Brevet FR2546249A1 — publié le 19841123

1, Accouplement hydraulique. L'invention concerne un accouplement hy- draulique en vue de transmettre un moment de rota- tion dans des extrémités d'arbres coaxiales, en par- ticulier, en vue de l'utiliser dans des machines de travail dans la construction des tunnels et les ex- ploitations minières souterraines, cet accouplement comportant un compartiment de travail rempli d'un liquide de fonctionnement, ainsi qu'une chambre de ralentissement devant être reliée-à ce compartiment et dont le remplissage et le vidage ont lieu à l'in- tervention d'organes de réglage. De tels accouplements hydrauliques sont utilisés, en particulier, dans la construction des tunnels et les exploitations minières souterraines o de très hautes puissances de commande sont néces- aires et o, en même temps, l'alimentation en éner- gie électrique est faible Fréquemment, après des périodes d'arrêt prolongées, les bandes transporteuses de taille ne peuvent être que difficilement remises en marche car, par suite de la chute ultérieure du charbon et des roches encaissantes, ainsi que par suite de la prise en masse du charbon humide, la bande à chaîne peut se bloquer Dans ce cas, la-bande trans- porteuse de taille doit être vidée manuellement pour pouvoir ensuite redémarrer et y recharger ensuite le produit enlevé Il en résulte d'importantes per- tes de production indépendamment du fait que, lors- qu'on vide le transporteur, le personnel de la taille est mis en danger par la chute du charbon - Dans les bandes transporteuses de taille, on utilise des accouplements hydrauliques à remplis- sage constant avec une chambre préalable ou des accou- plements hydrauliques commandés par soupapes dans les ari porte Irs à:ourro e ezr caoutzhouc,;te même -qu ? 54/6249 dus accouplements hydrauliques à remplissage constant avec chambre préalable. De tels accouplements hydrauliques doivent être remplis et dimensionnés avec précision Néan- r-oins, ils ne peuvent s'adapter à des conditions -.pératoires 2 harngeantes pour le démarrage difficile/ doux et en même temps pour le fonctionnement continu. Les accouplements hydrauliques réglables connus comportant, par exemple, un tube de puisage nécessitent des frais élevés et ne sont pas appro- priés, en particulier, pour être utilisés sur des transporteurs de taille et des installations à cour- roie par suite de l'important encombrement requis. L'objet à la base de l'invention est de perfectionner des accouplements hydrauliques de telle sorte qu'avec un faible encombrement, ils puissent toujours introduire la force de décollement maximum possible dans la bande à chaîne du transporteur. Suivant l'invention, on réalise cet objet du fait que les organes deréglage disposés entre le compartiment de travail et la chambre de ralentis- sement sont réalisés sous forme d'organes de réglage actifs. Dans un accouplement hydraulique ainsi réa- lisé, avec un faible encombrement, le remplissage ou le vidage du compartiment de travail peut être réglé en fonction des conditions chaque fois exis- tantes On obtient un accouplement hydraulique simple réglé par soupapes qui, contrairement aux 3 C accouplements hydrauliques connus commandés par la force centrifuge, n'ont aucune quantité de remplis- sage optimale, mais plutôt un domaine optimum de :quantités de remplissage Les limites de ce domaine sont fixées suivant le cas d'application ou de mise -: serv c, garant Lssant ainsi que, même en Mas de pertes par fuites ou en présence d'une quantité de remplissage imprécise, la force de décollement maxi- mum possible peut être introduite-constamment, dans de larges limites, dans la bande à chaîne du trans- porteur ou, lors de l'utilisation dans des transpor- teurs à courroie, le moment de rotation peut être introduit à un niveau défini pour le démarrage doux. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les organes de réglage actifs sont des soupapes, des tiroirs ou des tiroirs -rotatifs réglés Ces organes de réglage actifs remplacent les soupapes commandées par force centrifuge qui sont prévues dans les accouplements hydrauliques actuel- lement connus. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu que le volume de remplis- sage de la chambre de ralentissement peut également être supérieur à celui du compartiment de travail. En cas de risque de fuites, le volume de remplissage de la chambre de ralentissement est avantageusement supérieur de quelques litres si bien que, suivant les conditions en présence, des quantités suffisantes de liquide de fonctionnement peuvent être introduites dans le compartiment de travail. Conjointement avec les organes de réglage actifs prévus, l'accouplement hydraulique peut être maintenu à de faibles dimensions optimales lorsque, comme on le prévoit suivant l'invention, les organes de mesure, une unité d'évaluation et l'alimentation électrique sont disposés à l'intérieur du logement de l'accouplement En l'occurrence, on constate qu'il est avantageux de disposer l'unité d'évaluation et l'alimentation électrique dans le compartiment creux qui subsiste entre l'accouplement de raccorde- ment reliant l'arbre du moteur et l'arbre de trans- mission, ainsi que le logement de l'accouplement. De la sorte, non seulement on obtient un système peu encombrant mais, en même temps, on obtient éga- lement un accouplement hydraulique d'un fonctionne = ment fiable, puisqu'aussi bien tous les éléments sont disposés de manière optimale à l'intérieur du logement de l'accouplement. Suivant les conditions requises, on mesure avantageusement une ou plusieurs grandeurs mécani- ques telles que les moments des arbres, les moments d'accélération,-les vitesses de rotation, les accélé- rations de rotation, les quantités débitées à travers les organes de réglage et analogues et on achemine oes grandeurs à l'unité d'évaluation A cet effet, suivant l'invention, on peut attribuer des organes de mesure, par exemple, à l'arbre du moteur, dans la zone située entre la roue secondaire et la cu- vette de l'accouplement ou également aux deux extré- mités de l'arbre Afin de déterminer la quantité et/ou le sens de l'écoulement, on attribue des or- ganes de mesure aux organes de réglage actifs A partir des valeurs des différentes grandeurs de me- sure, l'unité d'évaluation donne des ordres de com- mande et les achemine en temps voulu-aux organes de réglage, c'est-à-dire aux soupapes, aux tiroirs ou aux tiroirs rotatifs L'alimentation en énergie électrique alimente les éléments de l'unité d'évalua- tion et des indicateurs de mesure, ainsi que des or- ganes de réglage - Pour des raisons de construction ou de sta- bilité de l'unité de montage de l'accouplement hydrau- lique, il peut être avantageux de prévoir plusieurs compartiments de travail et plusieurs chambres de ralentissement. De même, les accouplements hydrauliques sans organe de réglage peuvent également être avan- tageusement réalisés de telle sorte qu'avec un faible encombrement, ils puissent introduire une importante force de décollement dans la bande à chaîne du trans- porteur ou même permettre un démarrage doux sans une surélévation du moment -A cet effet, suivant l'inven- tion, on prévoit plusieurs passages entre le comparti- ment de travail et la chambre de ralentissement, ces passages étant chaque fois réalisés avec un aléso- mètre différent De la sorte, même dans le cas d'ac- couplements hydrauliques sans organe de réglage, il est possible de prédéterminer des élévations de mo- ment définies et échelonnées, permettant ainsi d'ob- tenir une limitation du moment Moyennant un système correspondant et en choisissant les différents pas- sages, on peut optimaliser la limitation du moment. Le progrès technique de la présente inven- tion réside, en particulier, dans le fait que l'on obtient un accouplement hydraulique simple, peu encombrant et réglé par soupapes. Cet accouplement hydraulique offre plusieurs avantages C'est ainsi qu'il y a non seulement une quantité de remplissage optimale, mais plutôt, comme on l'a déjà mentionné, un domaine de quantités de remplissage optimum Avec une grandeur donnée pour la chambre de réserve, les limites de ce domaine sont fixées comme suit: lorsque l'installation est à l'arrêt, il doit y avoir, dans le compartiment de réserve, -une quan- tité de liquide telle qu'une accélération à pleine vitesse du moteur de commande essentiellement sans charge soit assurée, lors du processus de démarrage de la machine de -rava:l, on dolt pouvoir faire varier la quantité de rempl I ssage dans le compar Jim-nt de travail en fonction des valeurs théoriques requises du mo- ment ie rotation, le compartiment D ravail doit être rempli au max mum, le sor jue le g'ls -ement de l'accou- plemen en régime permanent est réduit au mini- Mum. Dans l'accouplement hydraulique suivant l l'invention, les pertes par fuites n'ont aucune répercussion aussi longtemps que l'on ne descend pas en dessous de la limite inférieure du domaine des quantités de remplissage Grâce à un contrôle supplémentaire de température du milieu de remplis- sage dans le compartiment de travail, on évite l'usure de