Brevet FR2197262A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne une commande synchrone pour deux treuils ayant à mouvoir ensemble un corps, notamment pour treuils d'ouvrages hydrauliques ou de grues. I1 est fréquent que des corps aient à être déplacés d'une façon exactement uniforme, suivant une trajectoire prescrite, par deux treuils attaquant chacun une extrémité de ces corps. Par "synchronisme exact" on n'entend pas le synchronisme absolu qui ne peut pratiquement être atteint, mais un synchronisme dont les écarts de l'absolu en plus ou en moins sont négligeables. C'est un tel synchronisme qu'il s'agit de réaliser par exemple notamment dans les commandes de portes d'écluses, de fermetures de barrages, de mécanismes de translation de grues roulantes. Les portes d'écluses relevables et les fermetures de barrages sont généralement équipées de joints latéraux très délicats et, pour cette raison, ne peuvent admettre aucune mise de biais dans les guidages latéraux. Ces derniers ne présentent que le jeu admissible par les joints latéraux. Une mise en biais de la fermeture par suite d'un défaut de synchronisme de ses treuils provoquerait inévitablement la rupture des Joints latéraux et, Si ce biais s'accusait, également la rupture des guidages latéraux. Dans le but d'éviter ce danger il faut assurer un synchronisme exact des deux treuils en cause. Actuellement, deux moyens mis en oeuvre dans ce but correspondent à l'état de la technique; ils sont décrits ci-après. - Le moyen le plus élémentaire fut trouvé avec ce que l'on appelle "l'arbre mécaniquen. Dans cette solution, les seconds étages des réducteurs des deux treuils disposés sur les charpentes de guidage ou piles de barrage sont reliés rigidement l'un à l'autre par un arbre. Cet arbre de synchronisation est disposé à côté de la passerelle de service ou du chemin de crête du barrage, doit généralement comporter quatre renvois par engrenages coniques et nécessite, pour des raisons techniques de montage, plusieurs accouplements. Tout considéré, cette solution est très complexe et parait peu élégante au regard des progrès de la technique ainsi que du point de vue architectural. La solution plus élégante fut trouvée avec ce que l'on appelle "l'arbre électrique". Dans cette solution, des machines d'équilibrage spéciales sont accouplées à la suite des moteurs électriques d'entradnement des deux treuils. Ces machines d'que librage doivent avoir une puissance considérablement plus grande que celle des moteurs d'entrainement et exigent, outre un câblage séparé, un équipement électrique supplémentaire. De plus, la longueur des treuils se trouve accrue de celle des machines d'é- quilibrage, ce dont il faut déjà tenir compte lors de la conception des charpentes de guidage ou piles de barrage. De même que dans le cas de ces ouvrages hydrauliques, la mise en biais de ponts roulants et de grues en portique doit être maintenue dans des limites admissibles. D'une part il faut éviter que les boudins de roues de ces ponts ne frottent excessivement et que les roues ne quittent les rails; d'autre part, les systèmes qui, de toute façon sont calculés très justes, ne doivent pas autre soumis à des surcharges trop élevées et incon trblables. Les ponts roulants ont généralement leur mécanisme moteur disposé au milieu du pont, ce mécanisme entratnant, par l'intermédiaire d'arbres mécaniques, les chariots de roulage disposés entre les poutres à patin. Du fait que les charges transportées par ces ponts sont rarement centrées, et du fait aussi de l'usure irrégulière des galets de roulage, il arrive que malgré le synchronisme presque absolu des deux chariots de roulage le pont prenne une position très en biais et dangereuse. Le conducteur de pont, stil est consciencieux, corrige cette mise en biais répétée en conduisant le pont de temps en temps jusqu'à ce qutil vienne heurter les butoirs. A l'encontre des ponts roulants, le mécanisme moteur des grues en portique est, pour des raisons évidentes, rarement disposé au centre, avec une