Brevet FR2329578A1 — publié le 19770527

L'utilisation des grues distributrices roulant sur rails est soumise à une règlementation sévère et un contrôle des jusijallations Pourtanti malgré celà, malgré la très faible vitesse de translation, malgré l'interdietion-d'utilisatioz en autonomie totale sur voie en pente, on déplore de nombreux accidents de "circulation", dûs à des erreurs de manoeuvre et des défauts d'installation. La défaillance des électrofreins de translation, risque qui est à la base des restrictions de circulation sur voie en pente, est assez rare bien que possible. Plus fréquentes qu'on le pense sont les situations "provisoire" de voies sans buttoirs réglementaires, ou les buttoirs mal arimés qui glissent insidieusement à. chaque contact un peu rude. Et même si les buttoirs ne cèdent pas, l'arrêt d'une grue sur ces points durs est-il souhaitable ? Peut-on dire que,meme sans accident, les efforts engendrés dans la stracture sont bénéfiques ? La présente invention concerne un système de sécurité qui élimine les risques ci-dessus, tolet en rendant inutile un ensemble de précautions, consignes, contres , qui doit permettre d'améliorer les performances des grues sur rails en augmentant la vitesse de translation ; qui permet l'utilisation en autonomie sur voie en pente, avec une sécurité supérieure à l'utilisation actuelle sur voie horizontale. L'équipement de base, comprend t - Un sabot. métallique, suspendu au dessus dru rail à proximité d'une roue, susceptible de chuter pour réaliser le- freinage, puis de revenir automatiquement à sa position attente par inversion de la translation. - Un système réagissant à une modification de la situation "courante ", à savoir s approche d'un buttoir, ou perte de rail, ou dépassement d'une vitesse limite de translation. - Un système de suspension du 8abot qui, actionné par le système précédent, " abandonne n le sabot ou le " reprend ". Sauf conditions particulières, une grue possédera un équipement pour chaque sens de translation. Deux. types principaux- d'équipement peuvent se concevoir, faisant appel à des éléments communs ( en particulier le sabot et la tête du détecteur ). Les figures 1 et 2 montrent en détail le sabot, ainsi qu'un système de suspension à n auto-retour ". L'ensemble suspensiondétection correspondant. est représenté sur la figure 7. Le détecteur y interdit le retour s'il n'est pas redéployé. Dans le type représenté sur figures 3 et 4, au contraire, le retour dl sabot en position d'attente est assuré par le redéploiement du détecteur. Nous le présentons en premier, après la description du sabot commun aux deux types ( figures 1 et 2 ). Le sabot comporte les éléments suivants, solidement soudes montre eux - La lame C 4 ), relevée à l'arrière, destinée à poser sur le rail C lî ( C voir figure 1 ). - i:a lame C 5 ), cintrée au mgme rayon de courbure que la jante de la roue C 12 ). Le prolongement de cet arc de cercle. est tangent au dessus de la lame ( 4 ) en un point qui 'est pas tout à fait à l'extrémité de celle-ci ( voir figure 2. ). - Deux flasques parallèles ( 6 ) qui relient ( 4 ) et ( 5 ). - Deux fers plats ( 8 ) qui glissent le long des flancs du champignon de railv Ils sont légèrement inclinés sur la verticale 'est-à-dire que les bords inférieurs sont plus écartés que les bords supérieurs. Oelà permet un n flottement n du sabot par rapport au rail dans la position. d'attente, mais assure un placement correct lors de la chute du sabot, Un axe ( 7 ) de suspension et éventuellement un lest d'équilibre, non dessiné. La position de l'axe ( 7 ) n'est pas impérative. Le processus du freinage est le même quel que soit le système de suspension. Lorsqu'il " abandonne " le sabot, celui-ci pose sur le rail. Si la grue est immobile, il ne se passe rien. Si elle roule dans le sens ≈( double flèche à gauche de la figure 1 ), le frottement tend à éloigner le sabot de la roue. Si la grue roule dans le sens Ds