive system 500.
  • the locking means 506 in the preferred activation position of the drive system 500 is constituted by a second movable element 505 activated by an elastic element 508 and guided by a guide element 504.
  • the second movable element 505 collaborates with the specific element 503 while maintaining a contact: it does not allow in the safety position to lock the p osition of the first movable member 503 secured to the closure member of the fluid circulation valve.
  • a second actuator 502 is connected to the second movable member 505 of the locking system 506 by a coupling means 512.
  • the second actuator 502 is in the safety position in an inactive state.
  • An electronic system 510 composed of discrete elements and adapted to manage the locked and unlocked states of the drive system 500 according to the levels of the bipolar power supply signal 507 is integrated in the first actuator 501.
  • FIG. 5C represents the same sectional view as that of FIG. 5B for which the drive system 500 is in a preferential position of activation
  • FIG. 6 represents a circuit diagram of a non-limiting embodiment of the electronic system of the drive system according to the invention for managing the locked and unlocked states previously described.
  • the electronic system is powered by a bipolar signal 600 and is composed of discrete elements such as resistors, inductors, capacitors, transistors, diodes.
  • active electronic components such as chips, ASICs, microcontrollers or any other intelligent system capable of receiving a signal, to interpret it, to process it, to modify it and to send it to order an action to a downstream system is proscribed: it is an electronic circuit without embedded intelligence.
  • the first actuator 601 of the drive system consists of a resistor R3 and an inductance L2.
  • the branch 604 of the electronic system controls the switching of the component (transistor type) Q2 and makes it possible to manage the level of current consumed by the first actuator 601.
  • the second actuator 602 of the drive system consists of a resistor R1 and an inductance L1.
  • a storage element 603 consisting of at least one component C1 capable of storing and storing electrical energy is charged when the bipolar supply signal 600 is at its high level.
  • the branch 605 of the electronic system controls the switching of the component (transistor type) Q1 and makes it possible to manage the charging and discharging of the storage element 603 in the second actuator
  • the component C1 is a capacitor with a capacity of 1 mF.
  • Concerning the branch 605, a low level of the bipolar signal 600 or a lack of signal leads in both cases to the saturation of the component (PMOS transistor) Q1 which actuates the second actuator 602 of the drive system.
  • FIG. 7 represents a three-quarter overall view of a preferred embodiment of a drive system 700 according to the invention.
  • the drive system 700 is powered by a bipolar signal 701 and is constituted according to the invention by a first actuator connected to a transmission shaft 702 secured to the closure member of a fluid circulation valve (not shown in the figure), a locking means of the shutter member in the preferred position of activation (not visible in the figure), a biasing element able to bring the shutter member to a safety position (no visible in the figure) and acting on the transmission axis 702, a second actuator capable of releasing the locking means (not visible in the figure), an electronic system composed of discrete elements and adapted to manage the locked and unlocked states of the drive system 700.
  • All the elements constituting the drive system 700 are integrated in a sealed or non-sealed protective envelope, able to protect these elements from surrounding conditions, and composed of a housing 703 closed by a cover 704, the housing 703 and the cover 704 being preferably made of plastic material, the cover fixing means 704 on the housing 703 being preferably performed by welding, gluing, clipping.
  • the housing 703 is provided with fixing means 705 to be assembled on the fluid circulation valve or on any other element integral with the valve.
  • the fastening means 705 are lugs, threaded elements or specific housings fitting into the fluid circulation valve or any other element integral with the valve.

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Abstract

L'invention concerne un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide commandé par un signal électrique bipolaire ayant un niveau haut et un niveau bas, comprenant un conduit permettant la circulation d'un fluide, un organe d'obturation, un premier actionneur déplaçant ledit organe d'obturation, un élément de rappel apte à amener l'organe d'obturation en une position de sécurité, un moyen de verrouillage de la position de l'organe d'obturation en une position préférentielle d'activation, un deuxième actionneur apte à libérer ledit moyen de verrouillage, le niveau haut du signal bipolaire autorisant l'activation du premier actionneur pour le déplacement et le verrouillage de la position de l'organe d'obturation dans la position préférentielle d'activation, le niveau bas autorisant l'activation du deuxième actionneur pour le déverrouillage et le retour de l'organe d'obturation dans la position de sécurité sous l'action de l'élément de rappel et le maintien de la position de sécurité et de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation étant réalisé sans consommation électrique de courant.