transmission mécanique. On préfère généralement prévoir des mécanismes moteurs séparés reliés entre eux par un arbre électrique coûteux. Malgré le coût de ces installations, les grues en portique se mettent inévitablement de biais tout comme les ponts roulants, avec les mêmes risques. L'invention a su créer une commande synchrone électrique qui supprime sans exception tous les inconvénients et défauts énumérés plus haut, et ce de façon sûre, économique et élégante. La commande synchrone électrique selon l'invention fait correspondre l'une à 11 autre, par l'intermédiaire de commutateurs tournants et d'une liaison par câble, sous l'influence d'un courant pilote, les vitesses de rotation des deux treuils utilisés et interrompt durant un temps très court, en cas de vitesse relative, le circuit de courant de celui des deux moteurs dont la vitesse est supérieure à celle de l'autre. Llinvention va maintenant être décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin, sur lequel - la figure 1 est un schéma de principe, en vue isométrique, de la commande synchrone électrique, dans le cas où le circuit de courant des deux moteurs reste fermé parce que les deux treuils tournent exactement en synchronisme, - la figure 2 est un schéma de principe, en vue isométrique, de la commande synchrone électrique, dans le cas où le treuil de droite est en avance, de sorte que le circuit de courant de son moteur d'entrainement se trouve interrompu, - la figure 3 est un schéma de principe, en vue isométrique, de la commande synchrone électrique, dans le cas où le treuil de droite est en retard, de sorte que le circuit de courant du moteur électrique du treuil de gauche se trouve interrompu, et - la figure 4 est un schéma de principe, en vue isomé- trique, de la commande synchrone électrique dans la méme situation qu'à la fig.1, mais ici les commutateurs tournants sont équipés d'un commutateur à rupture brusque. La commande synchrone électrique selon l'invention est décrite ci-après: te commutateur tournant récepteur A est accouplé mécaniquement à une sortie appropriée du réducteur du treuil 1, tandis que le commutateur tournant émetteur B est accouplé mécaniquement à la sortie correspondante du treuil 2. Le câble de liaison à six conducteurs qui relie les deux commutateurs tournants est symbolisé par les barreaux 3 à 8 appelés conducteurs 3 à 8 dans la suite de ce texte. Le contact récepteur 9 du commutateur tournant récepteur A est relié de façon conductrice au collecteur de courant 10, le contact récepteur 11 du commutateur tournant récepteur A est relié de façon conductrice au collecteur de courant 12, et le contact émetteur 1 3 du commutateur tournant émetteur B est relié de façon conductrice au collecteur de courant 14. Les contacts récepteurs 9 et Il ont une longueur calculée de manière qu'ils puissent relier deux bornes de raccordement de conducteurs successives. Contre les contacts récepteurs 9 et 11 un conducteur mis sous tension par le contact émetteur 13 reste toujours non touché. Comme on le voit au dessin, le contact émetteur 13 chevauche alternativement et simultanément trois ou quatre bornes de raccordement successives de conducteurs. Par ailleurs, les collecteurs de courant 10, 12 et 14, de même que les relais des moteurs d'entratnement des treuils 1 et 2 sont reliés à la source 15 de courant de commande comme le montre le dessin. A la fig.1 les deux treuils tournent à la même vitesse. Le relais du treuil 1 est relié à la source de courant de commande 15 par l'intermédiaire du collecteur de courant 14, du contact émetteur 13, du conducteur 4, du contact récepteur 9 et du collec-teur de courant 10. te relais du treuil 2 est relié à la source de courant de commande 15 par l'intermédiaire du collecteur de courant 14, du contact émetteur 13, du conducteur 8, du contact récepteur 11 et du collecteur de courant 12. Lorsque les treuils continuent de tourner en synchronisme, les deux moteurs qui les entraient restent alimentés en courant principal par l'intermédiaire de