Brevet FR2459895A1 — publié le 19810116

I La présente invention se rapporte à un dispositif d'alimen- tation et de commande à distance pour une pluralité de récepteurs hydrauliques, tels que vérins, moteurs ou mécanismes de percus- sion hydrauliques, disposés sur un même engin, notamment un en- gin utilisé dans l'exploitation des mines ou un engin de travaux publics. Dans les engins de ce genre,tels que par exemple les appa- reils de foration et les pelles hydrauliques, l'alimentation des différents récepteurs hydrauliques, généralement portés par un même bras articulé, est réalisée par un ensemble de flexibles. Chaque récepteur est alimenté par deux flexibles hydrauliques, l'un pour l'aller et l'autre pour le retour du fluide, de sorte que sur les engins à récepteurs multiples, il est nécessaire de prévoir un faisceau comprenant un nombre élevé de flexibles. A titre d'exemple, la figure 1 représente, de façon schéma- tique, un système de ce type appliqué à une glissière de foration 1 portant divers récepteurs tels que des vérins hydrauliques 2, 1,4 et un moteur hydraulique 5. Chaque récepteur est relié par deux flexibles 6, 7 à un distributeur hydraulique correspondant 8, placé sur le ch&ssis roulant de l'appareil de foration. Les récepteurs sont généralement répartis en plusieurs groupes.corres- pondant à plusieurs, groupes de distributeurs 8 dont l'alimenta- tion est effectuée à partir de pompes distinctes,le dessin correspondant au cas, pris pour exemple, de deux groupes de dis- tributeurs alimentés respectivement par deux pompes 9 et 10.Un conduit de retour commun 11 relie tous les distributeurs au ré- servoir. On comprend que la liaison hydraulique entre le chIssis de l'appareil et la gliss Rre 1, liaison schématisée par un trait unique en 12, comprend en réalité 2 n flexibles hydrauli- ques si n représente le nombre total de récepteurs (sans comp- ter les flexibles éventuels pour le retour direct des fuites au réservoir) . On comprend aussi que ce faisceau de flexibles multiples constitue un inconvénient dans l'utilisation de l'engin,puisque les flexibles sont sujets à des torsions, des accrochages,des usures, des ruptures...., et que ces incidents d'exploitation sont évidemment d'autant plus fréquents que les flexibles sont nombreux. Ces nombreux flexibles ontcomme inconvénients supplémentai- res, un poids et un encombrement importants, ainsi qu'un coût élevé; le volume considérable occupé par les flexibles rend difficilement accessibles certains organes de l'engin. En se référant de nouveau à la figure 1, on rappelle ici éga- lement que,dans le cas o les distributeurs 8 ne sont pas comman- dés directement, de façon manuelle, il est déjà connu de réali- ser, pour le genre d'engins considéré,un circuit de télécommande électrique par câble, comprenant un bottier de télécommande 13 relié, par l'intermédiaire d'un câble multi-conducteurs 14,à un bottier de raccordement 15, lui-m&me relié par des fils 16 aux électro-aimants des différents distributeurs 8. Compte tenu de ce qui précède,l'invention vise essentielle- ment à fournir un dispositif d'alimentation d'une pluralité de récepteurs hydrauliques qui ne nécessite plus un nombre élevé de flexibles de liaison hydrauliques, de sorte que les inconvé- nients précédemment signalés seront éliminés,tout en étant com- patible avec une commande à distance centralisée,par des moyens électriques. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'ali- mentation et de commande à distance pour une pluralité de récep-. teurs hydrauliques,tels que vérins, moteurs ou mécanismes de percussion hydrauliques, disposés sur un m me engin, dans lequel: une électro-valve hydraulique est montée sur l'engin à proximité de chaque récepteur, ou intégréa ce récepteur;tous les récep- teurs sont alimentés-par seulement deuxz conduits hydrauliques communs, l'un d'aller et l'autre de retour, passant par les différentes électrovalves; et toutes les électro-valves sont commandées à distance au moyen d'un câble électrique commun,avec un conducteur simple ou multiple aboutissant aux différentes électro-valves. Le principe de l'invention consiste ainsi à brancher des électro-valves sur deux conduits hydrauliques communs,ces électr- valves alimentant des récepteurs respectifs placés à proximité immédiate, ce