l'accouplement hydraulique par surchauffe aussi bien lors du processus de démarrage qu'en régi- me permanent Lorsqu'une température critique pou- vant être prédéterminée est atteinte, le compartiment de travail est vidé aussi complètement que possible. En outre, en guise de sécurité, on prévoit une vis de sécurité fusible Lorsqu'on descend en dessous d'une limite de température inférieure, on remplit à nouveau la chambre de travail de manière optimale. Suivant une caractéristique particulièrement avan- tageuse, les différents éléments sont installés à l'intérieur du logement de l'accouplement de manière favorable et peu encombrante. L'objet de l'invention sera décrit ci- après plus en détail en se référant à l'unique fi- gure annexee. Cette figure est une vue en coupe d'un ac- coup fment hydraulique 1 qui est disposé entre le moteur 2 comportant un arbre 3 et la transmission il comrc rtant un arbre l 2 Afin de compenser de faibles imprécisions de montage, on prévoit un ac- couplement de raccordement élastique 4 qui est posé sur l'arbre 3 du moteur. L'accouplement hydraulique 1 comporte un logement d'accouplement en plusieurs parties 6 ren- fermant un compartiment de travail 7 et une chambre de ralentissement 8 Le compartiment -de travail 7 et la chambre de ralentissement 8 sont reliés l'un à l'autre par des organes de réglage 9 de telle sorte que le liquide de fonctionnement 10 puisse etre échangé entre les deux chambres. Le logement d'accouplement 6 renferme une roue primaire 14, ainsi que la roue secondaire,16 prenant appui sur le moyeu 17 La vis de remplis- sage 18 pour le liquide de fonctionnement 10 est adaptée sur une face frontale. -Entre l'arbre 3 du moteur et l'arbre de transmission 12, subsiste un espace creux 20 dans lequel est disposée l'unité d'évaluation 21 prévue pour le réglage des organes 9, conjointement avec l'alimentation électrique 22 L'unité d'évaluation 21 est raccordée aux différents organes de mesure 23, 27, 28, 29 Suivant les grandeurs à mesurer, ces organes de mesure ou indicateurs de mesure sont disposés sur les arbres 3 et/ou 12 ou ils sont dis- posés sur les organes de réglage 9 ou sur le loge- ment d'accouplement 6 afin de contr 8 ler, par exem- ple, les quantités débitées ou la température ré- gnant à l'intérieur du compartiment de travail 7 En guise de sécurité supplémentaire, on prévoit la vis de sécurité fusible 30. Un tel accouplement hydraulique 1 réglé par soupapes peut être utilisé pour le démarrage difficile de transporteurs de taille dans les mines de charbon ou de machines de travail ayant de grands moments d'inertie, par exemple, des centrifugeuses, des broyeurs ou analogues, ou encore pour le démar- rage doux de machines de travail comportant des élé- ments de commande de résistance limitée, par exemple, des bandes transporteuses en caouthcouc. Lors du démarrage difficile de transpor- teurs de taille, on mesure, par exemple, le moment de rotation d'entrée de l'accouplement hydraulique 1 Après l'accélération à grande vitesse du moteur asynchrone 2, on ferme les organes de réglage 9 a et la valeur des grandeurs de mesure traitées augmente constamment Lorsque la valeur maximum mesurée est atteinte, par l'ouverture ou la fermeture des organes de réglage 9 a, cette valeur maximum est maintenue. Indépendamment des conditions de réseau électrique existant momentanément, le moment de renversement est toujours réglé de manière optimale Dans le cas de commandesen T, on obtient constamment la somme des moments de renversement maximum possibles des différents moteurs électriques, indépendamment des différences quelconques du temps de mise en circuit. De plus, en se rapportant aux conditions de réseau existantes vis-à-vis de la grande quantité de remplis- sage, on évite les pulsations de moment comme c'est le cas dans les accouplements hydrauliques commandés par la force centrifuge. Lors du démarrage doux de machines de tra- vail, après l'accélération à grande vitesse et es- sentiellement sans charge du moteur électrique, on prédétermine l'élévation du moment jusqu'à l'ob- tention du moment de rotation maximum permis En- suite, on règle le moment à une valeur constante. De plus, moyennant une commande correspon- dante des organes de-réglage 9 a et/ou 9 b, on amortit activement le système subissant des oscillations par -9- suite de changements de charge de la machine de travail, par des variations de tension dans le ré- seau électrique ou par des causes analogues. On peut compenser activement les décalages de charge statiques résultant de défauts de