Brevet FR2322397A1 — publié le 19770325

L'invention concerne un système de commande pour appareil ( courant de fluide dans lequel un fluide sous pression est envoyé d'une source à un précepteur. L'invention concerne plus particulierement un système de commande pour un appareil à courant de fluide comportant une pompe qui est entraînée, soit par un moteur électrique, soit par un moteur diesel. En service, le moteur électrique ou le moteur diesel est mis en marche en fermant un interrupteur convenable afin d'entraîner la pompe pour fournir le fluide sous pression comme et quand cela est nécessaire, l'action de pompage pouvant être arrêtée en ouvrant 1 t interrupteur. Dans les systèmes de commande de l'art antérieur, une difficulté apparaît si l'interrupteur manque à couper l'alimentation du moteur électrique ou du moteur diesel, et qu'alors, la pompe continue de fonctionner. L'un des objets de l'invention est de surmonter cette difficulté et, en conséquence, de créer un système de commande pour un appareil à courant de fluide dans lequel une pompe débite du fluide sous pression dans une voie de fourniture, en provenance d'une source de fluide et à destination d'un récepteur; ce système de commande comprenant une voie de retour de fluide entre la source et un point de la voie de fourniture en aval de la pompe, un moteur primaire pour entraîner la pompe, et une soupape de retour du courant de fluide, normalement fermée, située dans la voie de retour, dans laquelle cette soupape de retour du courant de fluide peut être ouverte pour permettre au fluide sous pression venant de la pompe d'être renvoyé à la source. Le moteur primaire est habituellement branché ou coupé à l'aide d'un dispositif d'arrêt convenablement associé, qui commande la fourniture d'énergie à ce moteur primaire. Si ce dispositif d'arrêt est actionne', mais manque à couper la fourniture d'energie au moteur primaire, la soupape de retour de courant de fluide peut alors être actionnée pour, de ce fait, rendre effectivement le moteur primaire sans action. Ce moteur primaire peut être un moteur électrique alimenté par une source d'énergie électrique par l'intermédiaire d'un coffret d'interruption d'entrée et d'un interrupteur démarrage-arrêt. Si cet interrupteur est placé sur sa position d'arrêt, mais manque à couper l'alimentation en courant du moteur, la soupape de retour de courant du fluide peut être ouverte pour que le fluide sous pression pompe venant de la pompe retourne à la source. Un système de commande selon l'invention peut être utilisé en relation avec un appareil mobile actionnable par électro-hydraulique, du type utilisé dans les mines pour effectuer ou arrêter l'exploitation, par exemple l'exploitation du charbon, d'un front de taille. Dans ce cas, un moteur électrique de l'appareillage est connecté par câble de raccordement à un coffret d'interruption d'entrée,- qui contient d'habitude un interrupteur démarrage-arrêt actionné par solénoïde pour couper les trois phases du circuit électrique. Afin d'exciter le solénoïde, dans le but de fermer l'interrupteur du coffret d'interruption d'entrée, un circuit pilote électrique comportant l'interrupteur démarrage-arrêt peut être créé.Si ce dernier interrupteur est amené sur sa position arrêt dans le but de couper le circuit pilote et ainsi de désexciter le solénolde mais, pour quelque raison, manque à le faire, la soupape de retour de courant liquide de la voie de retour peut être ouverte, avec pour principal résultat de rendre sans action l'appareil mobile par suite du défaut de fluide sous pression. La soupape de retour de courant de fluide peut être combinée avec un interrupteur de commande supplémentaire, normalement fermé, connecté dans le circuit pilote. Cet interrupteur de commande est disposé pour s'ouvrir quand la soupape de retour de courant de fluide est ouverte, coupant ainsi le circuit pilote pour désexciter le solé nove, ce qui provoquera la coupure de l'alimentation en énergie électrique du moteur électrique. Un autre système de commande selon l'invention peut etre utilisé en relation avec un appareillage mobile à commande hydraulique pour procéder à/ou arrêter l'exploitation d'un front de taille, par exemple d'un front de taille de charbon. La pompe pour l'envoi du fluide hydraulique à un moteur, ou à des moteurs, hydrauliques, de l'appareillage, peut être entraînée par un moteur diesel comme moteur primaire. Dans ce cas, ce moteur diesel sera équipé avec une pompe d'injection de combustible et généralement, bien que non nécessairement, avec une pompe supplé- mentaire d'alimentation en combustible à basse pression, pour pomper à pression constante le combustible pour