Brevet FR2546410A1 — publié le 19841130

X O L'invention concerne un dispositif destiné à être utilisé pour la descente contrôlée à partir par exemple des étages les plus élevés d'immeubles en cas d'incendie ou autres cas d'urgence, la personne évacuée étant suspendue à une corde ou à des moyens équivalents Plus spécifiquement, l'invention concerne un ralentisseur de descente utilisant le principe de la conversion de l'énergie dynamique en chaleur par induction magnétique de courants de Foucault en vue de freiner la descente de la personne évacuée ou en danger. La plupart des ralentisseurs suggérés ou utilisés jusqu'ici en vue de fournir une réponse à ce problème se sont basés sur la conversion par friction de l'énergie dynamique en énergie thermique Les ralentisseurs connus de ce type développent difficilement une chaleur constante et donc une force de freinage constante En outre, peu d'entre eux conviennent à une évacuation à partir de hauteurs considérables au-dessus du sol, comme c'est le cas pour les étages élevés d'immeubles à nombreux étages En raison de ces limites présentées par les ralentisseurs à friction classiques et du fait du nombre croissant de vies humaines perdues dans des incendies s'étant déclarés dans des immeubles à nombreux étages, on a attendu l'arrivée d'un dispositif plus fiable se basant sur un principe de fonctionnement totalement différent. Certains véhicules motorisés de grandes dimensions sont équipés à l'heure actuelle de ralentisseurs à courants de Foucault constituant l'un des freins auxiliaires qui viennent s'ajouter, avec les freins d'échappement ou analogues, au frein de service principal Un ralentisseur a courants de Foucault dont le diamètre est d'environ 50 centimètres et qui peut développer un couple de freinage pouvant atteindre 90 kilogrammètres est actuellement utilisé sur les gros camions et sur les grosses remorques Il en ressort à l'évidence qu'un ralentisseur à courants de Foucault peut être utilisé pour contrôler la descente d'êtres humains La puissance engendrée par un homme pesant 00 kilogrammes quand il descend 100 mètres à la vitesse de 1,3 mètre à la seconde n'est que de 1270 watts environ. Cependant, les ralentisseurs à courants de Foucault qui sont utilisés dans les véhicules motorisés ont besoin de subir certaines modifications de base si on veut les utiliser dans le but considéré ici Le problème le plus important vient de l'utilisation d'électro-aimants dans les ralentisseurs de véhicules motorisés pour induire des courants de Foucault, ce qui rend les ralentisseurs lourds, volumineux et coûteux L'utilisation d'électro-aimants est une nécessité dans les ralentisseurs de véhicules motorisés du fait qu'il faut pouvoir éliminer ou contrôler de toute autre manière la force de freinage Mais quand il s'agit de ralentisseurs de descente, il est inutile que l'on puisse éliminer ou commander volontairement de toute autre manière la force de freinage, La présente invention crée un nouveau ralentisseur à courants de Foucault de construction compacte, légère et peu coûteuse, susceptible de fournir de façon stable la force de freinage qui est nécessaire à la descente en toute sécurité d'une personne en danger à partir de hauteurs considérables au-dessus du sol, sans que la personne en danger ait à effectuer des manipulations pendant la descente. Résumé brièvement, le ralentisseur de descente selon l'invention comprend un rouleau dérouleur monté de façon rotative dans un châssis et destiné à dérouler une corde ou tout autre élément flexible allongé de ce type Un rotor en un matériau électriquement conducteur qui est entraîné par l'intermédiaire de moyens démultiplicateurs à une vitesse accrue en réponse à la rotation du rouleau dérouleur est également monté de façon rotative sur le châssis Ce dernier comprend des moyens à aimants permanents fixés sur lui à proximité immédiate du rotor pour induire des courants de Foucault dans ce dernier quand il tourne L'une des extrémités de la corde est ancrée au rouleau dérouleur La personne en danger peut accrocher ou fixer de toute autre manière l'autre extrémité de la corde à un objet fixe de l'immeuble convenant à cet effet, se fixer elle-même au moyen d'un harnais ou de toute autre manière au châssis du ralentisseur, puis se lancer dans le vide avec le ralentisseur Ce dernier freine alors la descente de la personne en danger, l'énergie de rotation du rouleau dérouleur étant convertie en chaleur par les courants de Foucault induits dans le rotor qui tourne dans le champ magnétique créé par les moyens à aimants permanents L'une des caractéristiques les plus marquées de