Brevet FR2542297A1 — publié le 19840914

Y Pour le halage commandé de câbles électriques ou assimilés de télécommunications, de transmission, de si- gnaux ou de transport d'énergie dans des gaines pour câ- ble électrique ou dans des tranchées, on utilise des treuils entraînés par des moteurs, montés sur châssis remorqué ou sur véhicule automoteur qui sont équipés de dispositifs de mesure et d'indication destinés à déterminer la force de traction exercée sur le câble de traction du treuil et la longueur de ce câble de traction On exige des caractéris- tiques élevées de ces dispositifs de mesure et d'indica- tion de ces treuils de tirage de câbles électriques parce qu'on a à tirer des câbles électriques qui peuvent être d'une part, plus ou moins robustes et, d'autre part, ex- trêmement fragiles ou sensibles aux sollicitations par des forces de traction On peut citer, par exemple, comme câbles assimilés fragiles de la technique la plus récente, les câbles à fibres optiques qui font partie des câbles de té- lécommunications En dehors de ces spécifications purement techniques, on cherche à rendre la manoeuvre d'un treuil de tirage de câbles aussi commode et sûre que possible. Dans le cadre des opérations à exécuter avant le tirage de câbles électriques dans des gaines, on utilise les treuils de tirage également, par exemple pour tirer des brosses appropriées à travers les gaines afin de net- toyer celles-ci et/ou des appareils de calibrage destinés à déterminer le diamètre intérieur libre des gaines. La mesure des forces de traction d'un treuil à câble de traction est rendue possible, dans les construc- tions déjà connues, par la déviation du trajet rectiligne du câble de traction entre deux poulies à câble de traction, à l'aide d'une troisième poulie mobile, éventuellement montée à ressort La tension du câble de traction du treuil détermine sur la poulie mobile une composante de-force qui est directement proportionnelle à la force de traction du câble de traction Le déplacement de cette poulie est trans- mis à un instrument indicateur, composé d'une aiguille et d'une graduation étalonnée, soit directement, soit par l'intermédiaire de mécanisme à leviers, soit par exemple, par l'intermédiaire de mécanismes à leviers et d'une capsule dynamométrique hydraulique et, elle est ainsi rendue lisible ou, si l'instrument indicateur est consti- tué par un enregistreur à tracé continu muni d'une bande de papier, elle est enregistrée sous la forme d'une courbe de variation de la force de traction Dans le cas de l'enregistreur à tracé continu, l'avancement de la bande de papier est commandé, soit par un moteur ou un mécanis- me à ressort, c'est-à-dire qu'il est réalisé en fonction du temps soit par le fait que l'entraînement d'avancement du papier est relié mécaniquement par l'intermédiaire d'un arbre flexible à une poulie appropriée du guidage du câble de traction du treuil à 'l'intérieur de ce treuil, ce qui permet un enregistrement de la force de traction en fonc- tion de la longueur. L'enregistrement d'une opération de tirage de câ- bles électriques et-assimilés qui a été enregistrée par un enregistreur à tracé continu est composé d'une bande de papier plus ou moins longue sur laquelle la courbe de variation de la force de traction est enregistrée en fonc- tion du temps ou de la longueur, auquel cas l'enregistreur à tracé continu doit encore être accompagné d'une règle de lecture qui doit elle- même porter les mêmes repères d'étalonnage que l'enregistreur pour permettre de lire les différentes valeurs de la force de traction lorsqu'on en a détachée la bande de papier. L'instrument indicateur ou l'enregistreur à tracé continu est équipé de dispositifs de commutation-manoeuvra- bles à la main au moyen desquels on peut régler la valeur limite maximale de la force de traction du type de câble électrique ou assimilé que l'on doit tirer Si la force de traction instantanée atteint la valeur limite, le dis- positif de commutation coupe l'entraînement du treuil pour éviter ainsiune-surcharge du câble à tirer. L'invention a pour but de fournir un treuil à câble de traction pour le tirage de câbles électriques et assimilés, du genre indiqué ci-dessus dans lequel les valeurs de la force de traction et de la longueur-de câble de traction sont transformées assi directement que pos- sible en des valeurs mesurables électriquement. A cet effet, l'invention a pour objet un tel treuil qui comporte des dispositifs de mesure