diesel d'un réservoir dans le conduit d'alimentation allant à la pompe d'injection.La pompe d'injection de combustible, à son tour, sera équipée d'un dispositif d'arrêt disposé pour désengager des surfaces de came interagissantes qui, par désengagement, empecheront la pompe d'injecter du combustible dans les cylindres du moteur. Ce dispositif d'arret de la pompe, qui peut être un câble Bowden, forme le dispositif d'arrêt du moteur. Le moteur diesel peut etre relié à la pompe hydraulique par tout dispositif convenable mais, de préférence, lui est couplé directement. Le moteur peut aussi comporter un démarreur qui peut être du type hydraulique actionné par des accumulateurs hydrauliques chargés par le système hydraulique de l'appareillage mobile.Autrement, ce moteur diesel peut etre muni d'un moteur électrique de démarrage commandable par un interrupteur, qui peut aussi servir à commander l'alimentation en énergie électrique de ce moteur et de tout composant entraîné électriquement dépendant de lui, tel que les pompes. Afin de démarrer le moteur diesel, l'interrupteur est manoeuvré pour mettre en route le moteur y compris ses pompes. Comme résultat, la pompe hydraulique sera entraînée et commencera à délivrer du fluide sous pression, en passant par des soupapes de commande de traction, au moteur hydraulique ou aux moteurs hydrauliques. Si on désire arrêter l'appareillage, en dehors d'arreter simpiement la traction par les moteurs hydrauliques, le câble Bowden mentionné ci-avant peut etre tiré pour que la pompe cesse d'injecter du combustible dans les cylindres et ainsi amène le moteur à starreter. Si, cependant, le moteur comporte un moteur electrique de démarrage, il peut, d'une autre façon, être arrêté en tournant l'interrupteur de ce moteur électrique sur sa position arret.Cependant, il se peut que, pour quelque raison, en tirant le câble Bowden ou en tournant l'interrupteur électrique, le désengagement des surfaces de came de la pompe à injection ou l'interruption de-1'alimentation électrique aux auxiliaires du moteur diesel ne se produisent pas de sorte que, dans ces deux cas, ce dernier continue à tourner, avec en cas d'incident de possibles conséquences dangereuses. Bien plus, il peut arriver occasionnellement que, mêne lorsqu'un tel moteur est ainsi mis sur arrêt, il continue à tourner pour une durée limite par sa propre inertie, avec pour résultant de continuer à entraîneur la pompe hydraulique, encore avec de possibles conséquences dangereuses. Afin d' empêcher, dans de telles circonstances, la pompe de débiter du fluide et ainsi d'entraîner les moteurs hydrauliques, la soupape de retour de courant de fluide dans la voie de retour de fluide peut etre ouverte pour que le fluide pompé soit retourné à la source de fluide avec, pour résultat principal, que le moteur hydraulique ou les moteurs hydrauliques deviennent sans action par suite du défaut de fluide sous pression. La soupape de retour de courant de fluide peut etre couplée a une soupape supplémentaire de commande de combustible, normalement fermée, reliée a' la conduite d'alimentation de combustible entre un réservoir d'alimentation en combustible et la pompe à injection du moteur diesel.Cette soupape de commande de combustible est, de préférence, couplée avec la soupape de retour de courant de fluide d'une manière telle que les deux soupapes s'ouvrent ensemble pour que l'alimentation en combustible allant au moteur diesel soit détournée et retourne au réservoir avec l'effet que le moteur diesel s'arrente quasi instantanément. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique d'un appareil à courant de fluide commandé par un circuit électrique comportant un sectionneur classique pour machine; - La figure 2 est une vue schématique d'un appareil à courant de fluide comportant un système de commande selon l'invention; - La figure 3 est une vue schématique d'un autre appareil à courant de fluide comportant un autre système de commande selon l'invention. En se reportant à la figure 1, on observera que, classiquement, un moteur électrique 2 est connecté par un câble de raccordement à une source d'énergie électrique, par exemple le secteur d'alimentation, par l'intermédiaire d'un coffret d'interruption d'entrée 4 qui est équipé d'un interrupteur commandé par solénolde capable de couper les trois phases de l'alimentation électrique, et d'un sectionneur pour machine 6. On observera que la partie de câble 3 entre le sectionneur 6 et le moteur 2 comporte 3 conducteurs tandis que la partie entre le coffret d'interruption d'entrée 4 et le sectionneur 6 comporte cinq conducteurs, les deux conducteurs additionnels étant utilisés pour former un circuit