l'invention réside dans l'utilisation d'un ou de plusieurs aimants permanents à la place des électro-aimants utilisés dans les ralentisseurs à courants de Foucault de véhicules automobiles, du fait que la seule chose que doit fournir un ralentisseur de descente est une force de freinage constante plutôt que variable Combinée à la grande quantité d'énergie qui est dissipée thermiquement par unité de poids du dispositif, cette caractéristique rend le ralentisseur de descente de l'invention extrêmement simple et peu coûteux, de dimensions réduites et très portatif, et tout ceci bien qu'il soit de fonctionnement fiable Le dispositif assure une descente sûre de la personne en danger selon une vitesse constante dépendant de son propre poids. Les moyens démultiplicateurs qui comprennent de préférence un train d'engrenages planétaires et des engrenages additionnels, sont calculés de manière que le rotor tourne à une vitesse fortement démultipliée en réponse à la rotation du rouleau dérouleur En conséquence, au début de la descente, le rotor agit en tant que frein à inertie de façon à retarder encore plus la descente La frayeur ressentie par la personne en danger est donc beaucoup moins forte que celle provoquée par d'autres types de dispositifs. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor est muni de moyens permettant de dissiper efficacement la chaleur engendrée dans celui-ci par les courants de Foucault Le fait que l'on évite ainsi une accumulation de chaleur rend le ralentisseur apte à être utilisé pour des chutes de très longue durée, comme dans le cas o l'on s'échappe d'étages élevés d'immeubles à nombreux étages. Les caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, et d'autres encore, ainsi que la manière de les mettre en oeuvre, apparaîtront plus clairement et l'invention elle-même sera mieux comprise après étude de la description qui suit et des revendications annexées, en référence au dessin en annexe montrant un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une coupe axiale d'une forme préférée du ralentisseur de descente à courants de Foucault mettant en oeuvre les principes de l'invention, la figure 2 est une coupe partielle du ralentisseur de descente selon la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 est une vue en élévation frontale d'un exemple des moyens à aimants permanents du ralentisseur de descente de la figure 1, la figure 4 est une vue similaire d'un autre exemple de moyens à aimants permanents utilisés-dans le ralentisseur de descente de la figure 1. L'organisation générale du ralentisseur de descente à courants de Foucault selon l'invention apparaîtra clairement à l'examen de la figure 1 Dans ses grandes lignes, il comprend 1 un châssis 10, 2 un rouleau dérouleur 12 monté de façon rotative sur le châssis et comportant toute longueur voulue de corde ou d'un élément flexible allongé 14 de ce type, enroulé sur lui, 3 un rotor 16 en un matériau électriquement conducteur montré fixé sur une face d'un disque porteur 18 supporté par le châssis 10 de manière à tourner coaxialement avec le rouleau dérouleur 12, 4 des moyens à engrenages démultiplicateurs 20 transmettant la rotation du rouleau dérouleur 12 au disque porteur 18, et des moyens à aimants permanents 22 disposés annulairement et fixés sur le châssis 10 face au rotor 16. Le châssis 10 est représenté ici sous la forme de deux disques 24 à alésage central et couplés coaxialement, avec un espacement entre eux, par plusieurs éléments de liaison 26 Le rouleau dérouleur 12, qui comporte une paire de joues 28, est supporté de façon rotative entre la paire de disques 24 du châssis d'une manière que l'on va décrire Une extrémité-de la corde 14 qui est enroulée sur le rouleau dérouleur 12 est fermement ancrée à ce dernier de toute manière appropriée Il est supposé que l'autre extrémité de la corde 14 comprend un crochet, une attache par enclenchement ou analogue, qui n'est pas représenté, fixé à cette corde et destiné à être rattaché à un objet externe fixe quelconque quand on utilise ce ralentisseur de descente. La rotation du rouleau dérouleur 12 est transmise au disque porteur 18 par les moyens à engrenages démultiplicateurs 20 comprenant un train d'engrenages satellites désigné dans son ensemble en 30 Le train d'engrenages satellites comprend: 1 un élément porteur d'engrenages satellites 32 monté de façon rotative sur le châssis 10 et disposé concentriquement à l'intérieur du rouleau dérouleur 12, 2 un ou plusieurs engrenages satellites 34, de préférence au nombre de trois, dont chacun est monté de façon fixe sur un arbre 36 qui est monté de façon rotative