Présentation de la solution développée

Le concept de piédestal proposé par cette recherche est illustré à la Figure 4.1. On y montre en (a) une vue de produit assemblé, et en (b), une vue éclatée du même produit avec le détail des différentes composantes. Cette solution matérielle se traduit essentiellement par une construction soudée assemblée à des piliers de montage. Cette structure soudée est composée de deux (2) plaques horizontales liées entre elles par deux (2) profilés en «C» verticaux. La plaque supérieure permet l’assemblage de l’actionneur, tandis que la plaque inférieure permet la fixation de piliers de montage. Ce sont ces piliers qui seront assemblés à la vanne, complétant le montage des composantes statiques de l’actionneur à celle-ci. Deux (2) gardes sont aussi installés sur les côtés ouverts de la construction soudée. Rappelons en outre que cette solution a été développée pour supporter l’opération d’un actionneur formé d’un vérin pneumatique double action de 16 po de percée et de 12 po de course dont la pression nominale de travail s’élève 150 psi.

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(a) (b)

Figure 4.1 Représentation du concept final de piédestal assemblé (a) et en vue explosée (b)

Les piliers de montage sont nécessaires à cette conception, car il est très fréquent que les vannes à actionner ne présentent pas de joint boulonné conçu pour accueillir l’actionneur et son piédestal. Ces piliers permettent ainsi d’installer le piédestal à la vanne lorsque celle-ci ne présente pas un tel joint et peuvent être retirés dans le cas contraire. Une présentation des modes de montage réalisables en fonction de la morphologie des vannes est d’ailleurs disponible à l’ANNEXE IV pour mieux comprendre les enjeux reliés à cette interface de montage.

Quant à elle, la structure soudée est entre autres conçue pour accueillir l’accouplement des parties mobiles de l’actionneur et de la vanne qui se déplacent en translation verticale à l’intérieur cette structure. La dimension suivant la hauteur de celle-ci détermine donc la course maximale que peut accomplir l’accouplement. De plus, la motion des parties mobiles représente un risque de pincement et d’écrasement pour toute personne pouvant accéder librement à l’accouplement confiné dans la construction soudée. Des gardes transparents sont

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donc installés sur les flancs ouverts de la structure afin de bloquer ces accès et d’ainsi réduire les risques de blessure. Notons que l’effort de recherche n’a pas été dirigé vers la conception de ces gardes et que ceux-ci ont plutôt découlé de tâches d’ingénierie courantes. C’est pourquoi leur conception de détail ne sera pas couverte au prochain chapitre, bien que tout de même disponible à l’ANNEXE V.

Toutes les pièces formant cette construction soudée sont faites d’acier ASTM A36, soit un matériau très abordable et hautement disponible en plaque ainsi qu’en profilé en «C». De plus, ce matériau constitue un candidat typique pour le procédé de soudage utilisé, soit le GMAW. En outre, le volume libre à l’intérieur de la construction soudée est suffisamment important pour faciliter l’installation et la maintenance de l’accouplement et de toute autre composante mobiles du système de montage. De surcroît, la disposition des profilés en «C» offre un dégagement important sur les surfaces intérieures des plaques, ce qui laisse place à de nombreuses configurations de joints boulonnées.

Les piliers sont quant à eux faits de barres d’acier «Stressproof» laminé à froid, ce qui limite les opérations d’usinage. En effet, ce procédé génère des profilés dont la rectitude est telle que l’usinage du diamètre extérieur n’est pas une opération nécessaire pour la présente application.

Toutes les pièces de quincaillerie que l’on retrouve dans cette conception possèdent des propriétés anticorrosives leur permettant de bien répondre à l’application. En outre, les vis que l’on retrouve aux interfaces de montage inférieure et supérieure de la construction soudée sont accompagnées de certificats témoignant de leurs propriétés physiques et chimiques, ce qui permet d’assurer l’intégrité structurelle des joints boulonnés. La protection contre la corrosion de la construction soudée et des piliers est quant à elle assurée par une combinaison de peintures dont la performance a déjà été évaluée et jugée satisfaisante par le PI. Cette solution anticorrosive a donc été retenue dans ce projet, mais n’a pas été le sujet de l’effort de recherche. Les performances de cette solution et le détail des éléments motivant son utilisation demeurent toutefois disponibles à l’ANNEXE VI.

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Notons que pour ce prototype, les pièces formant la structure sont tout d’abord usinées en entier, puis soudées. En effet, aucun usinage post-soudage des interfaces de montage n’est requis afin d’assurer la fonctionnalité du produit. Cette méthode a pour objectif de réduire entre autres :

1. Le nombre d’étapes de fabrication, 2. Le temps consacré au montage machine, 3. La manutention du produit,

4. Le transport (lorsque certaines étapes de fabrication sont réalisées en sous-traitance), 5. Le délai d’approvisionnement.

Bien sûr, cette méthode requiert en contrepartie des mesures additionnelles pour assurer la fonctionnalité du produit. Celles-ci se sont traduites par l’usage d’un gabarit de soudage de précision suffisante et par l’emploi de méthodes de contrôle et de réduction des distorsions thermiques générées lors du soudage, soit des éléments présentés à la section 5.2.

Le prototype répond aussi à bien d’autres besoins et contraintes formulés dans le cahier des charges. En effet, la structure présente entre autres :

1. Une surface plane verticale (identifiée par la lettre A à la Figure 4.2) permettant d’accueillir une règle graduée afin de connaître et de mesurer la position de la partie mobile de l’actionneur en tout temps;

2. Une surface plane verticale (identifiée par la lettre B à la Figure 4.2) permettant la fixation de capteur de fin de course ou de tout autre élément d’automatisation;

3. Des surfaces planes, dégagées et perpendiculaires à l’axe de motion de l’accouplement (identifiées par la lettre C à la Figure 4.2) permettant le contact d’ajusteurs de fin de course intégrés à l’accouplement de la tige de l’actionneur et de celle de la vanne afin d’ajuster la course maximale des parties mobiles de la vanne.

Pour finir, rappelons que la conception des composantes du piédestal sera détaillée à travers les prochaines sections de ce chapitre. Celle-ci suivra d’ailleurs la structure de présentation illustrée à la Figure 4.3.

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Figure 4.2 Identification de certaines surfaces fonctionnelles du prototype

Figure 4.3 Structure de présentation des composantes formant le piédestal

Piliers de montage [4.4.2] Patron de trous, plaque et joint boulonné inférieurs [4.4.1 & 4.4.3] Patron de trous, plaque et joint boulonné supérieurs [4.4.4] Profilés [4.5] Joints soudés [4.6] A B C

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