de la force de traction et de la longueur de câble de traction qui est caractérisé en ce que la force de traction est me- surée sur un arbre fixe portant une poulie tournante à câble de traction, en ce que la flexion-de l'arbre qui est fonction de la force de traction est transformée par des jauges extensométriques en des valeurs mesurables électriquement et en ce que les jauges sont montées sur une surface plane de l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig 1 est une vue en coupe du dispositif, sur laquelle on a représenté: l'arbre 1, la poulie à câble de traction 2, la jauge extensométrique 3, la cellule 4, les languettes de tôle 5, le cylindre creux 6 et une garniture d'étanchéité 7; la Fig 2 est une vue en élévation de ce disposi- tif qui montre l'arbre 1, la poulie à câble de traction 2, le câble de traction 8 et la composante de force 9 la Fig 3 montre en coupe un capteur de force de traction associé à un capteur de longueur inductif, pour un treuil de tirage; la Fig montrant la poulie 2, le le câble de traction 8, la composante de force 9, le capteur inductif de longueur 10, la bobine 11 du capteur, le noyau 12 en mumétal et le ressort 13; la Fig 4 est une vue en coupe d'un embout de début de câble de traction pour un treuil suivant l'in- vention, figure dans laquelle outre les éléments déjà mentionnés, on a représenté un conducteur isolant en 15 et l'embout lui-même en 14; la Fig 5 montre une coupe d'un embout de début de câble de traction pour un treuil suivant l'invention muni d'un appareil de calibrage, la figure montrant en outre un élément de guidage 16 et une gaine de câble 17. Pour la saisie des valeurs mesurées de la force de traction et de la longueur de câble, l'invention em- prunte donc la voie de la transformation aussi directe que possible en valeurs mesurables électriquement On y con- serve le principe de la production d'une composante de force 9 par la déviation d'un trajet de câble rectiligne au moyen d'une troisième poulie à câble La troisième pou- lie à câble, qui tourne librement, est toutefois montée sur un arbre fixe 1, la composante de force variable détermi- nant une légère flexion variable de l'arbre, qui est trans- formée en une grandeur mesurable électriquement à l'aide d'au moins une jauge extensométrique 3 qui est montée sur une surface plane de l'arbre La ou les jauges peuvent être protégées par un cylindre creux fixe 6 en forme de cloche et par une garniture d'étanchéité 7, par exemple une gar- niture d'étanchéité à lèvres pouvant s'appuyer contre la poulie 2. Une variante de la transformation directe de la force de traction consiste à utiliser un capteur de lon- gueur inductif 10 comprenant une bobine 11 à prise médiane et un noyau 12 en mumétal mobile ou à déplacer Les va- riations de position du noyau en mumétal 12 engendrent des variations mesurables des caractéristiques électriques de la bobine 11 dans la mesure o elle est alimentée en cou- rant alternatif Selon l'invention, le déplacement du noyau 12 en mumétal est provoqué par une troisième poulie de câ- ble de traction montée à ressort 13 sur laquelle passe le câble de traction 8 et à laquelle celui-ci transmet une composante de force 9 proportionnelle à la force de trac- tion. Du dispositif de mesure de la force de traction disposés sur le treuil lui-même enregistrent la somme des forces de traction qui agissent sur le câble de traction au cours de l'opération de tirage du câble électrique ou assi- milé, somme qui se décompose comme suit A Poids (masse) du câble de traction B Frottements du câble de traction dans la gaine du câble électrique ou assimilé ou dans la tranchée C Poids ( masse) du câble électrique ou assimilé fixé au câble de traction D Frottements du câble électrique ou assimilé dans la gaine ou la tranchée, E Force nécessaire pour dérouler le câble électri- que ou assimilé d'un tambour d'alimentation. Dans des constructions récentes de treuils à câ- bles de traction, les dispositifs de mesure de la force de traction ou des dispositifs de mesure supplémentaires se- condaires sont disposés à l'extrémité libre du câble de traction de sorte que ces dispositifs n'enregistrent que les forces de traction C, D et E mentionnées ci-dessus. Ces forces sont celles qui agissent sur le câble électrique ou assimilé à tirer pour laquelle le fabricant donne dans chaque cas une force de traction spécifique maximale à ne pas dépasser Les dispositifs de mesure de la force de trac- tion