pilote 7 compor tant un interrupteur démarrage-arrêt 8, 8, du type à bouton poussoir. Le sectionneur peut être actionné à la main pour couper les trois phases du secteur et le circuit pilpte 7. Le sectionneur fonctionne de telle manière que, lorsqu'il est actionné, il coupe le circuit pilote,avant de couper les trois phases du secteur si bien que les contacts terminaux de ce sectionneur 6 sont sujets à usure et détérioration rapide comme résultat de la fermeture et de ltouver- ture du circuit sous charge. Ceci nécessite de frequents remplacements et des frais conséquents. Cependant, les prescriptions légales imposent, pour raisons de sécurité, l'installation d'un dispositif sectionneur dans un circuit du type décrit. Dans la perspective de l'inconvénient mentionné ci-dessus d'une usure et détérioration rapides des contacts terminaux du sectionneur, un système de commande selon l'invention propose son remplacement par un système de commande du type représenté en figure 2 dans lequel les éléments analogues de l'invention portent les memes références. Le circuit électrique comporte, comme le circuit représenté en figure I, un moteur électrique 2, son câble de raccordement 3, le coffret d'interruption d'entree 4, le circuit pilote 7 et l'interrupteur démarrage-arrêt 8. Dans les deux systèmes, le moteur électrique est disposé pour entraîner une ou plusieurs pompes hydrauliques 10 disposées pour débiter, dans un nombre de conduites respectives d'alimentation 13, un fluide hydraulique provenant d'un réservoir 12 pour des machines 14 entraînées hydrauliquement. Dans le système représenté à la figure 2, chacune des conduites d'alimentation 13 entre la pompe ou les pompes 10 est connectée à une conduite de dérivation LI, L2, L3 respectivement pour assurer le retour du fluide hydraulique au réservoir I2. Ces conduites de dérivation comprennent une soupape à commande manuelle 16 de telle sorte que, sous des conditions de fonctionnement normal, c'est-à-dire quand l'interrupteur 8 est placé sur la position de démarrage, le moteur électrique 2 entraîne les pompes 10 qui, à leur tour, fournissent du fluide hydraulique aux moteurs 14.S'il est désiré d'àrrêter-?la machine et si l'interrupteur 8 est, par conséquent, déplacé surssa-pocition d'arrêt mais, pour quelque raison, manque à désexciter l'in~terrupteur commande' par solénolde dans le coffret dtinterruption d'entrée 4, etelle sorte que le courant continue à être envoyé au moteur 2, ltperateur pewt commander manuellement la soupape 16, c'est-à-dire ouvrir les connu tes de dérivation LI, L2, L3. Comme résultat, le fluide hydraulique retourne au réservoir 12, et la machine 14, en raison du manque de pression hydraulique, cesse de fonctionner. Dans le mode de réalisation représenté, la soupape I6 est équipée avec un interrupteur supplémentaire 16a, normalement fermé, connecté au circuit pilote 7 dont l'interrupteur s'ouvrira en meme temps que la soupape 16. Quand ceci arrive, le circuit pilote 7 sera coupé, en conséquence de quoi le solénolde dans le coffret. d'interruption d'entrée 4 sera désexcité, les contacts d'interruption de ce coffret d'entrée 4 seront ouverts et l'alimentation en courant du moteur sera stoppée. Ainsi, un système de commande selon l'invention assure un facteur de sécurité plus élevé que le sectionneur conventionnel puisqu'il est disposé pour commander à la fois la fourniture de fluide hydraulique sous pression aux machines et les circuits électriques. De plus, ltélimination du sectionneur électrique réduira les coûts de fonctionnement comme des essais l'ont montré dans lesquels les composants utilisés en liaison avec un système de commande selon l'invention ont une durée de service considérablement plus lbngue que le sectionneur électrique ou ses contacts. Bien que l'invention ait été décrite en se référant à des machines commandées hydrauliquement et ainsi en se référant à un système d'alimentation et de dérivation hydrauliques,*on -comprendra que, de même, elle s'applique aux autres machines entraînées par fluide sous pression, par exemple aux machines à entrainement pneumatique. La figure 3 est une vue schématique d'une machine d'exploitation minière, actionnable hydrauliquement, dans laquelle une pompe hydraulique, pour pompage d'un fluide hydraulique pour un moteur hydraulique, est entraînée par un moteur diesel, cette machine comportant un système de commande selon l'invention. Se reportant à la figure 3, une machine d'exploitation minière comprend un système hydraulique généralement désigné par la référence 20 et un moteur primaire sous la forme d'un moteur diesel désigné par la référence 22. Ce dernier est ali menté par un réservoir 