leurs relais. Le moteur d entrainement du treuil 1 reste alimenté parce que le contact émetteur 13 aura déjà mis sous tension le conducteur suivant 5 avant que le contact récepteur 9 ne l'atteigne. Le moteur den- trainement du treuil 2 reste alimenté parce que le contact recepteur Il aura déjà atteint le conducteur suivant 3 avant que le contact émetteur 13 n'ait quitté le conducteur 8. Si l'état représenté à la fig.2 se produit, c'est-àdire si un mouvement relatif existe entre les deux arbres des commutateurs tournants, le treuil 2 tournant plus vite que le treuil 1, ou le treuil 1 prenant du retard sur le treuil 2, le contact émetteur 13 a déjà quitté le conducteur 8 avant que le contact récepteur il n'ait atteint le conducteur 3 maintenu sous tension. A ce moment le relais du treuil 2 conçu en temps que relais temporisé tombe pour une durée d'une demi-seconde à une seconde environ, c'est-à-dire pour la durée nécessaire, dans les conditions données, pour normaliser le commutateur tournant émetteur B qui a pris de l'avance. En même temps un signal d'alarme est déclenché au pupitre du poste de commande et reste perceptible aussi longtemps que le relais temporisé reste ouvert.Si le treuil 1 prend un retard chronique, le processus qui vient d'être décrit, accompagné du signal d'alarme, se répètera à des intervalles de temps donnés. Si la succession des signaux d'alarme s'accélère, cela signifie que le treuil 1 est soumis à une surcharge anormale. Si ce treuil est bloqué, c' est-à-dire St il est complètement mis à 1' arrêt par les appareils obligatoires de protection en cas de surcharge, aucun chevauchement du contact émetteur 13 et du contact récepteur 11 ne se produit plus dans les commutateurs tournants A et B. Le relais temporisé reste ouvert, le treuil 2 ne se remet pas en marche et au pupitre le signal sporadique se transforme en un signal continu qui ne sera effacé que lorsque lton aura actionné l'interrupteur principal. Après que la cause du blocage ou autre dérangement a été supprimée, l'installation peut être remise en marche sans que l'on ait à intervenir dans la commande synchrone électrique. La remise en marche simultanée des deux treuils est commandée du pupitre par bouton-poussoir. Cependant, tandis que le treuil 1 réagit directement à la commande de remise en marche par le bouton-poussoir, le treuil 2 resté en avance sur le treuil 1 ne se remet en marche qu'après que le contact émetteur 13 et le contact récepteur 11 sont à nouveau en face l'un de l'autre . A chaque remise en marche, la commande synchrone électrique corrige automatiquement, de la manière décrite ci-dessus, la tolérance de commutation un peu dépassée lors de la mise à l'arrêt précédente, de sorte que durant la marche des treuils un synchronisme tou j ours exact est assuré dans les tolérances de commutation fixées. D'ailleurs, une fois s que la commande synchrone a été réglée fondamentalement, toute correction ultérieure du réglage est superflue, à moins que lors d'une inspection de l'installation on ne constate que les organes de levage (channes ou câbles) se sont allongés différemment après un certain temps de service. A la fig.3 est représenté le mouvement relatif des arbres des commutateurs tournants inverse de celui selon la fig. 2. Ici, c'est le treuil 2 qui est en retard sur le treuil 1, ou le treuil 1 qui est en avance sur le treuil 2. Le contact récepteur 9 a quitté la borne du conducteur 3 mais trouve le conducteur 4 sans tension, parce que le contact émetteur 13 ne l'a pas encore atteint. vn conséquence, le relais temporisé du moteur qui entrain le treuil 1 tombe, et les mêmes réactions que celles décrites précédemment avec référence à la fig.2 se produisent de manière analogue. La fig.4 représente la commande synchrone électrique selon l'invention dans les mêmes conditions de synchronisme des treuils que dans le cas de la fig.1. Toutefois, dans le cas de ltinsts1lation selon la fig.4, chacun des deux commutateurs tournants est équipé d'un commutateur à rupture brusque à