Brevet FR2533635A1 — publié le 19840330

L'invention a trait aux machines de levage et de manutention de charges, plus communément connues sous le nom de grues. Afin de mieux comprendre l'objet de la présente invention, il est utile de rappeler qu'un corps lourd, qui se trouve à une certaine hauteur au dessus du sol, a une aptitude à accomplir un certain travail: aptitude qu'il ne possède pas lorsqu'il repose sur le sol. Le poids de ce corps représente alors une force développant une énergie dite potentielle fournie par l'énergie due au champ de gravitation terrestre. Si n est la masse du corps, h la distance au sol, g l'accélération de là pesanteur, j'énergie potentielle due à la force représentée par le poids est donné par la formule E = n.g.h. Aussi, lorsqu'une charge est suspendue aux moyens de levage d'une grue (moyen de levage se présentant souvent sous la forme d'un crochet), le poids de cette charge exerce donc sur le crochet une force qui développe une certaine énergie potentielle non utilisée. Partant de cette constatation, le demandeur a imagine de récupérer cette énergie en interposant entre la charge et le crochet de levage de cette er- nière, un accumulateur de pression destiné à emmagasiner une partie de cette énergie potentielle et de la restituer, après transformation, sous forme d'une énergie mécanique. Connaissant les problèmes de préhension des charges reposant généralement sur le sol, le demandeur a complété ce procédé en restituant l'énergie mécanique emmagasinée auxdits moyens de préhension de ces charges. On comprend dès lors que 11 énergie potentielle récupérée et transformée par ce procédé est considérable en tenant compte que le poids de la charge soulevée par le crochet d'une grue et qui résulte de l'action de la pesanteur sur les molécules de ladite charge, est important et exige du crochet un effort proportionnel pour la soutenir. Une partie de cette énergie sera suffisante pour actionner les moyens de préhension da la charge et pour améliorer notablement les conditions de sécurité de ladite préhension. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de récupération évoqué ci-dessus. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il est constitué de deux pompes à piston : l'une, travaillant en compression, est calée entre les moyens de levage et de préhension de la charge et l'autre, travaillant en extension et dont le réservoir est en communication avec celui de la première par l'intermédiaire d'un accumulateur de pression, de préférence oléopneumatique, commande les déplacements de alors gane mobile des susdits moyens de préhension de la charge.Ainsi: - la première pompe dite hydraulique transforme l'énergie potentielle de la charge soutenue parles moyens de levage en une énergie hydraulique, - l'accumulateur de pression dit oléopneumatique transforme l'énergie hydraulique de la première pompe en une énergie pneumatique qu'il fournit à la deuxième pompe dite pneumatique, - cette dernière transforme l'énergie pneumatique revue par le susdit accumulateur en une énergie mécanique qu'elle transmet à l'organe mobile des susdits moyens de préhension de la charge. Un distributeur judicieusement installé sur le circuit pneumatique reliant l'accumulateur à la deuxième pompe permet d'actionner ou non le piston de cette dernière et, par voie de conséquence, de commander le fonctionnement des susdits moyens de préhension. D'autres caractéristiques et d'autres avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit donnant, à titre d'exemple non limitatif, divers modes de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention. Cette description est annexee de dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un premier mode de réalisation de ce dispositif, - La figure 2 est une vue en coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation de ce dispositif. Seul le crochet 1 d'une grue de conception classique a été représenté sur les dessins des figures 1 et 2, ceci afin de mieux mettre en relief les caractéristiques fondamentales des dispositifs I et II permettant de récupérer l'énergie potentielle développée par les charges qui sont généralement soulevées par ce crochet 1. Le dispositif I, illustré à la figure 1 et destiné au levage et à la manutention d'objets plats telles que des tôles référencées T, comprend une pompe hydraulique 2 dont le réservoir 2 est associé à une manille 3 per a mettant l'accrochage amovible du dispositif I à l'intérieur du crochet 1. Le piston 2b est, quant à lui, solidaire à la branche fixe 4 d'une pince 4 dont la deuxième branche articulée 4b et agissant en ciseaux avec la première branche 4 permet, de serrer entre-elles la susdite tôle T. La commande de a