Description

Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte au domaine des systèmes électriques d'entraînement et plus particulièrement les systèmes d'entraînement de vanne de circulation de fluide que l'on trouve dans diverses industries, dont l'industrie automobile, pour la gestion des débits de gaz et de liquide, et qui nécessitent une fonction de sécurité assurant le retour à, ou le maintien, d'une position déterminée lors d'une défaillance électrique d'alimentation.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0002] Les systèmes de combustion (tels que les moteurs thermiques pour véhicule automobile, camion, engin de chantier, tels que les chaudières thermiques, systèmes de ventilation...) fonctionnent grâce à l'explosion/combustion d'un mélange air / carburant dans la chambre de combustion. La boucle d'air du moteur, dont la fonction est l'acheminement, la gestion et l'évacuation de l'air alimentant le système, fonctionne à l'aide de différentes vannes dont certaines ont pour fonction de court-circuiter / éviter une partie de la boucle d'air. Ces vannes dites « bypass » sont généralement pilotées par des actionneurs pneumatiques composés d'une pompe à vide, d'une électrovanne et d'un poumon avec ressort de rappel.
[0003]Ce type d'actionneur fonctionne suivant un mode binaire (dit « On-Off ») : il ne peut prendre que 2 positions aux 2 extrémités de la course de l'actionneur. C'est l'électrovanne qui commande cet actionneur : lorsqu'elle n'est pas alimentée par l'ordinateur de bord du véhicule (électrovanne fermée), le poumon ne reçoit pas la dépression créée par la pompe à vide et reste ainsi dans sa position de repos sans consommer de courant. Quand l'électrovanne est alimentée, elle ne consomme que quelques milliampères et elle alimente en dépression le poumon qui se déplace à l'autre extrémité de la course : il peut y rester ainsi indéfiniment sans consommer une grande quantité de courant. Lors d'une défaillance ou simplement lors d'une consigne de retour en position de repos, l'alimentation de l'électrovanne est coupée et le ressort de rappel intégré dans le poumon ramène le système en début de course.
[0004] Pour réduire encore les émissions de gaz polluants et la consommation en carburant, les OEM souhaitent supprimer la pompe à vide qui tourne en permanence pour des durées d'activation limitées. Les poumons et les électrovannes seraient alors remplacés par des actionneurs électriques qui doivent se piloter de manière équivalente sans consommer de courant dans les 2 positions extrêmes de la course, tout en garantissant la fonction de sécurité, c'est- à-dire l'assurance de se placer dans une position déterminée.
[0005] L'exemple donné ci-dessus, relatif aux vannes by-pass, est particulièrement pertinent pour l'exposé de l'invention mais celle-ci ne se limite pas à ce seul exemple puisque toute vanne de circulation de fluide nécessitant un retour en une position de sécurité lors d'une défaillance électrique peut être adressée par la présente invention.
[0006]On connaît alors, dans l'état de la technique, des systèmes d'entraînement électrique comprenant un actionneur associé à un ressort de rappel tel que décrit dans le brevet DE102007036286. Si cet actionneur garantit le retour en position de sécurité, grâce au ressort de rappel, il nécessite, pour conserver la position d'activation, de garder alimenté en courant électrique l'actionneur afin de vaincre l'effort du ressort de rappel. Même si le courant nécessaire est minimisé via un actionneur supplémentaire, comme décrit par exemple dans le brevet US7651069, lorsque l'application nécessite de garder longtemps la position d'activation, la consommation électrique globale peut devenir importante. [0007] On connaît par ailleurs la demande US20130104844 dans laquelle une position d'activation est maintenue sans consommation électrique de courant par l'action d'un blocage mécanique. La consommation électrique pour maintenir les positions d'activation et de sécurité est nulle, et le retour en position de sécurité est obtenu par l'activation d'un actionneur, via une commande électronique extérieure au système. Le système nécessite ainsi une alimentation électrique spécifique et un système intelligent pour analyser la situation, ordonner et obtenir le retour en position et n'assure pas un retour en position de sécurité lorsqu'il existe une défaillance électrique ou une défaillance du système intelligent d'analyse.
[0008] De même l'on connaît des actionneurs dits « bistables » tels que présentés dans le brevet EP1581991 qui permettent le maintien de deux positions stables sans consommation électrique de courant, grâce à l'utilisation d'aimant permanent. Cependant, lorsqu'il arrive une défaillance électrique, le retour dans la position de sécurité ne peut s'effectuer.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0009] L'objet de l'invention est ainsi de répondre aux problèmes exposés précédemment en proposant un système d'entraînement permettant non seulement d'assurer le maintien des positions stables sans consommation électrique de courant, ou avec une consommation de courant de fuite minime, typiquement moins d'une dizaine de milliampères, mais aussi de garantir le retour en une position de sécurité lorsqu'une défaillance électrique de l'alimentation arrive. [0010] Un autre objet de l'invention est aussi de permettre la commande de ce système d'entraînement par un seul signal électrique bipolaire (prenant deux états distincts) sans système intelligent d'analyse et de traitement. Le niveau haut correspond au niveau de tension nécessaire à l'atteinte d'une position préférentielle d'activation, et le niveau bas correspond à une tension électrique inférieure au niveau haut, une tension nulle ou une absence de signal traduisant l'activation de la position de sécurité.