disposés en début du câble de traction ne tiennent pas compte des forces de traction A et B Cette disposition est particulièrement importante lorsque les treuils sont utilisés pour le tirage de câbles particulièrement sensibles à la traction par exemple des câbles à fibres de verre et que les forces de traction A et B composent une partie rela- tivement importante de la somme des forces de traction, car alors par exemple, le poids et les frottements du câble de traction (A et B) sont supérieurs à ceux du câble électrique ou assimilés ( C, D et E). L'invention concerne la réalisation de l'embout 14 du câble de traction situé à l'extrémité libre de celui-ci ainsi que les dispositifs prévus à cet endroit pour la mesure des forces de traction Cet embout' comprend deux parties qui sont mécaniquement-couplées l'une à l'autre au moyen d'un ressort 13 L'une des parties est fixée rapide- ment au câble de traction 8 du treuil, la bobine 11 d'un capteur inductif de longueur 10 y étant incorporée Les fils de connexion de la bobine sont reliés, à l'intérieur de cette partie, à des conducteurs isolants 15 devant être prévus à l'intérieur du câble de traction 8 et servant à transmettre les valeurs mesurables électriquement par le capteur inductif de longueur 10 à l'électronique prévu dans le treuil. La deuxième partie de l'embout 14 comporte les éléments mécaniques pour la fixation par exemple d'un man- chon ou d'une tête de traction de câble électrique ou assi- milé, et est fixé au noyau enmumétal 12 du capteur inductif de longueur 10 Si on assemble les deux parties élastique- ment de façon appropriée, le noyau 12 se déplace dans la bobine 11 proportionnellement à la force de traction appli- quée à l'embout 14 lors du tirage du câble électrique ou assimilé. La deuxième partie peut également être réalisée comme appareil de calibrage pour mesurer le diamètre in- térieur de gaine 7 de câbles Dans ce cas également, la valeur de mesure est transformée directement en une valeur mesurable électrique Cette deuxième partie-comporte alors plusieurs palpeurs mécaniques 16 qui sont élastiquement en contact avec la paroi intérieure de la gaine 17 Lors- qu'on tire cet appareil-de calibrage à travers la gaine 17, les palpeurs 16 montés élastiquement sont déplacés en fonction du diamètre intérieur de la gaine Ce mouvement est mécaniquement transmis au noyau 12 en mumétal pour provoquer des variations fonction du diamètre des caracté- ristiques électriques de la bobine 11 du capteur 10 et fournir ainsi des valeurs mesurables électriquement qui comme décrit ci-dessous, sont traités dans le système à microprocesseur du treuil. Pour mesurer le déplacement du câble de traction et sa longueur, on utilise en un point approprié du treuil, par exemple, sur l'arbre fixe 1 ou sur une autre poulie de guidage du câble de traction par exemple comme dans le cas des jauges extensométriques, une cellule magnétique ou optique 4 qui est influencée, par voie magnétique ou par occultation, par exemple par des languettes de tôle 5 ou par un diaphragme à trous qui est mis en mouvement par une poulie à câble 2 et qui émet sous cet effet des impulsions mesurables électriquement La dimension choisie pour la poulie à câble de traction ainsi que le nombre des lan- guettes de tôle qui influencent la cellule à chaque tour de la poulie à câble de traction donne un certain nombre d'impulsions électriques par tour et, par conséquent, par unité de longueur, par exemple une impulsion pour l Ocm de longueur du câble de traction. Les valeurs analogiques, mesurables électriquement des jauges extensométriques ou du capteur inductif de lon- gueur ainsi que les impulsions de la cellule peuvent être transformées en valeurs numériques, évaluées, calculées et, comptées dans un système à microprocesseur et rendues iden- tifiables pour le personnel de service sur des composants électriques indicateurs L'indication de la force de trac- tion en chiffres sur un afficheur n'est pas avantageuse parce que ces grandeurs varient très fréquemment au cours de l'opération de tirage, et ceci si rapidement qu'elles ne peuvent pas être détectées et lues par le personnel de service Pourtant, l'observation de la force de traction au cours même du tirage d'un câble de télécommunication ou de transport d'énergie constitue l'une des informations les plus essentielles pour le personnel de service. Selon l'inyenti Qntf la forçc de ti"çti Qn est af- fichée sur une bande lumineuse pour