qui permet de diminuer considérablement le nombre des flexibles hydrauliques, et plus généralement des liaisons hydrauliques,puisque ce nombre se trouve ramené à deux quel que soit le nombre total des récepteurs. La simplification ainsi obtenue diminue fortement la fréquence des incidents d'exploita- tion (accrochages, ruptures...), et réduit le poids et le volume des liaisons hydrauliques, donc permet à la fois une diminution de leur coût et une meilleure accessibilité aux organes de l'en- -2459895 gin; on notera que le poste de conduite de l'engin est ainsi rendu plus " aéré ", et que la maintenance de l'engin se trouve facilitée. Un autre avantage de ce dispositif,intéressant dans certaines applications, est la diminution du temps de réponse des récepteurs à un ordre de commande. En effet les électro-valves, étant disposées à proximité des récepteurs et étant branchées sur des conduits hydrauliques dont le conduit d'aller peut être mis en pression de façon permanente,provoquent une mise en marche immédiate des récepteurs, alors que dans les sytèmes actuels il existe un certain temps de réponse dû à la mise en pression préalable des flexibles. Par ailleurs, le dispositif d'alimentation selon l'invention permet de n'avoir qu'une seule pompe d'alimentation, tout en offrant les mêmes possibilités d'utilisation hydrauliques, en particulier la possibilité de commander simultanément plusieurs récepteurs, en choisissant un type convenable d'électro-valves. Le dispositif d'alimentation précédemment défini peut être combiné avec une télecommande selon le principe de la figure 1, c'est-à-dire avec un ensemble de fils électriques tels que les fils 16, aboutissant aux différentes électro-valves qui sont alors commandées de façon indépendante. Dans le cas o l'engin considéré est utilisé en atmosphère normale,cette liaison électri- que avec les différentes électro-valves est assez facilement réalisable au moyen d'un câble multi-conducteurs, regroupant tous les fils, encore que les dimensions de ce câble deviennent importantes si le nombre de récepteurs à alimenter est élevé. Par contre, dans le cas d'un engin travaillant en atmosphère explosive, ce qui est quelquefois le cas des engins d'exploita- tion des mines, la solution qui vient d'être précédemment envi- sagée n'est pas toujours acceptable. Cette solution du câble multiconducteurs,avec commande indépendante des différentes électro-valves, reste applicable si l'on utilise un niveau de puissance électrique faible compatible avec les normes relati- ves à la sécurité intrinsèque; dans ce cas, un étage d'amplifica- tion hydraulique est simplement à prévoir sur chaque électro- valve. Au contraire, si la sécurité intrinsèque n'est pas assu- rée, les fils de liaison devraient être contr8lés individuelle- ment, ce qui conduirait à remplacer le câble multi-conducteurs par un ensemble de câbles. Ainsi le faisceau de flexibles hydrau- liques pourrait être effectivement supprimé, mais il y aurait à 245989S sa place, un faisceau de câbles électriques,encombrants et évidemment exposés aux mêmes risques de torsion, d'accrochage, etc..., et l'on ne tirerait pratiquement aucun avantage de cette substitution. Par ailleurs, dans le circuit de télécommande actuel illus- tré par la figure 1, le câble multi-conducteurs 14, qui relie le bottier de télécommande 13 au bottier-de raccordement 15,est de dimensions importantes, donc de poids élevé,si le nombre de récepteurs à commander est grand. Dans ce cas, l'opérateur qui porte le bottier a des difficultés de déplacement. Pour éliminer ces inconvénients, il est prévu, selon une forme de réalisation de l'invention,des moyens situés à distance des récepteurs et aptes à convertir les ordres de commande des différents récepteurs en signaux codés, transmis sur un condue- teur électrique commun simple ou multipleaboutissant à toutes les électrovalves,chaque électro-valve étant associée à un circuit décodeur de signaux, apte à exciter la bobine de l'électio- valve seulement lors de l'émission d'un signal désignant le récepteur hydraulique correspondant à cette électro-valve. Grâce à ce système de codage des ordres de commande des récepteurs, on peut utiliser dans tous les cas le dispositif selon l'invention en atmosphère explosive, ceci dans de bonnes