[0011] De manière générale, le signal définissant les niveaux haut et bas est un signal de tension, par exemple un signal appliqué par un interrupteur piloté raccordé à une source de tension. [0012] Un autre objet de l'invention est de permettre les fonctions ci-dessus exprimées grâce à l'utilisation d'une électronique « discrète » utilisant uniquement des composants discrets sans recours à une intelligence embarquée (type microprocesseur). [0013] On entendra par « composant discret », au sens du présent brevet, un composant électronique de base dont le rôle est de réaliser une fonction élémentaire, qui peut être un composant passif (résistance, condensateur, inductance) ou actif (diode, transistor, transistor Darlington, MOSFET, IGBT). Ne sont pas considérés comme « composants discrets », au sens du présent brevet, des circuits intégrés et des circuits hybrides.
[0014] Particulièrement l'invention concerne un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide commandé par un signal électrique bipolaire ayant un niveau haut et un niveau bas, comprenant un conduit permettant la circulation d'un fluide, un organe d'obturation, un premier actionneur déplaçant ledit organe d'obturation, un élément de rappel apte à amener l'organe d'obturation en une position de sécurité, un moyen de verrouillage de la position de l'organe d'obturation en une position préférentielle d'activation, un deuxième actionneur apte à libérer ledit moyen de verrouillage, caractérisé en ce que le niveau haut du signal bipolaire commande l'activation du premier actionneur pour le déplacement et le verrouillage de la position de l'organe d'obturation dans la position préférentielle d'activation, en ce que le niveau bas commande l'activation du deuxième actionneur pour le déverrouillage et le retour de l'organe d'obturation dans la position de sécurité sous l'action de l'élément de rappel et en ce que le maintien de la position de sécurité et de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation est réalisé sans consommation électrique de courant.
[0015] Le maintien de la position de sécurité est éventuellement assuré avec un courant inférieur à une dizaine de milliampères, en fonction du circuit électronique utilisé. [0016] Particulièrement le niveau haut correspond à une tension nécessaire à l'activation de la position préférentielle d'activation et le niveau bas correspond soit à une tension inférieure au niveau haut, soit à une tension nulle, soit à une tension absente (dans le cas d'une défaillance en amont) traduisant l'activation de la position de sécurité.
[0017] Selon un mode préférentiel, les étapes de fonctionnement sont les suivantes :
-dans une première phase, le passage du niveau bas au niveau haut du signal électrique bipolaire provoque un déplacement dudit organe d'obturation de la position de sécurité vers la position préférentielle d'activation avec une consommation non nulle de courant dudit premier actionneur,
-dans une deuxième phase, en ce qu'un maintien du niveau haut du signal électrique bipolaire provoque un maintien de la position préférentielle d'activation dudit organe d'obturation avec une consommation nulle de courant des premier et deuxième actionneurs,
-dans une troisième phase, en ce qu'un changement du niveau haut au niveau bas du signal électrique bipolaire provoque l'activation dudit deuxième actionneur et la libération dudit organe d'obturation, permettant ainsi au moyen de rappel de ramener ledit organe d'obturation de la position préférentielle d'activation à la position de sécurité avec une consommation nulle de courant dudit premier actionneur,
-dans une quatrième phase, en ce qu'un maintien du niveau bas du signal électrique bipolaire provoque un maintien de la position de sécurité dudit organe d'obturation avec une consommation nulle de courant des premier et deuxième actionneurs.
[0018]On entendra par « consommation nulle » au sens du présent brevet une consommation inférieure à 10 milliampères, correspondant à un courant de fuite des composants. [0019] Dans un mode préférentiel, la gestion des états verrouillé et déverrouillé est assurée par un système électronique composé d'éléments discrets.
[0020] L'énergie permettant l'activation dudit deuxième actionneur et la libération dudit organe d'obturation provient préférentiellement d'un élément de stockage appartenant au système électronique composé d'éléments discrets.
[0021] Préférentiellement encore, l'énergie dudit élément de stockage appartenant au système électronique, est accumulée par, préférentiellement, un condensateur ou un accumulateur (par exemple une pile ou un accumulateur rechargeable) lors de la première phase et est déchargée lors de la troisième phase. [0022] Le premier actionneur déplaçant l'organe d'obturation peut entraîner directement l'organe d'obturation, ou via un mécanisme réducteur ou multiplicateur de mouvement.