douze pas. Le commutateur à rupture brusque 16 du commutateur tournant récepteur A et le commutateur à rupture brusque 17 du commutateur tournant émetteur B produisent le mdme effet que les photo-commutateurs du commerce du type à quatre pas, et ils sont munis d'un mécanisme de commutation analogue à celui de ces photo-commuta teurs. En variante, on peut utiliser des sélecteurs pas à pas à croix de 0E te. Ces sélecteurs n'ont pas une vitesse de changement de contact aussi grande que celle des commutateurs à rupture brusque soumis à l'action d'un ressort, mais ils sont plus robustes et d'un fonctionnement plus sûr grace à la simplicité de leur construction. Dans la conception du commutateur il faut tenir compte du fait qu'un synchronisme absolu he peut jamais être réalisé. Pour un système à six conducteurs un commutateur à six pas ne pourrait être utilisé, sinon il faudrait que les deux commutateurs réagissent absolument en mtme temps pour maintenir les deux circuits de courant sous tension. Il suffirait déjà du plus petit écart du synchronisme absolu pour provoquer une interruption de l'un ou l'autre de ces circuits. Un pas intermédiaire entre chaque changement de contact complet est donc absolument nécessaire pour maintenir une tolérance en rotation. C'est pourquoi seul un commutateur à douze pas peut être envisagé pour le système à six conducteurs représenté au dessin. Dans les commandes d'ouvrages tels que des barrages, une vitesse d'environ 10 tours/min. serait appropriée pour les arbres des commutateurs tournants. A cette vitesse et avec des commutateurs à douze pas l'intervalle entre commutations est d'environ une demi seconde. Comme la oommande synchrone répond avec une tolérance de + deux pas, et donc répond dans ce cas dans la limite d'une seconde, cela donnerait, pour une vitesse de levage de la fermeture de barrage de 300 mm par minute, une composante d'inclinaison maximale possible de 5 mm. Dans le cas d'une porte d'écluse déplacée verticalement à raison d'un mètre par minute et d'une vitesse de rotation des arbres des commutateurs égale à 60 tours/min., la composante d'inclinaison maximale possible est de 2,8 mm.Dans cette gamme de vitesses de rotation des arbres de commutateurs et avec des éléments opérant en contact humide (ce qui est à recommander de toute façon), on pourrait déjà se passer de commutateurs à rupture brusque. A ce sujet il faut rappeler que les représentations selon les fiv.1 à 4 se limitent à des schémas de principe, et que bien que pour des raisons de clarté on ait symbolisé des contacts glissants, on donnera la préférence, en pratique, à des contacts à roulette. La commande synchrone électrique raccordée, selon le dessin, aux deux sorties de réducteurs, n'est conçue que pour des installations dans lesquelles les corps à déplacer le sont au moyen d'éléments de levage tels que channes, cibles ou tiges. Par contre, dans le cas de corps dans lesquels les mécanismes de roulage sont installés directement, comme par exemple dans les installations de roulage de grues, la commande synchrone raccordée aux mécanismes de roulage remplacerait uniquement le coûteux arbre électrique. La cause du mal, à savoir le patinage des roues sur les rails, ne peut cependant être corrigée que si les impulsions de synchronisation sont dérivées non plus de la vitesse de rotation, mais de la distance parcourue. Les commandes de roulage à arbre mécanique ou électrique requièrent pour cela des crémaillères ou des barres à fuseaux, installées de manière fixe, dont les dimensions doivent autre suffisantes pour assurer la transmission du couple moteur maximal. Si par contre la commande synchrone électrique selon l'invention est utilisée, il suffit d'une channe Galle simple et légère que l'on pose de façon fixe le long des deux rails de la grue et sur laquelle roulent les roues à fuseaux en matière synthétique résistant à l'usure à fixer sur les arbres des commutateurs tournants A et B. Siors que les lourdes crémaillères ou barres à fuseaux doivent être bien