dans des paliers 38 dans une position excentrée sur l'élément porteur 32, 3 une couronne ou engrenage annulaire à denture interne 40 fixé en 42 à l'un des disques 24 du châssis et concentriquement à l'élément porteur 32, et engrenant avec les engrenages satellites 34, et 4 un engrenage planétaire 34 monté de façon rotative sur le châssis 10 par des paliers à manchon 46 et disposé concentriquement à l'intérieur de l'élément porteur 32 en vue d'engrener avec les engrenages satellites 34. Dans le mode de réalisation illustré, l'élément porteur 32 du train d'engrenages satellites 30 est fixé de façon coulissante dans un creux 48 défini axialement au travers du rouleau dérouleur 12 de manière que l'élément porteur d'engrenages satellites et le rouleau dérouleur puissent tourner l'un par rapport à l'autre Cependant, comme on le verra aux figures 1 et 2, un embrayage à sens unique 50 est prévu entre le rouleau dérouleur 12 et l'élément porteur 32 pour permettre la transmission du couple du premier au second seulement dans le sens du déroulement de la corde 14 du rouleau dérouleur L'embrayage à sens unique 50 comprend un cliquet 52 supporté de façon pivotante sur l'élément porteur d'engrenages satellites 32 par une vis à tête fraisée plate 54 Un ressort de compression 56 exerce son action entre l'élément porteur 32 et le cliquet 52 de façon à solliciter ce dernier pour l'introduire dans une encoche 58 du rouleau dérouleur 12 Comme il est normalement engagé dans l'encoche 58, le cliquet 52 transmet à l'élément porteur d'engrenages satellites 32 la rotation du rouleau dérouleur 12 quand la corde 14 en est déroulée Le rouleau dérouleur 12 est libre de tourner en sens inverse par rapport à l'élément porteur d'engrenages satellites 32, quand il s'agit par exemple de ré-enrouler la corde 14 Plusieurs vis à tête comme montré en 60 à la figure 2 servent à éviter un déplacement axial relatif du rouleau dérouleur 12 et de l'élément porteur d'engrenages satellites 32. On voit par ce qui précède que le train d'engrenages satellites 30 transmet par la couronne fixe 40 la rotation du rouleau dérouleur 12 à l'engrenage planétaire 44 dans le sens du déroulement Les moyens a engrenages démultiplicateurs 20 comprennent un engrenage additionnel 62 qui augmente la vitesse de rotation de l'engrenage planétaire 44 avant de transmettre sa rotation au disque porteur 18 supportant le rotor 16. L'engrenage additionnel 62 qui a été mentionné comprend un premier engrenage d'entratnement 64 d'un seul tenant avec l'engrenage planétaire 44 L'engrenage d'entraînement 64 est en prise avec un premier engrenage ou pignon entraîné 66 qui est monté de façon non rotative sur un arbre excentré 68 L'une des extrémités de cet arbre excentré est montée dans un palier 70 de l'un des disques 24 du châssis L'autre extrémité de l'arbre excentré 68 est montée dans un autre palier 72 d'une plaque de support 74 fixée au châssis 10 Le premier engrenage entraîné 66 a un diamètre très inférieur à celui du premier engrenage entraîné 64 Sur l'arbre excentré 68 est également monté rigidement un second engrenage d'entraînement 76 qui est en prise avec un second engrenage ou pignon entraîné 78 monté de façon non rotative sur un arbre central 80 traversant de façon rotative un alésage axial 82 pratiqué dans le corps d'un seul tenant constitué par l'engrenage planétaire 44 et le premier engrenage d'entraînement 64 Le second engrenage entraîné 78 est de diamètre plus faible que le second engrenage d'entraînement 76 L'arbre central 80 a l'une de ses extrémités montée dans un palier 84 sur la plaque de support 74 Ainsi, l'engrenage démultiplicateur 62 provoque la rotation de l'arbre central à une vitesse supérieure en réponse à la rotation de l'engrenage planétaire 44. A l'autre extrémité de l'arbre central 80 est monté rigidement un moyeu 86 sur lequel le disque porteur 18 est fixé coaxialement, par exemple par des vis 88 Le disque porteur 18 supporte concentriquement le rotor 16, qui est représenté sous f orme d'un anneau plat de même diamètre externe que le disque porteur, sur sa face dirigée vers les moyens à aimants permanents 22 prévus sur la surface externe de l'un des éléments 24 du châssis De préférence, le rotor 16 est réalisé en cuivre, et le disque porteur 18 en fer. Les moyens à aimants permanents 22 destinés à induire les courants de Foucault dans le rotor 16 peuvent se présenter-selon l'une des deux formes préférées montrées aux figures 3 et 4 Les moyens à aimants permanents 22 montrés à la figure 3 comprennent un aimant permanent annulaire 90 collé ou fixé de toute autre manière sur un anneau plat en fer 92 