Brevet FR2507718A1 — publié le 19821217

La présente invention a pour objet un dispositif de sécurité à l'encontre des couples excessifs susceptibles d'apparaitre dans des appareils, machines ou installations quelconques pour des raisons diverses, telles que charge dépassant la limite prévue, blocage d'une pièce mécanique, grippage d'un palier, etc... On connait depuis longtemps des acccouplements limiteurs de couple qui patinent en cas de surchage en évitant ainsi que la machine intéressée ne soit endommagée. Toutefois ces limiteurs ont un double inconvénient. En premier lieu ils chauffent de façon exagérée dès que la puissance perdue par frottement devient quelque peu importante, ce qui est généralement le cas lors d'un blocage complet de la machine En second lieu si la machine considérée constitue l'un des éléments d'une installation propre à réaliser une série de phases opératoires, son ralentissement ou son arrêt peuvent entrainer des dommages et/ou des pertes importantes. Pour prendre un exemple, dans le cas d'une installation destinée à traiter un produit, si la partie de celle-ci assurant l'une des phases de ce traitement vient à s'arrêter parce que l'accouplement limiteur de couple qui l'entrain patine, tout le processus opératoire se trouve compromis et l'on peut assister à des pertes du produit considéré. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. Conformément à l'invention lton combine un limiteur de couple avec un détecteur de vitesse de rotation de l'arbre entrain par celui-ci et l'on prévoit des moyens qui, lorsque cette vitesse tombe au-dessous d'une valeur déterminée, émettent un signal qu'on fait agir à l'ouverture sur le ou les interrupteurs de commande du ou des moteurs de l'installation considérée. Dans une forme d'exécution préférée, l'appareil à entrainer comportant un arbre d'entrée, on monte sur celui-ci un cône de frottement en utilisant à cet effet une clavette débordant axialement de celui-ci, on dispose sur le cône un moyeu à alésage conique formant ce qu'on peut appeler le c8ne d'usure, on fixe sur arbre un dispositif élastique réglable propre à repousser ce cône d'usure en engagement sur le cône de frottement, on monte sur le cône d'usure une poulie destinée à être reliée au moteur d'entrainement, on met en position un détecteur électronique de façon qu'il émette un signal toutes les fois que la partie dépassante de la clavette passe devant lui, on relie ce détecteur à un circuit tachymétrique de seuil qui émet un signal de commande quand la fréquence des signaux reçus dudit détecteur est inférieure à une valeur pré-déterminée, et enfin l'on fait actionner à l'ouverture par ce signal de commande le ou les interrupteurs du ou des moteurs de l'installation à laquelle appartient l'appareil considéré. On comprend que dans ces conditions dès que l'accouplement à friction constitué par les deux canes commence à patiner de façon notable, et si le seuil du circuit tachymétrique a été convenablement choisi, toute l'installation s'arrente en éliminant ainsi tout risque de fonctionnement défectueux. Le dessin annexé donné à titre d'exemple permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Sur la figure unique de ce dessin on a très partiellement indiqué en 1 un appareil à entraîner et qui comporte à cet effet un arbre d'entrée 2. Sur cet arbre on a monté un manchon intérieur 3 rendu angulairement solidaire de celui-ci par une clavette 4 qui, comme montré en 4a, est prévue assez longue pour dépasser axialement de façon notable dans l'espace ménagé entre ledit manchon 3 et le flasque adjacent de l'appareil 1. Le manchon 3 est légèrement conique sur son extérieur, avec sommet du profil conique situé à l'oppose de l'appareil 1 par rapport à lui, et il reçoit à force un cône de frottement 5 qui se bloque sur lui.On notera que la surface extérieure du cane 5 est orientée comme la périphérie du manchon 3, c > est-à-dire avec sommet à droite, et que son angle de conicité est bien plus grand que celui de ladite périphérie et de l'alésage du cône de frottement 5 monté sur elle. Le manchon intérieur 3 dépasse axialement au-delà du cane de frottement 5 en direction du sommet du profil de celui-ci, soit donc vers la droite sur le dessin, sous la forme d'un prolongement tubulaire cylindrique fileté