Description

Dispositif d'indexation d'un organe de commande Domaine technique

[0001] La présente invention a trait à un dispositif d'indexation d'un organe de commande rotatif, plus particulièrement à un organe de commande d'une vanne pour gaz comprimé avec un sélecteur de débit avec disque à orifices calibrés.

état de la technique antérieure

[0002] Le document US 4,241 ,896 (CLAYTON B. VOEGE) 30.12.1980 décrit un dispositif de sélection de débit d'oxygène. A cet effet, la vanne comporte un corps avec une entrée et une sortie de gaz, le corps renfermant un disque rotatif avec une série d'orifices calibrés. Ce disque est manipulé en rotation par un organe de commande manuel. L'indexation est assurée par deux poussoirs, chacun étant soumis à un effort élastique d'un ressort contre l'axe de commande ayant une section hexagonale. Cet agencement permet une indexation procurant une sensation au manipulateur assez franche mais comporte toutefois les inconvénients que le positionnement malencontreux du sélecteur sur une position intermédiaire, c'est-à-dire ne correspondant à aucun débit, est possible ainsi que le nombre limité de positions. En effet, pour augmenter le nombre de position selon ce principe, il faudrait augmenter le nombre de faces de la section, ce qui diminuerait l'angle entre les faces adjacentes et donc l'effort généré par les ressorts et les poussoirs pour ramener le sélecteur dans une position d'indexation.

[0003] Le document US 5,485,983 (JAMES A. VOEGE) 23.01.1996 décrit un sélecteur de débit calibrés pour gaz. Il comporte un élément rotatif avec des orifices calibrés. L'élément rotatif est manipulé en rotation par un organe de commande manuel. Un dispositif d'indexation est prévu : il comporte une bille soumise à l'effort d'un ressort contre une piste de l'élément rotatif comportant des creux dans lesquels la bille peut s'engager. Ce sélecteur ne comporte aucun dispositif empêchant un positionnement entre deux positions.

[0004] Le document AU 2004203052 A1 (GCE S.A.S.) 02.02.2006 divulgue un sélecteur de débit de gaz où la difficulté d'une sélection non voulue de débit nul en positionnant le sélecteur entre deux positions indexés a été éliminée en prévoyant un design particulier du disque comportant les trous calibrés, à savoir la présence de deux pistes de trous de sorte qu'il y ait toujours au minimum un trou en face de l'orifice de passage quelle que soit la position du disque. Ceci évite donc la coupure involontaire du débit de gaz. Ce design présente l'inconvénient que le disque est être assez coûteux à réaliser en raison des plus nombreux orifices calibrés à réaliser. De plus, il présente aussi l'inconvénient de limiter la section de passage par rapport à un design classique pour un encombrement donné, puisque chaque débit calibré est assuré par une série de plus petits orifices.

[0005] L'invention a pour objet d'éviter les problèmes sus mentionnés, plus particulièrement de proposer un dispositif d'indexation qui empêche le positionnement du sélecteur entre deux positions afin de garantir la présence de débit ainsi que le débit voulu. Ce problème à résoudre est particulièrement important au regard de l'application du dispositif au domaine médical.

Exposé de l'invention

[0006] L'invention consiste en un dispositif d'indexation d'un organe de commande manuel rotatif tel qu'un volant, comprenant : une piste comportant une série de creux décrivant un ou plusieurs arcs de cercle et correspondant aux positions d'indexation ; au moins un moyen d'indexation coopérant avec les creux de la piste, chaque moyen d'indexation comportant un élément mobile apte à se déplacer par rapport à la piste, l'élément mobile comportant une partie arrondie apte à au moins partiellement pénétrer un des creux, l'élément mobile étant soumis à la force d'un moyen élastique le pressant vers la piste de sorte à coopérer avec les creux ; l'un de la piste ou du/des moyen(s) d'indexation étant apte à être entraîné en rotation par l'organe de commande, l'autre étant fixe par rapport au dispositif ; le dispositif comportant en outre un moyen détrompeur solidaire du/des moyens d'indexation et coopérant avec les creux de la piste, le moyen détrompeur comportant un élément

mobile apte à se déplacer par rapport à la piste, l'élément mobile comportant une partie arrondie apte à au moins partiellement pénétrer un des creux, l'élément mobile étant soumis à la force d'un moyen élastique le pressant vers la piste de sorte à coopérer avec les creux ; le moyen détrompeur étant décalé par rapport au(x) moyen(s) d'indexation de sorte à ce que l'élément mobile du moyen détrompeur soit partiellement engagé dans une position de l'organe de commande où l'élément mobile du moyen d'indexation est entre deux creux, et à ce que l'organe mobile quitte ladite position et prenne une position d'indexation.

