Brevet FR2508884A1 — publié le 19830107

Système de levage mécano-pneumatique L'invention concerne un système de levage mécano-pneumatique permettant d'exercer un effort et de soulever notamment des charges sous la pression d'un gaz. On connait déjà l'utilisation d'enceintes à volume variable pour soulever des charges, comme par exemple un cylindre avec un piston mobile. Il est également connu d'intercaler une enceinte déformable, non gonflée, entre une surface d'appui et une face d'un objet à soulever et à y insuffler un gaz ; une telle enceinte est généralement réalisée à partir de feuilles souples de matière plastique ou analogue. De par leur constitution, les parois de telles enceintes se prêtent facilement à entrer en prise avec de larges plages de leur environnement, en sorte qu'une faible pression interne du gaz suffit à exercer de grands efforts. Dans toutes les solutions connues, après accomplissement de la manoeuvre, levage d'un objet par exemple, le retour à la position de départ, comme à toute position intermédiaire, est obtenue par lâchage total ou partiel du gaz. La répétition d'une manoeuvre necessite donc une insufflation de gaz dans l'enceinte. La présente invention a pour but de réduire les pertes d'énergie et de supprimer le rejet du gaz dans les cas d'utilisations à des manoeuvres répétitives d'une enceinte à volume variable de toute espèce. L'invention a pour objet un système de levage mécano-pneumatique destiné à exercer des efforts ou soulever des charges à l'aide d'une enceinte motrice à volume variable de toute espèce dont la variation de volume est provoquée par une arrivée ou un départ de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte également une enceinte auxiliaire reliée à l'enceinte motrice, l'ensemble des enceintes motrice et auxiliaire contenant une quantité initiale constante de gaz, et des moyens mécaniques agissant sur au moins l'une des enceintes pour provoquer un échange du gaz entre lesdites enceintes. Ainsi, grâce à l'adjonction à l'enceinte motrice d'une enceinte auxiliaire en communication avec elle, le système de levage mécano-pneumatique de l'invention opère avec une quantité initiale constante de gaz, dosable et dosée au départ, un échange de ce contenu gazeux étant amené à intervenir entre les deux enceintes selon la manoeuvre à effectuer, des moyens appropriés agissant sur au moins une enceinte pour y appliquer les efforts nécessaires avec une compensation suffisamment équilibrée entre efforts ou charges pour que l'énergie à fournir pour provoquer la manoeuvre se trouve largement réduite. Ainsi est-il possible de disposer de systèmes autonomes ne requérant pour opérer qu'un apport modéré d'énergie de la part de l'utilisateur, ce qui permet des applications variées dont un exemple est exposé plus loin. L'invention couvre différentes dispositions qui, mis à part le mouvement mécanique recherché, translation ou rotation, visent à adopter le système aux conditions d'exploitation à résoudre et qui concernent suivant le cas a) la nature et l'importance du volume de l'enceinte auxiliaire par rapport à celui de l'enceinte motrice, cette enceinte auxiliaire pouvant présenter - soit un volume constant par constitution d'un matériau rigide, - soit un volume variable en fonction de la pression, l'enceinte étant réalisée soit à partir de matière très élastique telle par exemple une feuille de caoutchouc, se prêtant par ses seules parois au Jeu des dilatations et rétractions, soit par le classique système cylindre/piston,soit par emploi de matière souple, ces deux dernières réalisations appelant qu'elles soient alors insérées dans un système mécanique concédant aux variations de volume, b) l'importance relative des forces extérieures initiales exercées par poids, ressorts, tendeurs, etc sur l'une et l'autre enceinte en matière souple et qui, en fonction de la quantité initiale de gaz contenue dans l'ensemble des enceintes, conduisent, selon la pression désirée pour le gaz à l'obtention de conditions optimales de début ou fin de manoeuvre. c) l'application de l'effort moteur qui, à partir de l'état initial préétabli, amène l'enceinte motrice à accomplir la tâche requise par échange du contenu gazeux entre les deux enceintes, cette application se faisant, selon les cas, soit sur le mécanisme de l'enceinte motrice, soit sur celui de l'auxiliaire, d) un mode particulier d'application de ces efforts conduisant à exercer, en relation entre elles, des actions mécaniques simultanées, mais opposées et différentes sur l'une et l'autre enceinte pour contraindre le volume global de l'ensemble de ces deux enceintes à répondre, au cours des phases de la manoeuvre, à une variation prédéterminée, ce qui permet, à chaque stade de l'opération de conférer au gaz une pression optimale. L'invention va être décrite à l'aide d'exemples de réalisation illustrés par les figures annexées dans lesquelles - La figure 1 représente