sur lequel se visse un écrou de réglage 6. Celui-ci agit par~l'intermédiaire d'une butée à aiguilles 7 sur une rondelle sphérique élastique 8 dont la grande base vient porter contre la face latérale adjacente d'un moyeu 9 monté sur le cône de frottement 5 et comportant à cet effet un alésage conique prétru au même angle que ce dernier. Ce moyeu, qu'on appellera ci-après cône d'usure, est ainsi maintenu en contact avec le cane 5 sous une force d'application réglable à volonté par l'écrou 6. Sur le moyeu ou cône d'usure est montée une poulie 10 à gorges multiples, fixée sur celui-ci par des goujons vissés 11 du type dit entre cuir et chair". Des courroies, schématisées par le trait 12, relient cette poulie à un moteur électrique 13 qu'on a supposé triphasé. Le moteur 13 est branché en parallèle avec les autres moteurs de l'installation concernée, comme indiqué en 14, et l'ensemble est alimenté par une ligne 15 reliée au réseau 16 à travers un interrupteur 17 susceptible d'être commandé électriquement (par exemple par le moyen d'un électroaimant intérieur). Sur le flasque de l'appareil 1 à partir duquel dépasse l'arbre d'entrée 2, est fixée une équerre 18 qui porte un détecteur électronique 19 propre à émettre un signal de sortie chaque fois que la partie dépassante 4a de la clavette 4 passe en face de lui. De tels détecteurs étant bien connus dans la technique, il est inutile d'en décrire la réalisation. On sait qu'ils peuvent agir par variation de capacité, par effet de courants de Foucault induits au passage dans la pièce mobile (ici la clavette), par voie magnétique ou optique, etc... Quel que soit le genre de détecteur choisi, il émet un signal de sortie sous la forme dtune impulsion à chaque passage de la clavette, c'est-à-dire à chaque tour de l'arbre 2. Les signaux ou impulsions du détecteur 19 sont envoyés par une ligne 20 à un circuit électronique 21 propre à former tachymètre de seuil, c'est-à-dire à envoyer un signal, qu'on appellera ci-après signal de commande, quand la fréquence des signaux ou impulsions du détecteur est inférieure à une valeur déterminée. Ce signal de commande est transmis par une ligne 22 à l'interrupteur 17 de manière à l'actionner à l'ouverture. On ne décrira pas non plus le circuit 21 qui peut être établi de bien des manières connues en Electronique. Ce peut être un compteur qui avance suivant une cadence chronométrique déterminée, mais que le signal du détecteur ramène chaque fois à zéro, ce compteur émettant le signal de commande quand il atteint un compte déterminé auquel il ne doit pas parvenir en marche normale. Ce peut encore être une bascule monos table que le signal de détection ré-enclenche à l'état instable à chaque fois avant que sa période de déclenchement ne se soit écoulée si la fréquence dépasse le seuil fixé, mais qui passe au contraire à l'état stable quand cette fréquence est trop basse. On peut encore imaginer un circuit à condensateur que le signal de détection charge directement ou indirectement et qui se décharge ensuite sur une résistance, le signal de commande étant déclenché par un comparateur approprié quand il arrive au-dessous d'un certain niveau de potentiel. D'autres solutions sont possibles pour tout technicien du domaine intéressé. Le fonctionnement découle des explications qui précèdent. En marche normale les forces de frottement qui apparaissent entre le cône de frottement 5 et le cône d'usure 9 sont suffisantes pour assurer la transmission du couple sans aucun patinage entre la poulie 10 et l'arbre 2. On notera à cet égard qu'en raison du faible angle de conicité entre le manchon intérieur 3 et l'alésage du cône de frottement 5, il apparaît entre ces deux organes un phénomène de coincement exclusif de tout glissement. Par ailleurs la vitesse de l'arbre 2 est telle que la fréquence des signaux de sortie du détecteur 19 est supérieure au seuil du circuit 21. L'interrupteur 17 reste donc fermé. Si le couple résistant de l'arbre 2 dépasse une limite déterminée,le glissement apparaît entre les deux cônes 5 et 9. De ce fait la vitessse de l'arbre 2 diminue et si cette diminution est importante, la fréquence des signaux du détecteur 19 devient inférieure au seuil du circuit 21 qui émet alors son signal de commande et ouvre l'interrupteur 17. Tous les moteurs de