le sabot ne suit pas. La roue ( 12 ) monte donc sur l'extrémité de la lame t 4 ) et butte- contre le patin du sabot, lequel est entraîné en provoquant un freinage énergique ( figure 2 ). Les figures 3 et 4 montrent un équipement complet couplé avec le galet extérieur d'un boggie. D'autres dispositions sont possibles. S'il existe une tôle raidisseuse transversale à l'extrémité du carter de boggie ( ou du sommier ), on peut lui donner la forme pliée de la ligure 3 C pièce n0 C1) ). Dans la partie supérieure est ménagée une lumière allongée. Le système de suspens ion du sabot ( 3 ) est fixé au carter en A 2. IL comprend t - Une bielle A 2 - A 3t composée de 2 bras parallèles entretoisés. - Une fourche A 3 - A 4, dont les extrémités des branches accrochent le sabot en A 4. La double bielle se prolonge au delà de A 3. Ces prolongements buttent sur les branches de la fourche, pour s1 opposer à l'ouverture de l'angle bielle - fourche au delà de la position de la figure 3. ils portent deux patins, représentés sur les figures 3 et 4 sous la forme d'un S très plat ( 8 ). L'articulation A 3, est dessinée sur la figure 3 à la verticale de A 4. Mais ce n1 est pas impératif et si les dessins d'exécution à grande échelle font apparaître la nécessité de modifier le tracé, il suffira de placer un lest dans la partie coudée de la fourche ( en pointillé sur la figure 3 ). Le système de détection comprend ( voir figure 3 ) - Un vérin pneumatique C 4 ) à simple effet et deux étages, articulé en A 1 sur le carter. - Un carter d'extrémité ( 5 ) porteur d'une roue ( 6 ) roulant sur le rail au delà du quadrilatère de sustentation de la grue. La partie supérieure du carter ( 5 ). forme une chambre close tenant lieu de culasse du vérin. La pression de l'air varie ainsi modérément, entre la position " vérin ouvert ll ( figure 3 ) et " vérin fermé " ( figure 4 ). - Le corps intermédiaire du vérin porte deux pales ( 9 ) qui soutiennent le système de suspension par l'intermédiaire des patins ( 8 ). Ces pales pourront avantageusement être remplacées par des rouleaux. Les pièces ( 8 ) et ( 9 ) sont assez écartées pour permettre le passage du corps principal de vérin. ta largeur de la lumière dans la ttle C 1 ) tient compte de len^ombrement des pales ( 9 ). En situation normale ( figure 3 ), le vérin déployé maintient le sabot en suspension au dessus du rail, très près du galet de grue. L'éls8tsté- " latérale " de la fourche permet au sabot de suivre sans frottement notable le rail qui ".serpente " légèrement sous l'équipement. Si un obstacle arrête le carter ( 5 ), ou si un système réagissant à un excès de vitesse le bloque sur le rail, alors que la grue circule dans le sens de la flèche, le corps intermédiaire de vérin réagit le premier et les pales t 9 ) se déplacent vers la gauche. S'il y a perte de rail, les pales s'abaissent.Dans les deux cas, le sabot chute sur le rail et passe sous le galet, provoquant le freinage, il suffit ( sauf en cas de fonctionnement par perte de rail ) que la grue roule en sens inverse pour que l'ensemble reprenne automatiquement sa position d'attente Le fonctionnement par perte de rail ", qui 'est malheureusement pas à exclure, correspond à un sauvetage de l'engin et des personnes. Il faut bien accepter de petites conséquences, si par exemple le grutier repart en sens inverse sans que personne ne pense à relever la base ( 5 ) du détecteur.On choisira donc un point de faiblesse à l'arrachement, par exemple la fixation du vérin sur le carter ( 5 ). La figure ( 4 ), montre la possibilité de repliement complet du système de détection si,par exemple, une diminution accidentelle du coefficient de frottement-a empêché l'arrêt complet de se produire. On voit que des butées élastiques ( 7 ), accolées au carter- ( 5 ), permettent d'annuler le mouvement résiduel. On voit également que les grands buttoirs type " tampon de chemin de fer ll deviennent inutiles et peuvent être