Brevet FR2286330A1 — publié le 19760423

L'invention concerne un dispositif d'équilibreur destiné à être interposé entre une tuyauterie et son point d'accrochage afin de compenser les déplacements de cette tuyauterie et les variations d'efforts correspondantes dues à des dilatations ou contractions corsecutives, par exemple, au changement de la température du produit véhiculé. Il peut être aussi utilisé dans un but similaire pour supporter d'autres matériels. Il peut autre installé soit accroché à un point fixe, soit posé sur son extrémité inférieure dans un point fixe et supporter la obarge- psr yoi: et+lIémité supérieure soit hori zontalement ou d 'tE positions. On connait déjà des dispositifs de ce genre dans lesquels l'action d'équilibrage est assurée par des systèmes de ressorts, mais ils sont la plupart encombrants et déséquilibrés par rapport à leur point d'accrochage. L'invention propose un dispositif équilibreur à fonctionnement par ressort, mais moins encombrant, moins lourd et moins cher. Des exemples de réalisation de dispositifs selon l'inven- tion sont illustrés sur les dessins ci-joints dans lesquels - les figures i à 4 sont des vues schématiques illustrant diverses réalisations possibles de l'invention. - les figures 5 et 6 sont des vues en élévation coupe verticale et en plan coupé selon la ligne 6-6 d'un dispositif correspondant au schéma de la figure 4. En se référant à la figure I le dispositif comprend d'une manière générale un corps ou boitier rigide 1 pouvant reposer sur un appui fixe 2 ou bien être suspendu à un support fixe. Ce corps contient une came mobile 3 guidée verticalement, fixée à l'extrémité supérieure d'une tige 4 traversant le boitier et à laquelle est suspendue la charge P par exemple une tuyauterie. La came 3 comprend une rampe 31 à profil de forme parabolique ou sensiblement parabolique axée suivant la direction de la tige 4. Sur cette rampe s'appuie un galet de roulement 5 monté à l'extrémité d'une tige de piston 6. Dans cet exemple, la tige 6 est dirigée perpendiculairement à la tige 4 et elle est soumise à l'action du ressort d'équilibrage 7 s'appuyant d'une part sur une paroi fixe 8 du boitier et d'autre part sur une plaque piston 9. La tige 6 est guidée longitudinalement, soit à sa traversée de la paroi 8 soit en reliant son extrémité à une biellette oscillante 16 articulée sur l'axe du galet et sur une paroi du boitier. Pour la tige verticale 4 et la came 3 on a représenté schéma tiquement un guidage par des galets 10 mais on peut évidemment avoir d'autres moyens mécaniques de guidage. Le but du dispositif est de faire exercer sur la tige verticale 4, par le ressort 7, un effort de suspension théoriquement constant, (mais pratiquement sensiblement constant par suite des frottements et des tolérances) afin de protéger aussi bien l'appui ou l'accrochage fixe 2 que la tuyauterie, des variations d'efforts préjudiciables et cela quelle que soit la position de la charge, et, par conséquent quel que soit le degré de compression du ressort 7 dans les limites de la course permise par le dispositif. Ce but est atteint grâce au profil parabolique ou sensiblement parabolique de la rampe 31 de la came 3. Lorsque la charge P est en position haute, le galet 5 s'appuie sur la partie basse la plus convexe de la came 3. L'effort de traction exercé par le ressort d'équilibrage 7 s'exerce sur la came 3 par l'intermédiaire du galet 5 suivant une direction F normale à la courbure de la came et passant par l'axe du galet. En cette position, la direction de F est inclinée d'un angle B d'environ 450 par rapport à la direction verticale de la tige 4 suivant laquelle s'exerce la charge P. Sur la came 3 cet effort F comprend une composante R perpendiculaire à la tige 4, qui est supportée par le guidage de celle-ci, et une composante C paral le le à la tige verticale 4-. Cette dernière équilibre effectivement la charge P exercée sur la tige 4.Elle est en principa égale au produit de l'effort de traction F du ressort 7 par la cotangente de l'angle 3. Lorsque la charge P descend en tirant vers le bas la tige 4 et la came 3, celle-ci repousse le galet 5 en comprimant davantage le ressort 7, ce qui augmente la valeur de son effort de traction F'. Lorsque le galet 5 arrive ainsi dans la partie de la rampe de la came à faible convexité, la direction de l'effort F1 sur la came s incline et l'angle B augmente jusqu'à #5o environ dans l'exemple en question. Cet effort de traction accru F' se décompose sur la came 3 en une composante R' de valeur plus élevée que R et en une composante C qui est encore égale à cotangente B' x F'. Pour obtenir que la composante d'équilibrage C reste constante durant toute la course de la charge P on établit donc le profil de la came 3 de telle façon quten tous les points du tracé soit vérifiée la relation C = cotai-igente B x F = constante, ce qui donne à la came 3 un profil parabolique ou sensiblement parabolique. Le dispositif étant établi pour avoir une réaction d'équilibrage constante à partir d'un ressort ayant une pré-compression déterminée, il peut encore être réglé. Pour augmenter ou diminuer la -valeur de la réaction d'équilibrage (composante C) on peut régler la tension du ressort 7. Dans ce cas, la réaction d'équilibrage peut varier légèrement dans les diverses positions