conditions de sécurité,sans que cela entra!ne une complication du câblage électrique. Le choix d'un système de codage peut aussi supprimer la nécessité d'un câble multiconducteurs aboutissant au bottier de télécommande. Le dispositif selon l'invention est compatible non seule- ment avec une commande à distance par câble, mais aussi avec une commande à distance par radio: -dans le premier cas, il est prévu un bottier de télécommande avec codeur relié par un câble à un récepteur-analyseur de si- gnaux, d'o part le conducteur électrique commun passant par toutes les électro-valves montées à proximité des récepteurs hydrauliques correspondants; -dans le second cas, il est prévu un bottier de télécommande par radio, avec émetteur et codeur,associé à un récepteur-amplifica- teur de signaux relié par un câble à un récepteur-analyseur de signaux, d'o part le conducteur électrique commun passant par toutes les électrovalves montées à proximité des récepteurs hydrauliques correspondants. Dans les deux cas,le bottier de télécommande inclut un gé- nérateur de code transposant les ordres de commande des diffé- rents récepteurs en signaux codés qui, après mise en forme et am- plification par le récepteur-analyseur de signax,..sont transmis par un conducteur simple ou multiple, mais toujours commun, à chaque électrovalve hydraulique. Bien entendu,il convient aussi d'alimenter en puissance les bobines des différen- tes électro-valves; ceci peut être réalisé par un ou plusieurs câbles distincts mais le dispositif selon l'invention comprend avantageusement un cable de liaison unique avec toutes les élec- tro-valves montées à proximité des récepteurs hydrauliques cor- respondants,ledit câble contenant, d'une part, les conducteurs électriques pour l'alimentation en puissance des bobines des électro-valves, et d'autre part, le conducteur précité transmet- tant les signaux codés, ce conducteur étant entouré d'un blinda- ge. Lorsque le dispositif est destiné à un engin fonctionnant en atmosphère explosive, l'ensemble des conducteurs du câble de liaison précité est entouré,en outre, d'une armure. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit,en référence au dessin schématique annexé représentant, & titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce dispositif d'alimentation et de commando à distance pour une pluralité de récepteurs hydrauliques disposés sur un même engin: Figure 2 est un schéma de principe du dispositif conforme à l'invention, avec indication d'une variante possible Figure 3 montre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, appliqué à une glissière de foration; Figures 4L et 5 sont des vues en section du cible de liaison avec les électro-valves montées sur les récepteurs, dans deux formes d'exécution; Figure 6 est une vue de détail de l'une de ces électro-val- ves, associée à un récepteur. Comme le montre la figure 2, le dispositif selon l'invention comprend, pour sa partie " commande & distance ", un boîtier de télécommande 17 relié par un câble 18 à un récepteur-analyseur de signaux 19, lui-même relié par un autre câble électrique 20 à une pluralité d'électro-valves 21. Chaque électro-valve 21 est montée sur le récepteur correspondant, non représenté. Sur le bottier de télécommande 17 est prévu un codeur qui transforme les ordres de commande des différents récepteurs en signaux codés, lesquels sont transmis sur le câble 18 Jusqu'au récepteur-analyseur 19. Les fonctions de ce récepteur-analyseur de signaux 19 sont: -la mise en forme et l'amplification des signaux,avant leur en- voi vers les électro-valves 21; - un r8le de bloc logique d'exploitation,contenant toutes les sé- curités et interdictions nécessaires; - la programmation éventuelle de séquences automatiques. Chaque électro-valve 21 comprend un circuit décodeur des signaux transmis sur le câble 20,ce circuit fonctionnant de manière à exciter la bobine de l'électro-valve seulement lors de l'émission d'un signal désignant le récepteur hydraulique associé à cette électro-valve. Deux conduits hydrauliques 22 et 23, l'un d'aller et l'au- tre de retour, alimentent l'ensemble des récepteurs, les électro- valves 21 étant toutes branchées sur ces conduits 22 et 23. Dans une variante possible, le bottier de télécommande 17 avec codeur, relié par un câble 