[0023] L'élément de rappel peut être un ressort mécanique ou un moyen magnétique et il peut avantageusement être intégré dans le premier actionneur. [0024] Dans un mode de réalisation particulier, le moyen de verrouillage est composé d'un premier élément mobile lié au premier actionneur et présentant une discontinuité, et d'un deuxième élément mobile lié au deuxième actionneur venant obstruer au moins partiellement la discontinuité du premier élément mobile.
[0025] Dans un mode particulier, le deuxième élément mobile comprend un ressort mécanique venant contraindre le deuxième élément mobile dans la discontinuité du premier élément mobile.
[0026] Dans un autre mode de réalisation, le deuxième élément mobile comprend un moyen magnétique venant contraindre le deuxième élément mobile dans la discontinuité du premier élément mobile. [0027] Le premier élément mobile peut avantageusement être intégré dans le premier actionneur et le deuxième élément mobile être intégré dans le deuxième actionneur. [0028] Le deuxième actionneur peut entraîner directement le moyen de verrouillage ou via un mécanisme réducteur ou multiplicateur de mouvement.
[0029] Dans un mode particulier, le premier actionneur effectue un mouvement rotatif et le deuxième actionneur effectue un mouvement linéaire. [0030] Dans un autre mode de réalisation les premier et deuxième actionneurs effectuent des mouvements linéaires.
[0031] Dans un mode alternatif, les premier et deuxième actionneurs partagent en partie le même circuit magnétique et une même bobine.
[0032] De manière à réaliser un système compact, le premier actionneur, l'élément de rappel, le moyen de verrouillage, le deuxième actionneur, le système électronique peuvent être intégrés dans un boîtier fermé et étanche.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0033] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement :
La figure 1 , un schéma de principe du fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'art antérieur,
La figure 2A, un schéma synoptique d'une première phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
La figure 2B, un schéma synoptique d'une deuxième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
La figure 2C, un schéma synoptique d'une troisième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention, La figure 2D, un schéma synoptique d'une quatrième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention, La figure 3, un graphique de l'évolution des différentes grandeurs électriques en fonction du temps d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
La figures 4A, une vue de trois quart en coupe partielle d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention, intégré sur une vanne de circulation de fluide, l'organe d'obturation de la vanne étant en position de sécurité,
La figures 4B, une vue de trois quart en coupe partielle d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention, intégré sur une vanne de circulation de fluide, l'organe d'obturation de la vanne étant en position préférentielle d'activation,
La figure 5A, une vue générale de trois quart d'un mode de réalisation du système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
La figure 5B, une vue de détails en coupe d'un mode de réalisation du système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide en position de sécurité selon l'invention,
La figure 5C, une vue de détails en coupe d'un mode de réalisation du système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide en position préférentielle d'activation selon l'invention, La figure 6, un schéma électrique d'un mode de réalisation du système électronique composé d'éléments discrets selon l'invention,
La figure 7, une vue globale de trois quart d'un mode de réalisation préférentiel du système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
La figure 1 représente un schéma de principe du fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'art antérieur. Dans cette réalisation classique, le système d'entraînement se compose d'un actionneur pneumatique 103 intégrant un ressort de rappel en position de sécurité (non visible sur la figure) et activant en translation une tige de commande 107 reliée à l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure).
L'actionneur pneumatique 103 est piloté par une dépression. Cette dépression est créée en permanence grâce à une pompe à vide 106 qui alimente l'actionneur 103 au travers d'une première conduite pneumatique 105, d'une électrovanne de commande 104 et d'une deuxième conduite pneumatique 102. Le pilotage de l'électrovanne de commande 104 est assuré par un calculateur 100 qui envoie des signaux de consigne à l'électrovanne 104 par l'intermédiaire d'un circuit électrique 101 .
Ainsi, lorsque le calculateur 100 détecte le besoin d'amener l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide dans une position préférentielle d'activation, il envoie un signal de consigne d'activation à l'électrovanne 104 par l'intermédiaire du circuit électrique 101 pour que l'électrovanne 104 permette l'alimentation en dépression de l'actionneur 103 via la deuxième conduite pneumatique 102, induisant ainsi un mouvement de la tige de commande 107. Cette configuration est maintenue tant que le calculateur 100 considère que la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide doit être maintenue.