symé- trie dans les postes de commande (par exemple, dif- férentes vitesses de rotation nominales des moteurs électriques ou différentes tensions de serrage) agissant, par exemple, sur l'étoile à chaîne commune ou accouplés élastiquement, par exemple, par la bande à chaîne sans fin, ou encore des décalages de charge statiques résultant de défauts de symétrie dans la machine de travail En outre, on obtient une protec- tion contre les surcharges Lorsque, par exemple, on dépasse une valeur maximum prédéterminable de l'élévation du moment de rotation, on ouvre les or- ganes de réglage 9 et la machine de travail est dé- gagée dans la mesure requise ou, si elle ne doit être que partiellement dégagée, une quantité de rem- plissage définie seulement-revient du compartiment de travail dans la chambre de ralentissement. Le dessin annexé représente deux états de fonctionnement différents: la partie inférieure du dessin illustre l'état de démarrage, tandis que la partie supérieure illustre l'état de fonctionnement de l'accouplement hydraulique 1. REVENDICATIONS 1 Accouplement hydraulique en vue de transmettre un moment de rotation dans des extrémi- tés d'arbres coaxiales, en particulier, en vue de l'utiliser dans des machines de travail dans la cons- truction des tunnels et les exploitations minières souterraines, cet accouplement comportant un compar- timent de travail rempli d'un liquide de fonctionne- ment, ainsi qu'une chambre de ralentissement devant être reliée à ce compartiment et dont le remplissage et le vidage ont lieu à l'intervention d'organes de réglage, caractérisé en ce que les organes de ré- glage ( 9) disposés entre le compartiment de travail ( 7) et la chambre de ralentissement ( 8) sont réali- sés sous forme d'organes de réglage actifs. 2 Accouplement hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de réglage actifs ( 9) des organes de mesure ( 23, 28, 29) sont des soupapes, des tiroirs ou des tiroirs rotatifs réglés. 3 Accouplement hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de remplissage de la chambre de ralentissement ( 8) peut également être supérieur à celui du compartiment de travail ( 7). 4 Accouplement hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les organes de mesure ( 28, 29), une unité d'évaluation ( 21) et une alimentation électrique ( 22) sont disposés à l'intérieur du logement ( 6) de l'accouclement. Accouplement hydraulique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation ( 21) et l'alimentation électrique ( 22) sont disposéesdans le compartiment creux ( 20) qui 2546249- i_ subsiste entre l'accouplement de raccordement ( 4) reliant l'arbre ( 3) du moteur et l'arbre de trans- mission ( 12), ainsi que le logement d'accouplement ( 6). 6 Accouplement hydraulique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les organes de mesure ( 23) sont disposés sur l'arbre ( 3) du moteur. 7 Accouplement hydraulique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les organes de mesure ( 27) sont disposés sur l'arbre de trans- mission ( 26). 8 Accouplement hydraulique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les organes de mesure -( 29) sont prévus dans la zone située entre la roue secondaire ( 16) et le logement d'ac- couplement ( 6). 9 Accouplement hydraulique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, aux deux arbres ( 3, 12), sont-attribués des organes de mesure ( 23, 27) en vue de-déterminer la vitesse de rotation et/ou l'accélération de rotation et/ou le moment d'arbres, ces organes de mesure étant raccordés à l'unité d'évaluation ( 21). 10 Accouplement hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, aux organes de réglage actifs ( 9), sont attribués des organes de mesure ( 28) afin de déterminer la quantité et/ou le sens de l'écoulement. 11 Accouplement hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on peut prévoir plusieurs compartiments de travail ( 7) et plusieurs chambres de ralentissement ( 8). t- 12 Accouplement hydraulique pour la trans- mission d'un moment de rotation dans des extrémités d'arbres coaxiales, cet accouplement comportant un compartiment de travail rempli d'un liquide de fonc- tionnement, ainsi que des chambres de ralentissement devant être raccordées à ce compartiment et dont le remplissage et le vidage ont lieu à l'intervention de passages ménagés dans les parois des chambres, caractérisé en ce qu'on prévoit plusieurs passages entre le compartiment de travail ( 7) et la chambre de ralentissement ( 8), ces passages étant réalisés chacun avec des alésomètres différents.