[0007] Préférentiellement le dispositif comporte deux moyens d'indexation agencés diamétralement opposés et la force du moyen élastique du moyen détrompeur est approximativement égale à celle du/des moyen(s) d'indexation.

[0008] Préférentiellement l'élément mobile du moyen d'indexation est en forme de bille et les creux sont en forme de cuvette correspondant au moins approximativement à la forme de bille du moyen d'indexation.

[0009] Le moyen détrompeur peut coopérer avec les creux d'indexation avec lesquels le moyen d'indexation coopère.

[0010] Les creux peuvent être agencés de sorte à être presque jointifs, préférentiellement jointifs.

[0011] Les creux peuvent être agencés de sorte à décrire un cercle centré sur l'axe de rotation de l'organe de commande et, préférentiellement, à être jointif au niveau de la surface principale de la piste.

[0012] Dispositif d'indexation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cuvettes de creux ont une section trapézoïdale avec, préférentiellement, un angle d'ouverture de 120°.

[0013] L'invention prévoit également une vanne pour gaz comprimé comprenant un sélecteur de débit avec un disque à trous calibrés et un dispositif d'indexation tel que décrit ci-avant.

[0014] Préférentiellement, la vanne comporte en outre un dispositif de détente intégré.

Description sommaire des figures des dessins

[0015] La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de commande avec un système d'indexation conforme à l'invention. L'organe de commande du dispositif est dans une position hors index et instable.

[0016] La figure 2 est une première vue selon une coupe horizontale du dispositif de commande de la figure 1.

[0017] La figure 3 est une seconde vue selon une coupe horizontale un peu plus basse du dispositif de commande de la figure 1.

[0018] La figure 4 est une vue en perspective du dispositif de commande de la figure 1 sectionné horizontalement, où l'organe de commande est dans une position indexée.

Meilleure manière de réaliser l'invention

[0019] La figure 1 illustre un dispositif de commande avec volant de commande et un système d'indexation. Ce dispositif peut typiquement être monté sur une vanne pour gaz comprimé comportant un sélecteur de débit. Typiquement un tel sélecteur de débit est constitué d'un disque rotatif comportant des orifices calibrés se déplaçant devant un orifice de passage du gaz en vue de sélectionner le débit voulu. Un dispositif de détente du gaz est généralement intégré dans ce genre de vanne afin d'alimenter le sélecteur de débit en gaz déjà détendu. La rotation du disque à orifices calibrés doit être opérée par un organe de commande tel que celui décrit ici. Il est important que le disque à orifices calibrés soit toujours positionné de sorte qu'un de ses orifices calibrés soit en face de l'orifice de passage de sorte à assurer un débit de gaz. Si le disque devait être positionné entre deux positions, c'est-à-dire une position où le disque présenterait une surface essentiellement fermée à l'orifice de passage du gaz, le débit serait quasiment nul alors que l'utilisateur pourrait s'attendre à obtenir un débit de l'ordre de celui correspondant aux positions voisines de la position choisie.

[0020] Le dispositif de commande représenté à la figure 1 comporte un dispositif d'indexation conçu de sorte à éviter un arrêt de l'organe de commande entre deux positions indexées. Il comporte un volant 1 portant un index numéroté 2 servant de repère de positionnement angulaire dudit volant. Au centre du volant est logée une pièce intermédiaire 4 montée en