Cet anneau en fer est fixé de façon appropriée à l'un des disques 24 du châssis, l'aimant permanent 90 étant concentriquement face au rotor 16 En pratique, l'aimant permanent peut être un anneau en ferrite ayant été aimanté par exemple par un bobinage d'aimantation pour déterminer les pôles actifs qui sont alternativement nord et sud, désignés respectivement en N et S, et destinés à agir sur le rotor 16. L'autre exemple des moyens à aimants permanents 22 montré à la figure 4 comprend une rangée annulaire d'aimants permanents discrets 94 collés ou fixés de toute autre manière sur l'anneau de fer plat 92 Cet anneau de fer étant fixé à l'un des disques 24 du châssis, la rangée annulaire d'aimants permanents 94 est également concentrique et face au rotor 16 Les pôles actifs nord et sud N et S de ces aimants permanents sont également disposés alternativement de manière à agir sur le rotor 16 Les aimants permanents 94 peuvent être des éléments en f errite disponibles dans le commerce, dont chacun a une dimension comprise entre dix et vingt cinq millimètres Le mode de réalisation illustré utilise vingt aimants en ferrite de ce type selon des espacements angulaires constants. Si l'on revient à la figure 1, lorsque le rotor 16 tourne dans le champ magnétique créé par les moyens à aimants permanents 22 selon la configuration des figures 3 ou 4, des courants de Foucault sont induits dans le rotor et engendrent de la chaleur Quand on utilise le ou les éléments en ferrite du ralentisseur à courants de Foucault de la présente invention, on a constaté que la densité du flux diminuait jusqu'à vingt pour cent pour chaque augmentation de température de 1000 C En conséquence, si le ralentisseur n'était pas équipé de moyens pour dissiper efficacement la chaleur engendrée par le rotor en rotation, sa capacité de freinage diminuerait graduellement pendant la descente de la personne en danger, ce qui fait que cette dernière pourrait être blessée en arrivant au sol après une longue chute. Le mode de réalisation illustré évite totalement cette possibilité en prévoyant deux jeux d'ailettes de radiateur 96 et 98 disposées radialement sur les surfaces opposées du disque porteur 18 de manière à augmenter son aire de surface totale Les ailettes 96 du premier jeu qui sont disposées sur le côté du disque porteur 18 qui, à l'opposé des moyens à aimants permanents 22, s'étendent pratiquement sur la totalité du rayon du disque porteur 18 Les ailettes 98 du second jeu sont plus courtes et disposées radialement à l'intérieur du rotor 16 Tournant avec le disque porteur 18, les ailettes 96 et 98 dissipe efficacement dans l'air la chaleur engendrée dans le rotor 16 par les courants de Foucault qui y sont induits On préfère prévoir des ailettes de radiateur 96 et 98 sur les deux côtés du disque porteur 18, comme dans ce mode de réalisations plutôt que sur un côté seulement, car le disque porteur est alors bien moins susceptible de gauchissement quand on l'utilise. Quand on utilise le ralentisseur de descente à courants de Foucault constitué de la manière décrite dans ce qui précède, la personne en danger fixe le crochet, ou l'attache par enclenchement ou analogue, non représenté, de l'extrémité libre de la corde 14 à un objet immobile quelconque de l'immeuble ou analogue d'o il va s'échapper En outre, il endosse une sangle ou un harnais préparé séparément et il le relie au ralentisseur de descente Pour permettre une connexion facile avec la sangle ou le harnais, le ralentisseur de descente comprend une plaque de connexion 100 comportant un alésage 102 sur l'un des éléments de liaison 26 de son châssis 10 La personne en danger relie la sangle ou le harnais à la plaque de connexion alésée au moyen d'un crochet, d'une attache à enclenchement ou analogue. La personne en danger se lance alors dans le vide avec le ralentisseur de descente Le rouleau dérouleur 12 tourne et déroule la corde 14 sous le poids de la personne Les moyens à engrenages démultiplicateurs 20 qui comprennent le train d'engrenages satellites et l'engrenage additionnel 62 transmettent la rotation du rouleau dérouleur 12 au disque porteur 18, ce qui provoque sa rotation de même que celle du rotor électro-conducteur 16 Les courants de Foucault qui sont de ce fait induits dans le rotor en rotation 16 par les aimants permanents 22 convertissent l'énergie dynamique du rouleau dérouleur 12 en chaleur qui est efficacement dissipée dans l'air par les ailettes de radiateur 96 et 98 Le ralentisseur à courants de Foucault freine ainsi la descente de la personne en danger, et assure son arrivée en toute sécurité sur le sol. REVENDICATIONS 1 