un schéma d'un système de levage mécano-pneumatique de l'invention, - La figure 2 représente une première variante du système de levage de la figure 1, - la figure 3 représente une deuxième variante du système de levage de la figure 1, - la figure 4 représente schématiquement une application du système de levage illustré par la figure 2. - la figure 5 représente un détail de la figure 4. Dans un but de simplification, et sans que cela puisse constituer une limitation quelconque de l'invention, il a été supposé dans les figures que les enceintes souples, motrices et auxiliaires épousaient une forme quasi cylindrique, à l'état de plein gonflage et que le système mécanique dans lequel elles sont insérées se réduit à un dièdre dont un plan est fixe et l'autre mobile autour de l'arête comme charnière. Une telle présentation n'exclut pas le cas où les deux enceintes peuvent être plus cu moins confondues en une seule, chacune des parties de ce tout étant alors dans sa spécialisation en "motrice" ou "auxiliaire", en prise avec le mécanisme correspondant à sa fonction. Outre qu'elle facilite l'exposé, la séparation en deux enceintes distinctes répond aussi aux cas d'application fréquents où l'enceinte auxiliaire se place au point approprié de l'en vironnement.La nécessaire communication entre les deux enceintes est assurée par un conduit sur lequel peut être disposé un étranglement, éventuellement réglable, constituant selon les cas un moyen de freinage ou d'amortissement dans l'échange de gaz entre les deux enceintes. Une valve disposée en un point quelconque de l'ensemble pneumatique permet de régler à l'origine l'introduction de la quantité déterminée de gaz. La figure 1 représente un schéma d'un système de levage mécano-pneumatique de l'invention dans lequel une enceinte motrice 1, souple, constituée par exemple à partir d'une feuille plastique 2, est insérée dans le dièdre que forment une surface d'appui fixe 3 et un volet mobile 4 qui, tournant autour d'une charnière 5 est appelé à soulever un poids 6. Un ressort 7 disposé entre la surface d'appui fixe 3 et le volet mobile 4 est destiné à jouer un éventuel rôle compensateur dans la composition des divers efforts. Une enceinte auxiliaire 8 à laquelle ses parois rigides 9 confèrent un volume constant repose sur un appui fixe 10, les deux enceintes motrice 1 et auxiliaire 8 étant en communication par un conduit 11 pouvant comporter un système d'étranglement 12 éventuellement réglable, tel qu'une vanne par exemple. Une valve 13 permet au départ d'insuffler dans les enceintes une quantité appropriée de gaz, généralement de l'air. Un câble 14, accroché en 15 au volet mobile 4 et passant si nécessaire sur des poules de renvoi telles que 16, vient s'enrouler sur la poulie d'un treuil 17 commandé à la main par un levier 18, à double cliquet d'action , le changement du sens opératoire s'effectuant par le bouton 19. Si v est le volume de l'enceinte motrice 1 à sa position d'expansion maximale, V le volume de l'enceinte auxiliaire 8 et p la pression de la quantité d'air qui, initialement introduite dans l'ensemble des deux enceintes assure l'ouverture totale du volet mobile a chargé de son poids maximum 6 de travail, il ressort que, par enroulement du câble 14 sur le treuil 17, le volet mobile 4 abaissé réduisant au voisinage de zéro le volume de l'enceinte motrice, le volume global des deux enceintes passe d'une valeur initiale V + v à V, la pression résultante devenant p' p vV+v~ p(î + V) Pour que cette pression p demeure suffisamment basse, V doit être relativement important par rapport à v; c'est-à-dire que l'enceinte auxiliaire doit, en volume, largement dépasser l'enceinte motrice. Si par exemple V = 4 v, l'augmentation de pression lors de l'abaissement total du volet sera limitée à 25%. Lorsqu'après inversion d'action du levier à cliquet 18, sa manoeuvre permettra le déroulement du câble 14, le volet mobile 4 remontera de lui même avec la charge maximale prévue telle que le poids 6. Sur la figure 2 qui représente une première variante du systeme de levage mécano-pneumatique de la figure 1, on retrouve à gauche avec les mêmes références que dans la figure 1, une enceinte motrice 1, souple, insérée entre une surface d'appui fixe 3 et un volet mobile 4, un ressort 7, un câble 14 et un treuil 17 à double cliquet d'action. A droite de la figure 2, une enceinte auxiliaire 20, souple constituée à partir d'une feuille de plastique 21, est insérée dans un système mécanique analogue à celui de l'en- ceinte motrice 1 comportant le plan fixe 10 et un volet mobile 22 articulé autour d'une charnière 23, les deux enceintes 1 et 20 étant reliées par le conduit 11 pouvant comporter un système d'étranglement 12 éventuellement réglable, et une valve 13. Les forces extérieures agissant sur le volet mobile 22 comprennent un poids 24 et un ressort 25.Selon les cas, et notamment selon les conditions conduisant à la