graissées et posées dans cet état sensible aux salissures, ce qui les rend inaptes à être utilisées dans des installations de grue en portique, l'étroite channe Galle reste sèche et peut êre lofée, très bien protégée, contre l' & e du rail de la grue. tes comllutateurs tournants A et B, suspendus de manière articulée et basculable à la charpente de la grue, palpent au moyen de galets de guidage la tête du rail et assurent ainsi que leur roue à fuseaux engrène parfaitement avec la chaîne Galle. Pour les installations de grue en portique, pour lesquelles il n'existait pas jusqu'à présent de solution au problème du synchronisme basée sur le chemin parcouru, l'invention fournit donc une solution tout à fait praticable et en même temps peu coûteuse, et de plus il faut tenir compte de ce que l'emploi de la commande synchrone électrique selon l'invention supprime éga lement l'arbre électrique constitué par des machines d'équilibrage. REVENDICATIONS 1. Commande synchrone pour deux treuils ayant à mouvoir ensemble un corps, notamment pour treuils d'ouvrages hydrauliques ou de grues, cette commande étant remarquable en ce qu'elle est composée de deux commutateurs tournants accouplés mécaniquement chacun à une sortie appropriée des réducteurs des deux treuils intéressés, ces deux commutateurs tournants correspondant l'un à l'autre en fonction d'un courant pilote, par l'intermédiaire de contacts disposés annulairement dans les bot- tiers de ces commutateurs et d'une liaison à distance par câble raccordé de façon analogue à ces contacts, cette correspondance entre commutateurs étant telle que lorsque les deux treuils tournent à vitesse égale les deux contacts récepteurs (9,11) appartenant à l'arbre du commutateur tournant récepteur (A) restent reliés de façon conductrice au contact émetteur (13) appartenant à l'arbre du commutateur tournant émetteur (B), de sorte que les circuits de courant d'alimentation des deux moteurs des treuils sont maintenus fermés au moyen de leurs relais ainsi alimentés en courant pilote, tandis qu'en cas de rotation relative entre les deux arbres des commutateurs par suite d'un défaut de synchronisme entre les treuils celui des contacts récepteurs du commutateur tournant récepteur (A) qui doit recevoir le courant pilote destiné au treuil qui est en avance reste isolé du contact émetteur (13) du commutateur tournant émetteur (B), de sorte que le courant principal qui alimente le moteur du treuil qui est en avance reste coupé, par la chute du relais correspondant à ce moteur, jusqu'à ce que celui des contacts récepteurs du commutateur tournant récepteur (A) auparavant privé de courant se trouve à nouveau relié au contact émetteur (13) du commutateur tournant émetteur (B) et par conséquent à nouveau alimenté en courant pilote, de sorte que la composante d'inclinaison introductrice dans le corps déplacé par les treuils par suite du défaut de synchronisme de ces derniers se trouve annulée. 2. Commande synchrone électrique selon la revendication 1, remarquable en ce que les deux arbres des commutateurs sont munis d'un commutateur à rupture brusque dont le nombre de pas par tour de 11 arbre du commutateur tournant est un multiple du nombre de conducteurs dudit câble de liaison. 3. Commande synchrone électrique selon la revendication 1, remarquable en ce que les deux arbres des commutateurs sont munis d'un commutateur pas à pas à croix de Malte dont le nombre de pas par tour de l'arbre du commutateur tournant est un multiple du nombre de conducteurs dudit cible de liaison. 4. Commande synchrone électrique selon la revendication 1, remarquable en ce que les deux arbres des commutateurs tournants sont munis d'un commutateur pas à pas du type à attraction, dont le nombre de pas par tour de l'arbre du commutateur tournant est un multiple du nombre de conducteurs dudit câble de liaison. 5. Commande synchrone électrique selon les revendications 1 et 4 ensemble, remarquable en ce que le commutateur pas à pas du type à attraction est commandé électromagnétiquement.