24 pour combustible diesel relié par une conduite d'alimentation 26 par l'intermédiaire d'une pompe à combustible à faible pression 28 et d'une pompe d'injection de combustible 30 aux cylindres 31 du moteur diesel. Le système hydraulique de la machine d'exploitation minière comprend une pompe hydraulique 32 disposée pour pomper le fluide hydraulique d'un reservoir 34 par l'intermédiaire d'une soupape de commande de traction 36' vers un moteur ou des moteurs, hydrauliques, 36. La soupape 36' sert à régler les mouvements avant et arrière de la machine d'exploitation minière entrainée par là moteur ou les moteurs hydrauliques. Comme on l'observera sur le dessin, l'arbre de sortie 38 du moteur diesel est couplé directement à la pompe hydraulique 32, mais tout autre dispositif de transmission de puissance entre le moteur diesel et la pompe 32 peut etre utilisé. La pompe 32 est reliée au moteur ou aux moteurs' hydrauliques, 36 par deux conduites d'alimentation 40 à chacune desquelles est reliee une section d'une conduite de dérivation LI et L2 respectivement, commandées par une soupape de décharge 42 à commande manuelle. Dans les conditions normales de marche, la soupape 42 sera fermée, de telle sorte que tout le fluide sous pression pompé par la pompe 32 sera fourni, à travers la soupape de commande de traction 36', aux moteurs hydrauliques 36. La soupape 42 est aussi reliée par une autre section, combinée, aux conduites de dérivation vers le réservoir 34.La soupape de décharge 42 est accouplée avec une soupape de décharge supplémentaire 42', normalement fermée elle aussi, d'une manière telle que, lorsqu'un levier de manoeuvre est actionné pour la soupape de décharge 42, simultanément la soupape de décharge 42' supplémentaire est aussi actionnée, ce qui revient à dire que lorsque la soupape 42 est ouverte, la soupape 42' est aussi ouverte et vice-versa. La soupape supplémentaire 42' est reliée par une section de conduite de dérivation de combustible F à la conduite d'alimentation 26 en un point situé entre les pompes 28 et 30. La soupape 42' est aussi reliée, par une autre section de conduite de dérivation de combustible FI, au réservoir 24. Il est supposé que, dans le mode de réalisation représenté, le moteur diesel est équipé avec un moteur de démarrage électrique actionnable par un interrupteur (aucun d'eux n'est représenté). Dans ce cas, cet interrupteur forme un dispositif combiné démarrage-arrêt qui, cependant, n'exclut pas la prévision d'un câble Bowden en variante ou comme un dispositif d'arrêt secondaire. En tournant ou déplaçant l'interrupteur du moteur de démarrage sur la position de démarrage, le moteur de démarrage lancera la marche du moteur diesel et, au moment où est tourné cet interrupteur, le courant électrique sera envoyé aux pompes et à tout autre composant entraîné électriquement du moteur diesel. En général, si on désire arrêter la machine, il sera seulement nécessaire de tourner ou de déplacer cet interrupteur électrique sur sa position arrêt ou de tirer le câble Bowden, s'il en est installé un. Cependant, si pour toute raison non vue précédemment, le moteur diesel ne s'arrête pas de tourner, ou si, après mise d'une telle commande sur la position arrêt, le moteur diesel continue à tourner pour une courte durée par son partie, l'opé- rateur pourra actionner les soupapes 42 et 42' avec l'effet que le fluide hydraulique, au lieu d'être envoyé au moteur ou aux moiteurs, hydrauliques, 36, sera renvoyé par les conduites de dérivation LI et L2 respectivement au réservoir 34 et que le combustible diesel sera renvoyé par la conduite de dérivation F, FI, de la conduite d'alimentation 26 au réservoir 24. I1 est évident, d'après la description précédente, qu'un système de commande selon l'invention procure un facteur de sécurité accru puisque, dans le cas dans lequel le moteur diesel manque à s'arrêter quand cela est nécessaire, l'opérateur peut actionner les soupapes 42 et 42', en conséquence de quoi les courants de fluide hydraulique vers les moteurs hydrauliques seront interrompus ainsi que, simultanément, le courant de combustible diesel vers le moteur diesel. L'invention a été décrite avec référence à une machine dans laquelle le moteur-primaire est un moteur diesel entraînant une machine actionnée hydrauliquement, et il a été supposé que ce moteur diesel est muni d'un moteur électrique de démarrage et de pompes entraînées électriquement. Cependant, le moteur diesel peut démarrer sans l'aide d'un moteur électrique, sa pompe ou ses pompes étant entraînées par une transmission mécanique, par exemple une courroie trapézoldale. En fait, ceci est préférable dans l'exploitation des mines en raison