meilleure disposition et action des forces agissant en compensation dans l'ensemble du système, il y a possibilité d'atteindre l'action désirée en portant l'effort de manoeuvre soit exclusivement sur le volet mobile 4 du mécanisme de l'enceinte motrice, soit exclusivement sur le volet mobile 22 de l'enceinte auxiliaire.Pour éviter une répétition de figures, les deux cas ont été représentés, celui concernant le volet mobile 4 dans la partie gauche et en traits pleins avec le câble 14 passant sur des poulies de renvoi 16 pour venir s'enrouler sur le treuil 17 manoeuvré par le levier 18 avec bouton 19 commandant l'inversion, tandis que le mécanisme concernant le volet mobile 22 de l'enceinte auxiliaire 20 figure à droite en traits interrompus (identique dans son principe au précédent) avec un câble 26 passant sur des poulies de renvoi telles que 27 et s'enroulant sur un treuil 28 manoeuvré par le levier 29 à double cliquet avec inversion par le bouton 30.Dans ce dernier cas, le réglage entre les forces doit être tel que le volet mobile 4 maintienne, sans charge de travail (poids 6) l'enceinte motrice 1 en position de dégonflage de manière que par enroulement du câble 26 accroché au volet mobile 22, le gaz de l'enceinte auxiliaire 20 vienne gonfler cette enceinte motrice. Grâce à la variation devolume à laquelle elle se prête, l'enceinte auxiliaire 20, dans l'une ou l'autre de ces solutions, se suffit d'un dimensionnement relativement limité par rapport à celui de l'enceinte motrice en modérant tout autant la variation de pression du gaz lors des manoeuvres. Sur la figure 3 qui représente une deuxième variante de réalisation d'un système de levage mécano-pneumatique de l'invention, on retrouve les éléments principaux de la figure 2, avec les mêmes repères, pour ce qui concerne les enceintes motrice et auxiliaire ainsi que les systèmes mécaniques avec lesquels elles sont en prise. La novation concerne l'application de l'effort de manoeuvre qui, au lieu d'intervenir comme dans le cas de la figure 2 uniquement sur l'un ou l'autre mécanisme vient simultanément s'exercer sur les deux dans une action coordonnée répondant à une règle préétablie. A cet effet les câbles 14 et 26 agissant respectivement sur les volets mobiles 4 et 22 s'enroulent en sens inverse sur des poulies de diamètres différents 31 et 32 qui, calées sur un même axe, peuvent, grâce à l'action d'un levier 33 à doubles cliquets inversables par le boutons 34, tourner solidairement dans les deux sens.Le diamètre de chaque poulie est déterminé de telle sorte que, lors de la rotation de l'axe qui les entrain, les longueurs respectives de câble, enroulée d'un côté, déroulée de l'autre, obligent, par leur action sur les volets mobiles 4 et 22, chacune des enceintes à une variation de volume parfaitement définie, déterminant le volume global disponible pour le gaz et conduisant ainsi au mieux aux conditions de la manoeuvre à opérer. Par exemple, et malgré que le volume de l'enceinte auxiliaire puisse largement dépasser celui de l'enceinte motrice, le diamètre des poulies pourra être défini de telle sorte que par enroulement d'un côté et déroulement de l'autre, il y ait compensation dans la variation de volume en sorte que dans ce cas le système travaillera à volume constant, donc à pression constante du gaz.De même pourra-t-on faire en sorte que par exemple, par un autre dimensionnement des poulies, la pression du gaz se trouve accrue en fin d'élévation de charge et diminuée en fin de descente, ou inversement. La figure 4 représente schématiquement, et à titre d'exemple, une application du système de levage mécano-pneumatique illustré par la figure 2. Dans cette figure 4, où les mêmes repères que dans la figure 2 ont même signification, un sommier de lit 35 comporte un volet mobile 4 articulé autour de la charnière 5. L'enceinte motrice 1, souple, de forme cylindrique, est arrimée entre le volet mobile 4 et le plan fixe 36 solidaire des longerons du sommier. Uniquement pour des fins de représentation plus facile, l'enceinte auxiliaire 20 est représentée éloignée du sommier, bien qu'elle soit destinée normalement à être accrochée directement sous celui-ci. Elle se compose de deux plateaux 37 et 38 enfermant élastiquement entre eux l'enceinte auxiliaire 20 de forme parallélépipédique, faite éventuellement de plusieurs éléments en communication. Le montage élastique donnant à cette enceinte les possibilités de variation de volume est constitué par une série de bracelets 39, en caout- chouc par exemple, disposés sur ie pourtour des plateaux 37 et 38. Un conduit 11 met en communication les deux enceintes. Des câbles 14 et 14' accrochés au volet mobile 4 et passant sur des poulies de renvoi 16 et 16' viennent s'enrouler sur des poulies de treuils 17 et 17' calées sur un arbre tournant 40 monté entre les longerons du sommier. Une extrémité de cet arbre est munie, hors du sommier, d'un levier 18 à double