remplacés par des petits buttoirs rigides brochés Avant fermeture complète, le vérin vient reposer sur une goulotte C 2 ), fixée sur la tôle ( 1 ) à la base du passage ménagé dans cette plaque. Le retard au déclenchement du freinage, par rapport à l'impulsion sur la tette du détecteur, est fonction de l'inclinaison moyenne des patins ( 8 )* Si on désire le réduire au maximum, il pourra étre nécessaire de diminuer la charge appliquée aux pales ( ou rouleaux ) ( 9 ), soit par un contre poids, solt par un ressort de rappel de bielle. Le système réagissant à un excès de vitesse sera logé à la base du carter ( s )* Les figures 5 et 6 en donnent le principe. On y voit le rail ainsi que la roue ( 6 ) de la figure 3. Les guides latéraux C 8 ) sont soudés aux flasques ( 7 ), elles-mêmes solidaires du carter ( 5 ). La roue tourne sur un axe ( 10 ), lui-m8me solidaire d'une pièce mobile ( 9 ) en forme de n secteur ", Les extrémités de l'axe sont tournées en n déporté " Les paliers sont donc axés sur A 2 et la roue sur A 1.Le couple poids-réaction du rail. maintient le secteur ( 9 ) en K butée - haute ", malgré le poids de cette pièce ( 9 ), qu'on peut calculer pour compenser à très peu près. l'effet du couple. I1 suffira donc d'un léger freinage de la roue pour queadans le sens de translation qui nous intéresse, le frottement roue sur rail. provoque un basculement du secteur La forme de sa base ( figure 6 ) est étudiée pour provoquer un blocage comprimant le corps intermédiaire du vérin. mécanisme réagissant à un excès de vitesse, pour lequel on adoptera une solution classique, peut donc être logé en milieu étanche, d l'intérieur de la roue C 6 ) ; il suffira qu'il provoque le blocage de la roue par rapport à l'axe ( 10 ), qui est solidaire du secteur. I1 ne faut pas, bien entendu, que la rotation K A 2. n présente une résistance éxagérée. Cette rotation se fera sur roulements étanches graissés à viev I1 est certain qu'un état de malpropreté de la tête de détection C 5 ), se traduirait d'abord par uL dépOt entre la roue et le carter, donc par un fonctionnement intempestif du freinage invitant à effectuer le nettoyage nécessaire ( et non par une absence de fonctionnement ). La figure 4 montre que l'ensemble du système pourra s'effacer -à l'intérieur du carter de boggie ; donc être protégé lors des démontages et manutentions de grue. Il-suffira de créer une.légbre dépression dans la capacité. close, de relever le bras A 2- A 3 et de brider le sabote Le vérin doit comporter un système de guidage s'opposant à la rotation des pièces les unes sur les autres. Le plan vertical médian du carter de boggie ( ou du sommier de grue ), peut légèrement dévier par rapport à ltaxe du rail. Les coussinets des paliers A 1 seront légèrement ovalisés dans le sens horizontal. La section des bras de la fourche A 3 - A 4 et la nuance de l'acier devront lui permettre de subir sans dommage une déformation importante, par exemple si se produisait un relèvement accidentel de A 3 alors que le sabot est sous le galet de grue. I1 est possible que pour certains anciens types de grues, il soit avantageux de freiner une roue opposée au sens de marche. Dans ce cas, le détecteur sera associé à un contacteur : llun des contacts, porté par le corps intermédiaire, remplace les pales ( 9 ) de la figure 3 ; l'autre, fixé- au carter, remplace les patins C 8 ). Le système de suspension avec son sabot, placé sur la roue intérieure de l'autre boggie, comporte un rappel par électro -- aimant, maintenant le système en position d'attente lorsque le contact sur détecteur est fermé Le deuxième type d'équipement ( figures 1, 2 et 7 ), possible un bras de suspension assurant seul et sans assistance le maintien du sabot en position d'attente, ainsi que l'auto - retour à cette position ; il pourrait donc s'accomoder d'un autre système de détection que celui qui est représenté sur la figure 7. Ce bras de suspension repose dans sa