de l'atmosphère dangereuse dans l'exploitation souterraine qui réclamerait pour l'équipement électrique une protection anti-déflagrante, ce qui est coûteux. Dans ce cas, le dispositif d'arrêt de la pompe d'injection, tel qu'un câble de Bowden, constitue le dispositif normal d'arrêt du moteur.Le moteur peut être démarré, comme précédemment mentionné, par un démarreur électrique. D'une autre façon, le moteur diesel peut mome être démarré à la main. Avec ce type de moteur diesel, le risque de continuer à tourner par sa propre inertie est même plus grand que dans le cas du moteur décrit précédemment, de sorte qu'un système de commande selon 1 t invention est même plus utile. Bien plus, on comprendra qu'un système de commande selon l'invention n'est pas limité à son application à une machine d'exploitation minière comprenant un moteur diesel comme moteur primaire entraînant des moteurs hydrauliques. Un tel système de commande est également applicable à toute autre machine incorporant un moteur primaire et un moteur secondaire. De plus, les moteurs entraînés par fluide peuvent être des moteurs autres que des moteurs hydrauliques, par exemple des moteurs pneumatiques, et le moteur primaire n'a pas besoin d'être un moteur diesel, mais pourrait être tout autre moteur à combustion interne, ou un moteur à vapeur, ou une turbine hydraulique ou même un moteur primaire d'un type entièrement différent, par exemple un moteur pneumatique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir dù cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Système de commande pour appareil à courant de fluide, dans lequel une pompe fournit du fluide sous pression dans une voie de fourniture depuis une source de fluide jusqu'à un récepteur, système de commande caractérisé en ce qutil comprend une voie de retour entre la source et un point, sur la voie de fourniture, situé en aval de la pompe, un moteur primaire pour entraîner la pompe, et une soupape de retour de courant de fluide située dans la voie de retour et qui peut être ouverte pour permettre au fluide sous pression venant de la pompe d'être renvoyé à la source. 20) Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur primaire est un moteur électrique actionné par un interrupteur démarrage-arrêt. 30) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moteur électrique est couplé à une source d'énergie électrique par un interrupteur d'alimentation qui est fermé en bouclant un circuit pilote comportant l'interrupteur démarrage-arrêt. 40) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit pilote est coupé par l'ouverture de la soupape de retour de courant fluide. 50) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la soupape de retour de courant fluide est couplée à un interrupteur de commande normalement fermé inclus dans le circuit pilote. 60)- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'interrupteur d'alimentation est actionné par un solénoïde placé dans le circuit pilote. 70) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur primaire est un moteur à combustion interne. 80) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur primaire est un moteur diesel. 90) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'alimentation en combustible du moteur diesel est coupé par l'ouverture de la soupape de retour de courant de fluide. 100) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la soupape de retour de courant de fluide est couplée à une soupape de commande de combustible normalement fermée qui s'ouvre à ltouverture de cette soupape de retour de courant de fluide. 110) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la soupape de commande de combustible est située dans une voie de retour de combustible entre la source de combustible et un point dans la conduite d'alimentation en combustible situé entre une pompe de combustible à faible pression et une pompe d'injection de combustible. 120) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le récepteur comprend au moins un moteur et que le système comporte une soupape de commande de traction dans la voie de fourniture entre la pompe et le moteur. 130) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la voie de fourniture comprend une pluralité de conduites, chaque conduite étant reliée à une conduite correspondante de la voie de retour de fluide. 140) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la voie de fourniture comprend deux conduites d'alimentation, chaque conduite étant reliée à une conduite correspondante de la voie de retour de fluide. 150) Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la soupape de retour de courant de fluide peut être actionnée à la main.