Lorsque le calculateur 100 détecte le besoin d'amener l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide dans une position de sécurité, il envoie un signal de consigne de non-activation à l'électrovanne 104 par l'intermédiaire du circuit électrique 101 pour que l'électrovanne 104 interdise l'alimentation en dépression de l'actionneur 103 via la deuxième conduite pneumatique 102, induisant ainsi un mouvement de la tige de commande 107 sous l'effet du ressort de rappel intégré dans l'actionneur 103. Cette configuration est maintenue tant que le calculateur 100 considère que la position de sécurité de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide doit être maintenue.
La figure 2A représente schématiquement une première phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention. Dans cette première phase, le passage d'un niveau bas à un niveau haut du signal électrique bipolaire 200 alimentant le système d'entraînement 202 commande l'activation du premier actionneur 206 pour le déplacement 205 de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure) solidaire du premier actionneur 206. Le premier actionneur 206 consomme alors un courant non nul 201 pour effectuer le déplacement 205. Le moyen de verrouillage de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide, constitué d'un élément mobile 203, d'un système élastique 204 agissant sur l'élément mobile 203 et d'une forme spécifique 207 du premier actionneur 206 apte à collaborer avec l'élément mobile 203 est en attente de verrouillage.
La figure 2B représente schématiquement une deuxième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention. Dans cette deuxième phase, le maintien d'un niveau haut du signal électrique bipolaire 200 alimentant le système d'entraînement 202 commande l'activation du premier actionneur 206 pour terminer le déplacement 205 de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure) solidaire du premier actionneur 206. Une fois la position préférentielle d'activation 208 atteinte, le moyen de verrouillage de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide est activé selon une direction 209 sous l'effet du système élastique 204. L'élément mobile 203 interagit alors avec la forme spécifique 207 pour verrouiller et maintenir en position le premier actionneur 206 solidaire de l'organe d'obturation, avec un courant nul 201 consommé par le système d'entraînement 202.
La figure 2C représente schématiquement une troisième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention. Dans cette troisième phase, le passage d'un niveau haut à un niveau bas du signal électrique bipolaire 200 alimentant le système d'entraînement 202 commande l'activation du deuxième actionneur (non représenté sur la figure) déplaçant l'élément mobile 203 selon une direction 210 opposée à l'effet du système élastique 204. Le moyen de verrouillage de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide est alors libéré et le premier actionneur 206 se retrouve déverrouillé et de nouveau mobile. Un élément de rappel (non représenté sur la figure) apte à amener l'organe d'obturation dans une position de sécurité peut alors agir sur le premier actionneur 206 solidaire de l'organe d'obturation, avec un courant nul 201 consommé par le système d'entraînement 202.
La figure 2D représente schématiquement une quatrième phase de fonctionnement d'un système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention. Dans cette quatrième phase, le maintien d'un niveau bas du signal électrique bipolaire 200 alimentant le système d'entraînement 202 autorise l'élément de rappel (non représenté sur la figure) apte à amener l'organe d'obturation dans une position de sécurité, à agir sur le premier actionneur 206 solidaire de l'organe d'obturation pour l'amener dans une position de sécurité 212 selon un mouvement 211 et de maintenir la position de sécurité 212 avec un courant nul 201 consommé par le système d'entraînement 202.
La figure 3 est un graphique représentant l'évolution, au cours du temps et sur un cycle complet de fonctionnement, du signal électrique bipolaire 300-301 -302-303- 304 alimentant le système d'entraînement selon l'invention, de la position 305-306- 307-308-309 de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide, du courant 310-311 consommé par le système d'entraînement selon l'invention et du courant 312 activant le deuxième actionneur pour le déverrouillage de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide.
Le passage 301 du signal bipolaire alimentant le système d'entraînement selon l'invention d'un niveau bas 300 à un niveau haut 302 commande l'activation du premier actionneur du système d'entraînement dont le courant consommé passe d'une valeur nulle 300 à une valeur non nulle 310 permettant ainsi le déplacement 306 de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide d'une position de sécurité 305 à une position préférentielle d'activation 307. Une fois la position d'activation 307 atteinte, le moyen de verrouillage du système d'entraînement selon l'invention s'active et le courant consommé par le système d'entraînement passe d'une valeur non-nulle 310 à une valeur nulle 311 sous l'effet d'un système électronique composé d'éléments discrets dont le fonctionnement est décrit, à titre d'exemple, sur la figure 6, tout en maintenant la position préférentielle d'activation 307. Cette configuration de fonctionnement est maintenue tant que le signal bipolaire alimentant le système d'entraînement selon l'invention reste à un niveau haut 302.