partie coudée ( figure 1 ) sur un axe C 1 ) lié au carter de boggie par l'intermédiaire d'une bague C 3 ) facilitant la rotation, mais aussi offrant un débattement latéral à faible frottement ; l'ouverture des flasques ( 8 ) du sabot, évoquée au début, 'est en effet pas suffisante et il faut permettre au sabot de suivre partiellement le rail qui serpente sous la grue Le déclanchement du freinage de secours s'effectue en soulevant l'extrémité du bras, soit en rotation simple, soit en poussée inclinée. Le fonctionnement a été expliqué avec la description du sabot.L'opération de " retour 8. effectue comme suit : lorsque la grue repart dans le sens M ( figure 1 ), à partir de la position de la figure 2, le sabot reste immobile sur le rail, l'axe ( 1 ) revient vers le creux du bras ; la répartition des masses. est calculée pour qu'à ce moment le sabot décolle ; le frottement sur rail étant supprimé, 11 ensemble est entraSné avec la grue, tout en revenant à la position de repos de la figure 1. La butée ( 2 ) est dessinée à titre indicatif. Le-profil du bras n'est lui aussi qu'indicatif. En effet, pour chaque position de l'axe ( 7 ) sur le sabot et de l'axe C 1 ) par rapport à la roue et au rail existent une infinité de profils possibles ; il suffit que pour le " retour ", la composante horizontale de la réaction de l'axe ( 1 ), soit inférieure au frottement du sabot sur le rail. Le profil exact est ajonc déterminé par la cinématique de l'interaction détection suspension, La figure ( 7 ) représente le même ensemble sabot - bras de suspension, associé à un détecteur composé de 3 bielles doubles et d'un carter analogue à celui du premier type d'équipement ( réservoir à air comprimé supprimé ) ). L'extrémité inférieure de la 3ème bielle est fermée par un axe tranversal C 1 ), qui passe dans une glissière du bras de suspension.Contrairement à ce qui est représenté sur la figure 1, le tracé de cette glissière ne suit pas forcément celui de la face convexe du bras. Entre les axes ( 1 ) et A 3, la bielle porte une barre ( 2 ) qui passe sous l'extrémité relevée du bras. Les angles marqués sur la figure 7, sont maintenus en position d'ouverture par des ressorts de torsion, beaucoup plus forts en A 3 et A 4, qu'en A 1 et A 2. En A 1, A 2 et A 4, le dépassement de la position d'ouverture courante est contrarié par de puissantes lames élastiques, qui jouent le-rdle de butées pour les efforts normaux. Par contre, l'angle A 3 n'est pas buté. Lorsqu'un obstacle ou un blocage empêche la tête de suivre le mouvement de la grue dans. le sens de la flèche, les ressorts A 1, A 2, cèdent en premier. Par rapport à la grue, les barres ( 1 ) et ( 2 ) suivent deux courtes trajectoires inclinées et provoquent la rotation du bras ; dès que le sabot touche le rail, il est attiré sous le galet et la barre C 2 ) ne sert plus. En cas de perte de rail, les trajectoires de ( 1 ) et ( 2 ), même au début, sont presque les mêmes que préckdemment, bien que le repliement de l'ensemble détecteur soit précédé de l'ouverture de l'angle A 3, par suite de la chute de la tête en bout de rail Il est possible de protéger mécaniquement les équipement dépassant le quadrilatère de base de la grue, par un capotage puissant, composé de barreaux, ouver* vers l'avant, qui donc ne compromet pas la visibilitéet et ne raccourcit pas la longueur de voie disponible car passant au dessus des buttoirs. - REVENDICAtION5 1 - Prein de secours pour grues distributrices sur rails, destiné à fonctionner sans intervention humaine en cas de modification dangeureuse de la situation courante, caractérisé par le fait qu'un sabot métallique est maintenu en position d'attente, au pied d'un galet de grue, par un système de suspension mobile ou déformable,. lui même commandé par un système de détection, l'ensemble assurant le retour automatique à cette position après freinage par simple inversion du sens de translation de la grue. 2 - Premier type d'équipement de secours suivant revendication 1, caractérisé par le fait que le système de suspension est soutenu-par le détecteur déployé, ctest-à.