l'articulation de la branche 4b autour d'un axe support 4 monté sur la bran che fixe 4 (les développements de cette articulation sont symbolisés par la a flèche à double sens A1) s' opère au moyen d'une deuxième pompe pneumatique 5. Le réservoir 5 de cette dernière est solidaire à l'ensemble - piston 2bs a branche fixe 4 - et la tige-support du piston 5b est associée au moyen d'une a deuxième articulation (les mouvements de cette articulation sont symbolisés par la flèche à double sens A2) opérée autour d'un axe support 6 monté à l'extrémité d'une pièce 4,b rapportée à la branche mobile 4b. Ainsi, les déplacements du piston 5b dans le réservoir 5 de la pompe a pneumatique 5 commandent l'articulation (flèche A1) de la branche mobile 4b autour de son axe-support 4 . Lorsque le déplacement du piston 5b dans le c réservoir 5 est ascendant, la branche 4b assure un serrage de la t3le T a contre la branche fixe 4 et lorsque le déplacement dudit piston est descen a dant, la branche mobile 4b relâche son emprise et libère la tôle T. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux réservoirs 2 et 5 des pompes 2 et 5 sont mis en communication par a a l'intermédiaire d'un accumulateur de pression oléopneumatique 7 et par un distributeur 8. Ce dernier, installé sur le circuit d'admission d'air de la pompe 5, est commandé manuellement par l'utilisateur du dispositif I lorsque celui-ci souhaite actionner le serrage des deux branches de la pince 4 sur une tôle T. La présence de cet accumulateur oléopneumatique 7 permet d'une part, de transformer l'énergie hydraulique fournie par la pompe 2 en une énergie pneumatique qu'elle communique à la pompe 5, et d'autre part, de former un matelas amortisseur élastique. En effet le piston 2b de la pompe 2 se déplace généralement d'un mouvement inégal sous l'effet de l'intensité du poids de la charge (la tôle T pèse généralement plusieurs tonnes) de sorte que les masses liquides sont soumises à des accélérations et a des forces d'inertie qui peuvent provoquer des surpressions ou des dépressions successivesX entralnant des conséquences dommageables dans le circuit hydraulique (rupture, éclatement, etc...) : ce phénomène est plus connu sous l'appellation de "coup de bélier". Le fonctionnement du dispositif I est simple et le suivant Lorsque le crochet 1 soulève une tôle T pincée entre les deux branches 4a et 4b de la pince 4, le piston 2b de la pompe 2 se déplace alors à l'intE- rieur du réservoir 2 sous l'effet du poids de la tôle T et provoque un re a foulement du liquide du réservoir de la pompe vers l'accumulateur 7. Ce dernier emmagasine cette énergie hydraulique et la transforme en énergie pneumatique qu'il transmet à la pompe 5 lorsque le distributeur 8 est actionné pour ouvrir le circuit correspondant.L'admission d'air dans le réservoir 5 a de cette pompe 5 provoque alors un déplacement ascendant du piston 5b lequel déplacement rectiligne vertical est transformé au moyen des deux articula tions A1 et A2 pour assurer le rapprochement des deux branches 4 et 4b de la a b pince 4 et le pincement de la tôle T entre celles-ci I1 va de soi que ce dispositif I de récupération d'énergie a été repré senté et décrit dans sa forme la plus élémentaire, ignorant les accessoires9 tels les bagues de guidage et d'étanchéité, les clapets anti-retour, les soupapes, etc... qui seront judicieusement adaptés par un homme de métier. De même, des accesssires peuvent être adaptés sur ce dispositif tels par exemple un voyant lumineux signalant que l'accumulateur 7 est "gonflé" et prêt à fonctionner ou encore un organe de sécurité 9 interdisant le passage des mains de l'utilisateur entre les branches 4 et 4 de la pince 4. a b Le dessin de la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation d'un dispositif II de récuperation d'énergie, conforme à l'invention. Sur ce dessin, les mêmes éléments principaux du dispositif I qui se retrouvent dans ce dispositif II ont été affectés des mimes références numeriques et ne seront donc pas à nouveau décrits ci-après. Dans ce dispositif II, quelques aménagements ont été apportés dans la configuration des moyens de préhension adaptés au levage et à la manutention de bobines référencées B, tout en respectant l'idée générale de l'invention à des fins de récupération de l'énergie potentielle due à la force représentée par le poids d'une bobine B. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens de préhension de la bobine B actionnés par la pompe 5 sont constitués d'une part, par le prolongement 5' du réservoir 5 de ladite pompe servant ainsi a a d'élément de guidage à l'intérieur de l'orifice central de la bobine B, et d'autre part, par des ergots 10 et 10 venant s'introduire dans des orifices a b correspondant 11a et 11b ménagés dans la paroi du prolongement 5'a du réser voir 5a. Les ergots 10a et 10b s'engagent à l'intérieur des orifices 11a et 11 selon des déplacements illustrés par les flèches F et Fb et sont action h a b nés sous l'effet de la poussée du piston 5b dont l'extrémité sortante du réservoir 5 est préformée à cet effet selon une forme conique. Les ergots a 10a et 10b saillant de l'élément de guidage 51a assurent le maintien de la bobine B sur ce dernier. 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 d'exécution, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVNDI CATI ONS 1. Procédé de récupération de l'énergie développée par une machine de levage et de manutention comportant notamment des moyens de levage d'une charge, CARACTERISE EN CE-QU'il consiste à interposer entre la charge et les moyens de levage de cette dernière, un accumulateur de pression destiné- à emmagasiner une partie de l'énergie potentielle due à la force exercez par le poids de la charge et appliquée aux susdits moyens de levage, pour la restituer après transformation, sous forme d'énergie mécanique. 2. Procédé de récupération selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QUE l'énergie emmagasinée dans le susdit accumulateur de pression est restituée sous forme mécanique à des moyens de préhension de la charge. 3. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le-procédé de récupération selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué de deux pompes à piston : l'une, travaillant en compression, est calée entre les deux moyens de levage et de préhension de la charge et l'autre, travaillant en extension et dont le réservoir est en communication avec celui de la première par l'intermédiaire d'un accumulateur de pression, commande les déplacements de l'organe mobile des susdits moyens due préhension. 4. Dispositif selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le réservoir de la première pompe hydraulique est associé aux moyens de levage de la charge alors que le piston est associé à à'organe fixe des moyens de préhension de cette dernière. S. Dispositif selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit accumulateur de pression est un accumulateur oleopneumatique en liaison pour le circuit hydraulique avec le réservoir de la première pompe qui est hydraulique et calée entre les moyens de levage et de préhension de la charge et, pour le circuit pneumatique, avec le réservoir de la deuxième pompe qui est pneumatique et qui commande les déplacements de l'organe mobile des susdits moyens de préhension. 6. Dispositif selon les revendications 3 et 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le réservoir de la deuxième pompe pneumatique est associé à ltorgane fixe des moyens de préhension de la charge alors que son piston coopère-avec ltor- gane mobile de ces derniers. 7. Dispositif selon les revendications 3 et 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le circuit pneumatique du susdit accumulateur de pression en communication avec le réservoir de la deuxième pompe pneumatique est équipée d'un distributeur assurant l'ouverture et/ou la fermeture dudit circuit pneumatique. 8. Dispositif selon les revendications 3 à 7 prises ensemble et dans lequel la charge est un objet plat telles que des tôles, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de préhension de la charge à lever et à manutentionner sont constitués par une pince à deux branches articulées agissant en ciseaux pour serrer entre elles ladite charge : une des branches est solidaire au piston de la première pompe hydraulique et au réservoir de la deuxième pompe pneumatique alors que la seconde branche, mobile par rapport à la première, est articulée sous l'action des développements du piston de la deuxième pompe avec lequel il coopère. 9. Dispositif selon les revendications 3 à 7 prises ensemble et dans lequel la charge est une bobine, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de préhension de la charge à lever et à manutentionner sont constitués d'une part, par le prolongement du réservoir de la deuxième pompe pneumatique servant d'élément de guidage dans l'orifice central de la bobine et d'autre part, par des ergots actionnés par le prolongement conique du piston de la même pompe pour s'engager de manière diamétralement opposée à travers le susdit élément de guidage. 10. Dispositif selon les revendications 3 et 4 et dans lequel les moyens de levage sont constitués par un crochet, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend une manille solidaire au réservoir de la première pompe hydraulique pour adapter de manière amovible l'ensemble du dispositif aux susdits moyens de levage.