cliquet avec bouton 19 d'inversion de sens à disposition de l'usager debout ou couché. Le fonctionnement de ce système se réfère au cas de la figure 2 où l'effort de manoeuvre est exercé sur le mécanisme en prise avec l'enceinte motrice, la quantité de gaz incluse au départ dans les deux enceintes étant telle que le volet mobile 4 dans sa position maximale de relevage supportant la totalité de charge prévue, les bracelets 39 restent à même de par leur force et leur élasticité de se préter encore à un allonge ment notable.Lorsque par manoeuvre du levier 18 le volet mobile 4 est abaissé, le gaz chassé de l'enceinte motrice 1 passe dans l'enceinte auxiliaire 20 qui augmente de volume en contraignant les plataux 37 et 38 à s'écarter i'un de l'autre conformément au choix des caractéristiques des bracelets élastiques 39. La figure 5 représente a plus grande échelle que sur la figure 4 la liaison entre les plateaux 37 et 38 par un bracelet 39. Chaque plateau 37, 38 comporte des tenons tels que 41 et 42, un bracelet élastique 39 entourant deux tenons se faisant face, l'un 41 appartenant au plateau 37, l'autre 42 appartenant au plateau 38. L'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés et l'on pourra sans s'écarter de celle-ci modifier certains éléments ou les remplacer par des éléments équivalents. Ainsi, comme cela a été mentionné, l'enceinte auxiliaire peut être réalisée en matériau très élastique, tel que par exemple du caoutchouc, qui se prête par ses seules parois aux jeux des dilatations et des rétractions ; l'enceinte auxiliaire 20 de la figure 2 étant alors réalisée en matériau très élastique, les moyens mécaniques, volet mobile 22, ressort 25, câble 26 et treuil 28 sont supprimés, sans que pour autant le fonctionnement soit modifié lorsque la commande est faite sur l'enceinte motrice 1, comme sla a été décrit. REVENDICATIONS 1/ Système de levage mécano-pneumatique destiné à exercer des efforts ou soulever des charges à l'aide d'une enceinte motrice (1) à volume variable dont la variation de volume est provoquée par une arrivée ou un départ d'un gaz, caractérisé en ce qu'il comporte également une enceinte auxiliaire (8) reliée à l'enceinte motrice (1) par un conduit (11), l'ensemble des enceintes motrice et auxiliaire contenant une quantité initiale constante de gaz et des moyens mécaniques (lui, 7, 14, 17) agissant sur au moins l'une des enceinte pour provoquer un échange entre elles du gaz inclus dans le système. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'en- ceinte auxiliaire (8) a un volume constant et qu'elle a des parois (9) rigides. 3/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte auxiliaire est elle même réalisée en matière souple et constitue un volume variable également en prise avec un dispositif mécanique (22, 25, 26, 28) capable d'exercer un effort sur ses parois. 4/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de l'enceinte auxiliaire (8) sont constituées de matière de haute élasticité capable de répondre par elles-mêmes aux variations de volume et do pression engendrées dans le fonctionnement du système. 5/ Système selon l'une des revendications précédentes 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les forces initiales exercées par les moyens mécaniques en prise avec les enceintes ainsi que la quantité de gaz contenu sont ajustées de telle sorte que selon l'emploi envisagé, un optimum de compensation se trouve réalisé entre ces forces et qu'un apport minimum d'énergie de la part de l'usager, appliqué en un point convenable du système suffit alors à produire l'effet recherché. 6/ Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'effort requis de l'usager est appliqué uniquement sur les moyens mécaniques en prises avec l'enceinte motrice (1). 7/ Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'effort requis de l'usager est appliqué uniquement sur les moyens mécaniques en prise avec l'enceinte auxiliaire (20). 8/ Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'effort requis de l'usager est appliqué simultanément aux moyens mécaniques agissant sur les deux enceintes de telle sorte que les variations respectives et contraires de volume auxquelles sont soumises l'une et l'autre enceinte répondent à une relation donnée pouvant conduire soit à une égalité de variation, c'est-à-dire à une constance du volume global et donc de la pression du gaz, soit à toute modification du volume global conditionnant, à chaque stade de la manoeuvre, la pression optimale du gaz pour l'opération requise. 9/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur la conduite reliant les deux enceintes est disposé un système d'étranglement (12) du passage du gaz. 10/ Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une valve (13) disposée en un point du circuit pneumatique permet l'introduction et le réglage de la quantité initiale de gaz introduite dans l'ensemble formé par les deux enceintes.