rotation sur le corps du dispositif et liée en rotation avec le volant 1 au moyen d'ergots ou nervures s'engageant avec des encoches correspondantes sur le volant. Il est à remarquer que ces ergots, nervures et encoches sont de tailles différentes de sorte à ne permettre qu'une seule position angulaire entre le volant et la pièce intermédiaire lors du montage. Le volant est en fait enfiché ou clipsé sur la pièce intermédiaire. Cet agencement permet un remplacement aisé du volant 1 sans devoir ouvrir le dispositif. Ceci est particulièrement avantageux lors de la maintenance des dispositifs, par exemple lorsque l'index inscrits sur le volant s'est effacé suite à des manipulations intensives. La pièce intermédiaire est liée en rotation avec un axe (non apparent sur les figures) longitudinal en vue de transmettre le mouvement de rotation du volant à la vanne ou au sélecteur de débit auquel le dispositif sera monté en vue de son opération. La figure 2 illustre bien l'engagement mécanique entre le volant 1 et la pièce intermédiaire 4. Un disque 9 (voir figure 3) est agencé concentriquement avec l'axe de commande du dispositif. Ce disque est fixe par rapport au corps du dispositif. Il comporte une piste circulaire concentrique avec une série de renfoncements ou creux 6. Le plan général de cette piste est donc perpendiculaire à l'axe de commande du dispositif. La pièce intermédiaire 4 comporte dans cet exemple trois logements cylindriques 5 (voir figure 1) parallèles à l'axe de commande ou encore perpendiculaire à la piste. Ces logements 5 reçoivent chacun un ressort et une bille. Chaque ressort (non représenté) travaille en compression et exerce un effort sur chaque bille la pressant contre la piste. Deux de ces unités ressort+bille servent de moyens d'indexation et la troisième de ces unités sert de moyen détrompeur, c'est-à-dire empêchant un positionnement du volant entre deux positions indexées. Comme on peut l'observer à la figure 3, la pièce intermédiaire comporte deux unités ressort+bille 7 diamétralement opposées et servant de moyens d'indexation. Les creux 6 sont en nombre pair, préférentiellement multiple de quatre, et répartis uniformément sur un cercle concentrique à l'axe de commande de sorte à ce que chaque creux soit positionné

diamétralement opposé à un autre creux. La pièce intermédiaire 4 comporte également une troisième unité ressort-bille 8 coopérant avec un autre creux et décalée par rapport à une position correspondant à l'indexation de deux autres 7. Cette troisième unité est positionnée de sorte à engager partiellement un creux lorsque les deux autres 7 servant à l'indexation sont, chacune, dans une position intermédiaire entre deux creux. Ce décalage est clairement illustré à la figure 3 qui montre les deux unités d'indexation 7 en position intermédiaire entre deux positions indexées et l'unité 8 engageant partiellement un autre creux. Les creux, la forme de la bille, la force du ressort et la position de la bille sont choisis de sorte à ce que l'engagement représenté à la figure 3 soit tel qu'il génère un couple suffisant que pour faire tourner l'organe de commande. Les moyens d'indexation 7 sont conçus de sorte à générer, un fois une position d'engagement partiel avec les creux étant atteinte, un couple supérieur à celui du moyen détrompeur 8, de sorte à assurer un positionnement précis de l'organe de commande dans une position indexée.

[0022] Si l'opérateur du volant de commande devait malencontreusement positionner l'organe dans la position hors index telle qu'illustrée à la figure 3, l'unité ressort+bille 8 aura pour effet de faire tourner légèrement l'organe de commande dans le sens contraire des aiguilles d'un montre jusqu'à l'engagement total de l'unité 8. Les unités ou moyens d'indexation 7 vont à ce moment là partiellement engager les creux voisins de leurs positions intermédiaires et faire tourner d'avantage l'organe jusqu'à engagement total desdits moyens d'indexation avec les creux, et ce malgré le couple résistant généré par l'unité 8 qui sera alors partiellement désengagée du creux correspondant. Ceci est clairement illustré à la figure 4.

[0023] Le dimensionnement des moyens d'indexation et des moyens détrompeurs ainsi que leur positionnement sont essentiels pour le bon fonctionnement de l'invention. La forme des creux ainsi que les forces de friction en présence jouent également un rôle important.

[0024] Le nombre de moyens d'indexation et détrompeur tels qu'illustrés aux figues 1-4 est purement exemplatif. En effet, le principe de l'invention fonctionne également lorsqu'il y a un ou également plus de deux moyens d'indexation. Plusieurs moyens détrompeurs peuvent être également utilisés. Il convient toutefois de veiller à ce que le couple généré par le ou les moyens détrompeurs lorsqu'il(s) est (sont) partiellement engagé(s) soit inférieur à celui généré par le ou les moyens d'indexation en position partiellement engagée de sorte à toujours assurer un positionnement de l'organe de commande selon l'indexation de la piste.

[0025] Les creux sont préférentiellement formés par usinage et de section trapézoïdale dont l'angle d'ouverture est d'environ 120°. Ils peuvent comportent un fond plat circulaire correspondant à la partie basse de la section trapézoïdale.