Ralentisseur à courants de Foucault destiné à une évacuation de secours, par exemple depuis les étages les plus élevés d'un immeuble, caractérisé en ce qu'un rouleau dérouleur ( 12) est monté de façon rotative sur un châssis ( 10) pour dérouler un élément flexible allongé ( 14), en ce que la rotation du rouleau dérouleur est transmise à un rotor ( 16) en un matériau électriquement conducteur, également monté de façon rotative sur le châssis ( 10), par l'intermédiaire de moyens démultiplicateurs ( 20) qui font tourner le rotor à une vitesse accrue en rénonse à la rotation du rouleau dérouleur, et en ce que des moyens à aimants permanents ( 22) sont montés de façon fixe sur le châssis au voisinage immédiat du rotor ( 16) pour induire des courants de Foucault dans ce dernier quand il tourne, de façon que l'énergie du rouleau dérouleur ( 12) qui tourne soit convertie en chaleur par les courants de Foucault. 2 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor ( 16) comprend plusieurs ailettes de radiateur ( 96, 98) en vue de dissiper la chaleur émise par les courants de Foucault induits dans ce rotor. 3 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor ( 16) se présente sous la forme d'un anneau plat fixé concentriquement à l'une des surfaces opposées d'un disque porteur ( 18) monté de façon rotative sur le châssis ( 10). 4 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque porteur ( 18) comprend plusieurs ailettes de radiateur ( 96, 98) constituées sur ses surfaces opposées en vue de dissiper la chaleur émise par les courants de Foucault induits dans le rotor ( 16). Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens à aimants permanents ( 22) sont disposés de façon généralement annulaire et concentriquement face au rotor ( 16). 6 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens à aimants permanents ( 22) comprennent un unique aimant permanent annulaire ( 90) disposé concentriquement au rotor ( 16), l'aimant permanent comprenant des pôles actifs nord et sud disposés alternativement sur lui pour agir sur le rotor. 7 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens à aimants permanents ( 22) comprennent une rangée annulaire d'aimants permanents discrets ( 94) disposés concentriquement au rotor ( 16), les aimants permanents comprenant des pôles actifs nord et sud disposés alternativement de façon à agir sur le rotor. 8 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens à engrenages démultiplicateurs ( 20) comprennent un train d'engrenages satellites ( 30) comportant un élément porteur d'engrenages satellites ( 32) monté de façon rotative sur le châssis ( 10) et concentriquement au rouleau dérouleur ( 12) de manière à tourner simultanément avec ce dernier au moins dans le sens du déroulement de l'élément flexible allongé ( 14), au moins un engrenage satellite ( 34) monté de façon rotative sur l'élément porteur ( 16) et excentriquement par rapport à celui-ci, un engrenage annulaire ( 40) monté de façon fixe sur le châssis et concentriquement à l'élément satellite porteur et engrenant avec l'engrenage satellite, et un engrenage planétaire ( 44) monté de façon rotative sur le châssis et concentriquement à l'élément satellite porteur et engrenant avec l'engrenage satellite, la rotation de l'engrenage planétaire étant transmise au rotor ( 16). 9 Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens à engrenages démultiplicateurs ( 20) comprennent en outre un premier engrenage d'entraînement ( 64) pouvant tourner avec l'engrenage planétaire ( 44) du train d'engrenages satellites ( 30), un premier engrenage entratné ( 66) engrenant avec le premier engrenage d'entraînement, le premier engrenage entramné étant de diamètre plus faible que le premier engrenage d'entraînement, un second engrenage d'entraînement ( 76) pouvant tourner avec le premier engrenage entraîné, le second engrenage d'entraînement étant de diamètre supérieur à celui du premier engrenage entraîné, et un second engrenage entraîné ( 78) engrenant avec le second engrenage d'entratnement et couplé coaxialement au rotor ( 16) de manière à tourner simultanément avec lui, le second engrenage entraîné étant de plus petit diamètre que le second engrenage d'entrainement. Ralentisseur à courants de Foucault selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un embrayage à sens unique ( 50) est prévu entre le rouleau dérouleur ( 12) et un élément porteur ( 32) du train d'engrenages satellites ( 30) pour transmettre à l'élément porteur d'engrenages satellites la rotation du rouleau dérouleur seulement dans le sens du déroulement de l'élément flexible allongé ( 14).