de la charge P mais en restant dans des limites acceptables pour les applications envi sagées. La figure 2 illustre schématiquement une autre réalisation du dispositif, dans laquelle la came 3 présente un double profil, symétriquement à la direction de la tige 4 suivant laquelle s'exerce la charge P. Le ressort 7 est traversé coaxialement par la tige 4 et il est comprimé entre une paroi fixe du boitier 1 et une plaque piston 9. Cette dernière transmet à la came 3 l'effort de compression F du ressort 7 par un couple de levier coudés à angle droit 10 articuléssur une paroi fixe du boitier et portant à chaque extrémité un galet de roulement 5 en contact avec la came et un galet 11 en contact avec la plaque piston 9. La figure 3 illustre schématiquement une autre réalisation dans laquelle les leviers coudés 10 sont inversés par rapport aux précédents et ils transmettent l'effort de traction F par des tirants 12 reliés à la plaque mobile 9 qui, dans ce cas, est située en-dessous de la paroi fixe du boitier. Ce dispositif peut comporter plusieurs ressorts 7 montés en parallèles et répartis autour de la tige 4, au lieu d'un seul ressort co-axial à la tige. La figure 4 illustre encore une autre réalisation dans laquelle la came 3 présente un double profil et elle est en contact avec des galets de roulement 5. Ceux-ci sont guidés par des biellettes 13, 14 articulées repsectivement sur le boitier et sur une pièce 15 fixée à l'extrémité d'une tige de piston 6 traversant axialement le ressort 7 et reliée à la plaque mobile 9 de compression du ressort 7. On voit que, dans ce cas, le ressort 7 est situé dans le prolongement axial de la tige de suspension 4. Dans cette dernière réalisation comme dans celles des figures 2 et 3, le dispositif est bien équilibré car le ressort 7 et le mécanisme sont en ligne et le poids est bien réparti autour du point d'accrochage ou du point d'appui. Les figures 5 et 6 illustrent plus complètement la dernière réalisation selon la figure 4. On voit que le boitier 1 contenant la came 3 et le système de biellettes articulées 13-14 est prolongé vers le haut par un carter 17 muni d'une tige d'accrochage au point fixe. La tige de piston 6 est guidée dans un tube central 18 et son extrémité filetée porte un écrou 19 pour le règlage de la tension du ressort 7. Cet appareil peut ëtre équipé d'accessoires divers : une échelle de course, une échelle de force, un écrou de verrouillage20 permettant le blocage à n'importe quelle position, deux vis verrouillant l'écrou 20. Cet appareil peut être prévu pour des températures relativement élevées ou au contraire pour des températures basses. Il peut également être jumelé et constituer un équilibreur à grande amplitude de charge et course utile. Ce dispositif à came parabolique présente de grandes possibilités de conceptions mécaniques et de formes. Sa mise en place et le règlage de charge (augmentation ou diminution) sur le site sont aisés et rapides sans besoin d'aucun outillage spécial. On peut s1 assurer de son bon fonctionnement par un simple coup d'oeil sur les échelles de force et course. REVENDICÂTIONS 10 Equilibreur élastique de charge à réaction constante ou sensiblement constante comprenant, entre son point fixe d'appui ou d'accrochage 2 et une tige coulissante 4 de liaison à la charge P un ressort d'équilibrage 7 agissant sur cette tige (4) par l'intermédiaire d'une came 3 mobile en fonction des variations de position de la charge, caractérisé en ce que la came présente un profil 3i parabolique ou sensiblement parabolique tel que l'angle (B) formé par la direction d'application de la force d'équilibrage F du ressort sur la came (3) par rapport à la direction de la tige coulissante (4) présente une valeur croissante en fonction de la compression du ressort (7) de sorte qu'elle tend à maintenir constante ou sensiblement constante la composante C de cette force dféquilibrage qui est exercée suivant la direction de la tige coulissante (4). 20 Equilibreur selon 1 et dans lequel le profil de la came est tel qu'en tous points l'angle (B) formé par la direction d'application de la force F exercée par le ressort sur la came par rapport à la tige coulissante est défini par l'expression cotg B x F = C dais laquelle C est la réaction constante ou sensiblement constante du ressort sur la tige coulissante. 30 Equilibreur selon 1 ou 2 et dans lequel la came est fixée à une extrémité de la tige coulissante. 40 Equilibreur selon 3 et dans lequel la came présente un profil en forme de demi-parabole et le ressort est placé latérales ment avec son axe perpendiculaire à la tige coulissante. 50 Equilibreur selon 3 et dans lequel la came présente un double profil parabolique, le ressort agissant symétriquement sur ces deux profils. 60 Equilibreur selon 5 et comprenant soit un ressort héli cotidal co-axial à la tige coulissante, soit plusieurs ressorts hélicoidaux répartis co-axialement autour de la tige, ce ou ces ressorts agissant sur la came par l'intermédiaire de leviers coudés de renvoi articulé sur le boitier. 70 Equilibreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et dans lequel le ressort hélicoïdal est situé dans le prolongement axial de la tige d'accrochage et il agit sur la came par un ou plusieurs galets de roulement guidés par des biellettes articulées.