Le passage 303 du signal bipolaire alimentant le système d'entraînement selon l'invention d'un niveau haut 302 à un niveau bas 304 équivalent au niveau bas initial 300, commande l'activation du deuxième actionneur du système d'entraînement selon l'invention. Le courant 312 activant le deuxième actionneur, dont le niveau était nul jusqu'au passage 303, provient d'un système électronique composé d'éléments discrets dont le fonctionnement est décrit, à titre d'exemple, sur la figure 6. Le moyen de verrouillage de la position de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide est alors libéré et l'élément de rappel du système d'entraînement selon l'invention amène l'organe d'obturation selon un déplacement 308 d'une position préférentielle d'activation 307 à une position de sécurité 309 équivalente à la position initiale de sécurité 305 avec une consommation de courant nulle 311 du système d'entraînement. Cette configuration de fonctionnement est maintenue tant que le signal bipolaire alimentant le système d'entraînement selon l'invention reste à un niveau bas 304.
La figure 4A représente un exemple non limitatif d'une vanne de circulation de fluide 402 en vue de trois quart en coupe partielle. Un système d'entraînement 401 selon l'invention est intégré sur la vanne de circulation de fluide 402, le système d'entraînement 401 déplace l'organe d'obturation 403 de la vanne de circulation de fluide 402 par l'intermédiaire d'un système d'accouplement 404 permettant de relier un élément du premier actionneur 405 du système d'entraînement 401 à un élément 406 solidaire de l'organe d'obturation 403. Le système d'entraînement 401 selon l'invention est alimenté par un signal bipolaire 400. L'organe d'obturation 403 de la vanne de circulation de fluide 402 est représenté en position de sécurité.
La figure 4B représente la vanne déjà décrite en figure 4A pour laquelle l'organe d'obturation 403 de la vanne de circulation de fluide 402 est dans une position préférentielle d'activation.
La figure 5A représente une vue générale d'un mode de réalisation non limitatif d'un système d'entraînement 500 selon l'invention. Le système d'entraînement 500 est alimenté par un signal bipolaire 507 et comporte un premier actionneur 501 apte à déplacer un premier élément mobile 503 solidaire de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure) dans une position préférentielle d'activation. Le système d'entraînement 500 comporte également un moyen de verrouillage 506 en position préférentielle d'activation constitué par un élément de guidage 504, un deuxième élément mobile 505 activé par un système élastique (non visible sur la figure) et un élément spécifique 503 déplacé par le premier actionneur 501 . Le système d'entraînement 500 comporte aussi un élément de rappel (non visible sur la figure) apte à déplacer le premier élément mobile 503 solidaire de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide dans une position de sécurité et un deuxième actionneur 502 agissant sur le deuxième élément mobile 505 et apte à libérer le moyen de verrouillage 506. Le système d'entraînement 500 comporte enfin un système électronique (non visible sur la figure) composé d'éléments discrets dont le fonctionnement est décrit, à titre d'exemple, sur la figure 6.
La figure 5B représente une vue en coupe en position de sécurité d'un mode de réalisation non limitatif d'un système d'entraînement 500 selon l'invention. Le système d'entraînement 500 est alimenté par un signal bipolaire 507 à un niveau bas autorisant le maintien de la position de sécurité sans consommation de courant. Le système d'entraînement 500 comporte un premier actionneur 501 apte à déplacer un premier élément mobile 503 solidaire de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure) par l'intermédiaire d'un axe de transmission 511. L'élément de rappel 509 du système d'entraînement 500 est intégré dans le premier actionneur 501 et agit sur le premier élément mobile 503 solidaire de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide par l'intermédiaire d'un axe de transmission 511 et permet ainsi le maintien de la position de sécurité sans consommation de courant du système d'entraînement 500. Le moyen de verrouillage 506 en position préférentielle d'activation du système d'entraînement 500 est constitué par un deuxième élément mobile 505 activé par un élément élastique 508 et guidé par un élément de guidage 504. Le deuxième élément mobile 505 collabore avec l'élément spécifique 503 en maintenant un contact : il ne permet pas dans la position de sécurité de verrouiller la position du premier élément mobile 503 solidaire de l'organe d'obturation de la vanne de circulation de fluide. Un deuxième actionneur 502 est relié au deuxième élément mobile 505 du système de verrouillage 506 par un moyen d'accouplement 512. Le deuxième actionneur 502 est dans la position de sécurité dans un état inactif. Un système électronique 510 composé d'éléments discrets et apte à gérer les états verrouillés et déverrouillés du système d'entraînement 500 selon les niveaux du signal d'alimentation bipolaire 507 est intégré dans le premier actionneur 501.