18 au récepteur-analyseur de signaux 19, peut être remplacé par un bottier de télécommande par radio 24,ayant toujours la même fonction de codage des ordres de commande des différents récepteurs. Ce bottier de télécomman- de 24 combine ainsi un émetteur et un codeur, et il est associé à un récepteur-amplificateur de signaux 25,1ui-même relié par un câble 26 au récepteur-analyseur de signaux 19. La figure 3 montre comment ce principe est applicable à une glissière de foration 1 qui est montée sur un bras articulé (non représenté) et qui, comme déjà décrit en référence à la figure 1,porte divers récepteurs hydrauliques tels que ceux indiqués en 2,3,4 et 5. Du point de vue hydraulique, une électro-valve 21 est mon- tée directement sur chaque récepteur 2 à 5, et toutes ces élec- tro-valves sont alimentées par deux conduits hydrauliques com- muns 22 et 23 qui relient le châssis de l'engin à la glissière 1. Une pompe unique 27 alimente le conduit d'aller 22. Du point de vue électrique, le dispositif de la figure 3 comprend une télécommande par câble 18, à partir d'un bottier 17?, le récepteur-analyseur de signaux 19 étant relié par un câ- ble unique 20 à toutes les électro-valves2l montées sur les récepteurs. 7 2459895 Il en résulte que la liaison entre le ch.ssis de l'appareil et la glissière 1, liaison schématisée en 28,comprend en prati- que seulement deux flexibles hydrauliques, correspondant aux conduits 22 et 23, et un câble unique 20. Le nombre des flexi- bles hydrauliques est par conséquent très fortement diminué,en comparaison avec le système connu rappelé par la figure 1. On notera, de plus, que cette réduction du nombre de flexibles n'a en aucun cas,pour contrepartie, une augmentation importante de section des flexibles, car en pratique on n'alimente qu'un ou deux récepteurs à la fois de sorte que le débit de fluide hydrau- lique à véhiculer n'est pas augmenté de façon sensible. Le câble 20 de liaison avec les électro-valves 21 a une structure plus particulière,représentée par les figures 4 et 5. Ce câble contient, d'une part, les conducteurs 29 et 30, ici au nombre de deux, nécessaires à l'alimentation en puissance des bobines des électrovalves, et d'autre part, le conducteur 31 transmettant les signaux codés, qui dans l'exemple considéré est un conducteur simple. Dans le cas d'un engin fonctionnant en atmosphère normale, la section du câble 20 peut être celle visible sur la figure 4à les conducteurs d'alimentation 29 et 30 sont-simplement noyés dans l'isolant du câhle, et seul le conducteur de transmission des signaux 31 est entouré d'un blindage 32, lequel est néces- saire pour éviter les parasites possibles. Dans le cas d'un engin fonctionnant en atmosphère explosive, la section du câble 20 est avantageusement celle visible sur la figure 5: non seulement le conducteur de transmission 31 est entouré d'un blindage 32,mais encore l'ensemble des trois con- ducteurs 29, 30 et 31 est entouré, en outre, d'une armure 33 servant à la surveillance du câble. Il est à noter que,dans le cas d'application ici considéré, il convient également de pré- voir un bottier de télécommande 17(ou 24) de sécurité intrin- sèque, un coffret anti-déflagrant pour le récepteur-analyseur de signaux 19 (éventuellement aussi pour le récepteur-amplifica- teur 25), ainsi que des boîtiers anti-déflagrants pour les parties électriques de chaque électro-valve 21, avec des presse- étoupe anti-déflagrants pour les différentes sorties de câbles. La figure 6 représente, enfin, le détail de l'une des électro-valves 21 montée sur un rcécepteur hydraulique 2,5 ou 4, représenté comme étant un vérin.Comme déjà indiqué plus haut, l'électro-valve 21 est intercalée sur les deux conduits hydrau- liques 22 et 23 et sur le cable électrique 20, dont des tron- çons sont représentés. L'électro-valve considérée comprend no- tamment un décodeur de signaux 34, associé à un relais de couman- de de la bobine. Comme il va de soi,linvention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif d'alimentation et de commande à distance qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes fondées sur le même principe, quelles que soient les modifications apportées aux détails de réalisation, tels que ceux du câble de liaison avec les électro-valves montées sur les récepteurs, et