-dire que le freinage résultant de la suppression du soutien est obtenu par le début de fermeture du détecteur. 3 - Système de suspension suivant revendications 1 et 2, constitué par un sabot accroché aux extrémités des bras d'une fourche, elle meme articulée à une extrémité d'une bielle presque horizontale dont l'autre extrémité s'articule sur l'élément de grue porteur du galet à attaquer, caractérisé par le fait que le retrait du soutien fourni par le détecteur sur un double patin en extrémité- de bielle, provoque une faible rotation de celle-ci, la chute du sabot sur le rail et son passage sous le galet. 4 - Système de détection .auivant revendications 1 et 2, comportant une roue sur rail portée par un petit carter, placé l'extrémité du corps principal d'un vérin pneumatique à simple effet et deux étages, caractérisé par le fait que, le piston étant articulé sur le-chassia au dessus du galet, la sortie du corps intermédiaire se trouve sous l'extrémité de bielle du système de suspension, la soutenant par l'intermédiaire de deux rouleaux agissant sur les patins et la relachant lorsqu'une outée-sur le carter d'extrémité comprime le premier étage, ou qu'une perte de rail provoque un abaissement des rouleaux, le mouvement inverse provoquant l'effet inverse 5 - Deuxième type d'équipement de secours suivant revendication 1, caractérisé par le fait que le système de suspension est autostable en position d'attente et peut revenir lui même à cette position, le détecteur servant à donner l'impulsion provoquant le freinage et à interdire le retour en position d'attente s'il n'est pas déployé. 6 - Système de suspension suivant revendications 1 et 5, comprenant un bras coudé à une extrémité duquel le sabot est suspendu, reposant par son " creux n sur un axe solidaire de la grue, caractérisé par le fait que l'équilibre des masses en position dtattente est en faveur de la queue du bras et que la courbure est calculée pour queylors de l'opération de retour, la réaction du support soit toujours plus faible que le frottement du sabot sur le rail. 7 - Système de détection suivant revendications 5 et 5, composé de 3 bielles et du carter cité en revendication 4, articulés entre eux et formant un accordéon à 4 branches, attaché par articulation au chassis de grue, près du pied de galet, caractérisé par le fait que le maintien en position déployée est assuré par 4 ressorts d'ouverture des 4 articulations, compensés sur les première, deuxième et quatrième articulations par des butées s'opposant puissamment et élastiquement à un dépassement de ces ouvertures. 8 - Disposition particulière de l'accordéon de détection de la revendication T, caractérisée par le fait que la deuxième bielle est plus courte et s'articule approximativement au quart de la longueur de la troisième, celle-ci étant munie sur son porte à faux. de deux barres transversales, l'une passant dans une glissière du bras de suspension, l'autre passant sous l'extrê- -mité relevée de celui-ci, cette disposition ayant pour effet de provoquer la rotation rapide du bras lorsque le carter d'extrémité bute sur un obstacle, ou est freiné, ou chute en extrémité du rail, cette rotation entraînant la chute du sabot sur le rail et son passage sous le galet si la grue roule dans le sens voulu. 9 - Perfectionnement du carter d'extrémité du détecteur, commun aux revendications 4 et 7, consistant à déporter légèrement l'axe de la roue par rapport aux paliers d'appui, caractérisé par le fait que cet axe est rendu solidaire d'une pièce en forme de secteur, laquelle bute normalement sous le carter sauf si un mécanisme interne limiteur de vitesse freine la roue par rapport àson axe, provoquant ainsi un basculement du secteur et son coincement sur le rail, donc-le déclanchement du processus de freinage.