l'installation s'arrêtent simultanément. On peut d'ailleurs prévoir que cette ouverture de l'interrupteur 17 provoque l'émission d'un signal d'alarme propre à avertir le personnel de l'incident. I1 est d'ailleurs à noter que dans la plupart des cas pratiques des que l'ensemble 5-9 commence à patiner, l'arbre 2 s1arrste complètement ou presque, de sorte qu'on peut choisir pour le circuit 21 un seuil très bas sans courir le risque que le patinage ne se prolonge induement. Le cane de frottement 5 est préférablement fait en une matière résistant bien à l'usure alors que le cane ou moyeu 9 est établi en une matière plus tendre. De cette manière l'usure apparaît surtout sur ce dernier qui est assez aisément amovible et remplaçable. I1 suffit en effet de démonter l'écrou 6 et les goujons 11 pour le libérer entierement. I1 doit d'aillleurs être entendu que la description qui précede n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend tout d'abord qu'en dépit de l'avantage que comporte la réalisation décrite pour le limiteur du couple que constituent les deux cônes 5 et 9 avec la poulie 10 montée sur eux, l'on pourrait adopter tout autre genre de dispositifs à friction réglable, par exemple à disques multiples serrés par ressorts. Par ailleurs le signal de commande émis par le circuit 21 pourrait actionner plusieurs interrupteurs correspondant aux divers moteurs ou groupes de moteurs de l'installation. Dans certains cas particuliers l'on pourrait prévoir de ne commander ainsi que certains moteurs de celle-ci lorsque par exemple le fait que les autres continuent à tourner ne présente pas d'inconvénient. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité à l'encontre des couples excessifs, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison les éléments suivants dont certains au moins sont connus soit à titre isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ci-après : - un limiteur de couple à friction - un détecteur de vitesse de rotation de l'arbre entraîné par ce limiteur ; - des moyens qui, lorsque cette vitesse tombe au-dessous d'une valeur déterminée, émettent un signal qu'on fait agir à l'ouverture sur le ou les interrupteurs de commande du ou des moteurs de l'installation considérée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur comprend en combinaison les éléments connus ci-après - un organe fixe propre à émettre un signal de détection au passage devant lui d'une pièce fixée à l'arbre entraîné - un circuit qui reçoit ces signaux de détection et qui émet un signal de commande chaque fois que leur fréquence est inférieure à un seuil déterminé. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur de couple à friction est monté sur l'arbre entraîné et porte une poulie propre à être reliée au moteur d'entraînement. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le limiteur de couple comprend en combinaison - un cane de frottement calé sur l'arbre entraîné - un moyeu à alésage conique monté sur ce cône ; - des moyens élastiques portés par l'arbre entraîné et repoussant le moyeu sur le cane de frottement - et des moyens de montage aisément amovible de la poulie sur le moyeu. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le cane de frottement est fait en un matériau résistant à l'usure, tandis que le moyeu est établi en un matériau moins dur de manière à jouer le rôle de cône d'usure. 6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le cône de frottement est monté sur l'arbre entraîné par l'intermédiaire d'un manchon à très faible angle de cône sur lequel il est fixé par coincement, ce manchon inférieur étant luimême claveté-sur l'arbre et la clavette se prolongeant axialement pour constituer la pièce tournante du détecteur de vitesse. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon intérieur se prolonge par une partie sur laquelle sont montés les moyens élastiques repoussant le moyeu sur le cane de frottement. 8. Dispositif suivant la revendication 7, dans lequel les moyens élastiques repoussant le moyeu sur le cône de frottement sont constitués par un écrou agissant sur une rondelle sphérique propre à former ressort, caractérisé en ce qu'entre l'écrou vissé sur le prolongement du manchon intérieur et la rondelle qui porte contre le moyeu est interposée une butée à aiguilles.