quelle que soit également l'application envisagée. Ainsi les sections du câble 20, représentées sur les figures 4 et 5, sont données à titre purement indicatif et peuvent subir des modifications, d'une part en fonction des normes en vigueur selon les pays, d'autre part en fonction du système de codage choisi:le conduc- teur simple 31, destiné à véhiculer un code formé par une succession de signaux unitaires, peut être notamment remplacé par un conducteur multiple,pour l'envoi d'un code formé de si- gnaux unitaires simultanés transmis en parallèle,qui se combi- nent pour désigner chacun des récepteurs. Quant aux applica- tions du dispositif selon l'invention,elles s'étendent en particulier aux domaines suivants: engins utilisés dans les mines, engins de travaux publics, engins de manutention, à récepteurs hydrauliques plus ou moins nombreux pouvant être des vérins, des moteurs ou des mécanismes de percussion. Enfin les électro-valves 21, que l'on a supposées montées sur les récepteurs correspondants dans les exemples d'application dé- crits, peuvent être aussi intégrées à ces récepteurs, en don- nant à ceux-ci une construction spéciale. -REVENDICATIONS - 1.- Dispositif d'alimentation et de commande & distance pour une pluralité de récepteurs hydrauliques, tels que vérins,mo- teurs ou mécanismes de percussion hydrauliques, disposés sur un même engin,notmmment un engin utilisé dans l'exploitation des mines ou un engin de travaux publics, caractérisé en ce qu'une électro-valve hydraulique est montée sur l'engin à proximité de chaque récepteur, ou intégrée à ce récepteur, en ce que tous les récepteurs sont alimentés par seulement deux conduits hydrau- liques communs, l'un d'aller et l'autre de retour, passant par les différentes électro-valves, et en ce que toutes les électro- valves sont commandées a distance au moyen d'un câble électri- que commun,avec un conducteur simple ou multiple aboutissant aux différentes électro-valves. 2.- Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce qu'il est prévu, à distance des récepteurs, des moyens aptes A convertir les ordres de commande des différents récepteurs en signaux codés,transmis sur un conducteur électrique commun, simple ou multiple,. aboutissant à toutes les électro-valves, chaque électro-valve étant associée à un circuit décodeur de signaux, apte A exciter la bobine de l'électro-valve seulement lors de l'émission d'un signal désignant le récepteur hydrauli- que correspondant à cette électro-valve. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un bottier de téléecommande avec codeur relié par un câble à un récepteuranalyseur de signaux, d'o par le conducteur électrique commun passant par toutes les électro- valves montées à proximité des récepteurs hydrauliques corres- pondants. 4.- Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce qu'il comprend un bottier de t1lécommande par radio,avec émet- teur et codeur, associé à un recepteur-amplificateur de signaux relié par un fil à un récepteur-analyseur de signaux,d'o part le conducteur électrique commun passant par toutes les électro- vlies montées A proximité des récepteurs hydrauliques corres- pondants. 5.-- Dispositif selon l'ue quelconque des revendications 2 & 4, caractérisé en ce qu'il comprend un câble de liaison uni- que avec toutes les électro-valves montées à proximité des récepteurs hydrauliques correspondants, ledit câble contenant, 1084S9895 d'une part, les conducteurs électriques pour l'alimentation en puissance des bobines des électro-valves, et d'autre part, le conducteur précité, simple ou multipletransmettant les signaux codés, ce conducteur étant entouré d'un blindage. 6.- Dispositif selon la revendication 5, destiné à un en- gin fonctionnant en atmosphère explosive, caractérisé en ce que l'ensemble des conducteurs du câble de liaison précité est en- touré, en outre, d'une armure. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par son application à une glissière de fora- ge montée sur un bras articulé et portant divers récepteurs tels que vérins, moteurs ou mécanismes de percussion hydrauli- ques, une électro-valve étant montée sur chaque récepteur, ou intégrée à ce récepteur, et la liaison hydraulique entre le châssis de l'engin et ladite glissière comprenant seulement deux flexibles.