La figure 5C représente la même vue en coupe que celle de la figure 5B pour laquelle le système d'entraînement 500 est dans une position préférentielle d'activation,
La figure 6 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation non limitatif du système électronique du système d'entraînement selon l'invention permettant de gérer les états verrouillés et déverrouillés précédemment décrit. Le système électronique est alimenté par un signal bipolaire 600 et est composé d'éléments discrets tels que des résistances, des inductances, des capacités, des transistors, des diodes. L'utilisation de composants électroniques actifs tels que des puces, ASIC, microcontrôleurs ou tout autre système intelligent capable de recevoir un signal, de l'interpréter, de le traiter, de le modifier et de l'envoyer pour ordonner une action à un système en aval est proscrite : il s'agit d'un circuit électronique sans intelligence embarquée.
Le premier actionneur 601 du système d'entraînement selon l'invention est constitué d'une résistance R3 et d'une inductance L2. Selon le niveau haut ou bas du signal bipolaire d'alimentation 600, la branche 604 du système électronique commande la commutation du composant (type transistor) Q2 et permet de gérer le niveau de courant consommé par le premier actionneur 601 .
Le deuxième actionneur 602 du système d'entraînement selon l'invention est constitué d'une résistance R1 et d'une inductance L1. Un élément de stockage, 603 constitué d'au moins un composant C1 apte à emmagasiner et conserver de l'énergie électrique, est chargé quand le signal d'alimentation bipolaire 600 est à son niveau haut. Selon le niveau haut ou bas du signal bipolaire d'alimentation 600, la branche 605 du système électronique commande la commutation du composant (type transistor) Q1 et permet de gérer la charge et la décharge de l'élément de stockage 603 dans le deuxième actionneur 602. A titre d'exemple, le composant C1 est un condensateur d'une capacité de 1 mF. Concernant la branche 605, un niveau bas du signal bipolaire 600 ou une absence de signal, conduit dans les deux cas à la saturation du composant (transistor PMOS) Q1 qui actionne le deuxième actionneur 602 du système d'entraînement.
La figure 7 représente une vue globale de trois quart d'un mode de réalisation préférentiel d'un système d'entraînement 700 selon l'invention. Le système d'entraînement 700 est alimenté par un signal bipolaire 701 et est constitué selon l'invention par un premier actionneur relié à un axe de transmission 702 solidaire de l'organe d'obturation d'une vanne de circulation de fluide (non représentés sur la figure), un moyen de verrouillage de l'organe d'obturation en position préférentielle d'activation (non visible sur la figure), un élément de rappel apte à amener l'organe d'obturation en une position de sécurité (non visible sur la figure) et agissant sur l'axe de transmission 702, un deuxième actionneur apte à libérer le moyen de verrouillage (non visible sur la figure), un système électronique composé d'éléments discrets et apte à gérer les états verrouillés et déverrouillés du système d'entraînement 700. L'ensemble des éléments constituants le système d'entraînement 700 sont intégrés dans une enveloppe de protection étanche ou non, apte à protéger ces éléments des conditions environnantes, et composée par un boîtier 703 fermé par un capot 704, le boîtier 703 et le capot 704 étant préférentiellement réalisés en matière plastique, le moyen de fixation du capot 704 sur le boîtier 703 étant préférentiellement effectué par soudage, collage, clipage. Le boîtier 703 est pourvu de moyens de fixation 705 pour être assemblé sur la vanne de circulation de fluide ou sur tout autre élément solidaire de la vanne. Préférentiellement, les moyens de fixation 705 sont des oreilles, des éléments filetés ou des logements spécifiques s'emboitant dans la vanne de circulation de fluide ou tout autre élément solidaire de la vanne.

Claims

REVENDICATIONS
Système d'entraînement (202,401 ,500,700) d'une vanne (402) de circulation de fluide commandé par un signal électrique bipolaire ayant un niveau haut (302) et un niveau bas (300, 304), comprenant un conduit permettant la circulation d'un fluide, un organe d'obturation (403), un premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) déplaçant ledit organe d'obturation (403), un élément de rappel (509) apte à amener l'organe d'obturation (403) en une position de sécurité, un moyen de verrouillage (506) de la position de l'organe d'obturation (403) en une position préférentielle d'activation, un deuxième actionneur (502) apte à libérer ledit moyen de verrouillage (506),
caractérisé en ce que le niveau haut (302) du signal bipolaire commande l'activation du premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) pour le déplacement et le verrouillage de la position de l'organe d'obturation (403) dans la position préférentielle d'activation, en ce que le niveau bas (300, 304) commande l'activation du deuxième actionneur (502) pour le déverrouillage et le retour de l'organe d'obturation (403) dans la position de sécurité sous l'action de l'élément de rappel (509) et en ce que le maintien de la position de sécurité et de la position préférentielle d'activation de l'organe d'obturation (403) est réalisé sans consommation électrique de courant.
Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le niveau haut (302) correspond à une tension électrique nécessaire à l'activation de la position préférentielle d'activation et en ce que le niveau bas (300, 304) correspond à une tension électrique inférieure au niveau haut, une tension nulle ou une absence de signal traduisant l'activation de la position de sécurité.
Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que
-dans une première phase, le passage (301 ) du niveau bas au niveau haut du signal électrique bipolaire provoque un déplacement (205, 306) dudit organe d'obturation (403) de la position de sécurité (212, 305, 309) vers la position préférentielle d'activation (208, 307) avec une consommation non nulle de courant dudit premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ),
-dans une deuxième phase, en ce qu'un maintien du niveau haut du signal électrique bipolaire provoque un maintien de la position préférentielle d'activation (208, 307) dudit organe d'obturation (403) avec une consommation nulle de courant des premier (206, 405, 501 , 601 ) et deuxième (502) actionneurs,
-dans une troisième phase, en ce qu'un changement (303) du niveau haut au niveau bas du signal électrique bipolaire provoque l'activation dudit deuxième actionneur et la libération dudit organe d'obturation, permettant ainsi au moyen de rappel (509) de ramener ledit organe d'obturation de la position préférentielle d'activation à la position de sécurité avec une consommation nulle de courant dudit premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ),
-dans une quatrième phase, en ce qu'un maintien du niveau bas (300, 304) du signal électrique bipolaire provoque un maintien de la position de sécurité dudit organe d'obturation avec une consommation nulle de courant des premier (206, 405, 501 , 601 ) et deuxième (502) actionneurs.
Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 3 caractérisé en ce que la gestion des états verrouillé et déverrouillé est assurée par un système électronique composé d'éléments discrets.
Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'énergie permettant l'activation dudit deuxième actionneur (502) et la libération dudit organe d'obturation (403) provient d'un élément de stockage appartenant au système électronique composé d'éléments discrets.
Système d'entraînement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'énergie dudit élément de stockage appartenant au système électronique, est accumulée lors de la première phase.
7. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'énergie dudit élément de stockage appartenant au système électronique, est déchargée lors de la troisième phase.
8. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit élément de stockage est un condensateur.
9. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit élément de stockage est un accumulateur.
10. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) déplaçant ledit organe d'obturation est un actionneur entraînant directement l'organe d'obturation (403).
1 1 . Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) déplaçant ledit organe d'obturation est un actionneur entraînant l'organe d'obturation (403) via un mécanisme réducteur ou multiplicateur de mouvement.
12. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de rappel (509) est un ressort mécanique.
13. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de rappel (509) est un moyen magnétique.
14. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 12 ou 13 caractérisé en ce que l'élément de rappel (509) est intégré dans le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ).
15. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de verrouillage (506) est composé d'un premier élément mobile (503) lié au premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) et présentant une discontinuité (207), et d'un deuxième élément mobile (203, 505) lié au deuxième actionneur (502) venant obstruer au moins partiellement la discontinuité du premier élément mobile (503).
16. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 15 caractérisé en ce que le deuxième élément mobile (203, 505) comprend un ressort mécanique (204, 508) venant contraindre le deuxième élément mobile (203, 505) dans la discontinuité du premier élément mobile (503).
17. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 15 caractérisé en ce que le deuxième élément mobile (505) comprend un moyen magnétique (204, 508) venant contraindre le deuxième élément mobile (203, 505) dans la discontinuité du premier élément mobile (503).
18. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 16 ou 17 caractérisé en ce que le premier élément mobile (503) est intégré dans le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ).
19. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 16 ou 17 caractérisé en ce que le deuxième élément mobile (203, 505) est intégré dans le deuxième actionneur (502).
20. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le deuxième actionneur (502) entraine directement le moyen de verrouillage (506).
21 . Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le deuxième actionneur (502) entraine le moyen de verrouillage (506) via un mécanisme réducteur ou multiplicateur de mouvement.
22. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ) effectue un mouvement rotatif et en ce que le deuxième actionneur (502) effectue un mouvement linéaire.
23. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que les premier (206, 405, 501 , 601 ) et deuxième (502) actionneurs effectuent des mouvements linéaires.
24. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que les premier (206, 405, 501 , 601 ) et deuxième (502) actionneurs partagent en partie le même circuit magnétique et une même bobine.
25. Système d'entrainement d'une vanne de circulation de fluide selon la revendication 1 et 8 caractérisé en ce que le premier actionneur (206, 405, 501 , 601 ), l'élément de rappel (509), le moyen de verrouillage (506), le deuxième actionneur (502), le système électronique sont intégrés dans un boîtier fermé et étanche.
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