ainsi être très simple- ment perceptijble paix l'opérateur. La bande lumineuse eat composée d'un grand nom- bre, dix par exemple, de lampes ou de diodes électrolumi- nescentes qui sont disposées les unes à côté des autres ou les une audessus des autres pour former une bande Avant le début de l'opération de tirage, on met en mémoire dans le système à microprocesseur une valeur maximale de la force de traction qui est particulière au type de câble à tirer. Cette valeur maximale de la force de traction sert à mettre le treuil à l'arrêt sous la commande du microprocesseur lors- que la valeur maximale est atteinte ou dépassée pendant l'o- pération de tirage Toutefois, tant que ce dépassement de la force de traction maximale n'est pas intervenu, le système à microprocesseur calcule la fraction de la force de trac- tion'instantanée mesurée en pourcentage de la force de trac- tion maximale mise en mémoire et il commande ses sorties élec- triques de telle manière que le résultat soit représenté sur la bande lumineuse sous la forme de lampes ou diodes électro- luminescentes qui sont allumées ou éteintes Si la force de traction instantanée exercée pendant l'opération de tirage atteint, par exemple 60 % de la force de traction maximale, six des dix (ou douze des vingt) lampes ou diodes électro- luminescentes de la bande lumineuse s'allument. Une autre information de travail avantageuse pour le personnel de service du treuil est l'indication de la vitesse du câble de traction en mouvement, par exemple en mètres par minute Pour le calcul de cette indication, la cellule magnétique ou optique produit, par exemple, une impul- sion par longueur de 10 cm du câble en mouvement, c'est-à- dire par unité de longueur de mesure de la vitesse Le sys- tème à microprocesseur est en mesure de produire un signal d'horloge ou une mesure de temps, c'est-à-dire l'unite de temps et de calculer à partir des deux données la vitesse de déf$lerent du cahlaef laquel Ie aet gneuite indiquée sur un afficheur avec gepia à jou continuelle, Le ystèue_à micropocesseur permet de brencher une imprimante sur bande de papier, ainsi que d'introduire des textes spécifiques et de mettre en mémiqre des valeurs intermédiaires et maximales de la force de traction, de la longueur et de la vitesse; A partir de toutes ces données, on peut produire et imprimer un compte-rendu de travail pré- senté sous la forme d'un forrulaire archiv"ble et qui présente, en dehors de la représentation graphique de la courbe de variation de la force de traction et de la longueur, tous les para- mètres et incidents d'une opération de tirage dilun câble électrique ou assimilé. On a déjà indiqué que le système à microprocesseur du treuil peut fournir les données instantanées de la vites- se du câble de traction et de la force de traction Ces don- nées sont affichées L'opérateur chargé de faire fonctionner le treuil doit régler manuellement la vitesse du treuil et ainsi l'opération de tirage de telle manière qu'il obtienne la vitesse la plus élevée possible du câble de traction sans dépasser les limites de la force de traction. Le réglage de la vitesse du câble de traction est réalisé au moyen d'un levier qui règle le débit du fluide hydraulique dans le dispositif hydraulique d'entraînement du treuil Dans le cas d'un entraînement électrique, ce levier a une fonction électrique correspondante de réglage de la vitesse du câble de traction. L'invention englobe une commande électronique du levier de réglage par exemple avec un moteur de réglage qui est asservi au système à microprocesseur Par exemple si la force de traction es-t à 25 % de la limite, la vitesse du treuil peut automatiquement être accrue par ce réglage. Par contre, si la force de traction atteint 95 % de sa limite on peut programmer le système à microprocesseur de telle manière qu'il réduit cette vitesse. REVENDICATIONS 1, Treuil muni d'un câble de traction pour le tirage de cables électriques ou assimilés, équipé de dispo- sitifs de mesure de 1 l forçe de traction et de la longueur du cable de tract S Don, capactérisé en ce que la force de trac- tion est mesurée sur un arbre fixe ( 1) portant une poulie tournante ( 2) pour le câble de traction, en ce que la flexion de l'arbre ( 5) qui est fonction de la force de traction est transformée par des jauges extensométriques ( 3) en des va- leurs mesurables électriquement et en ce que les jauges extensométriques sont montées sur une surface plane de l'ar- bre ( 1). 2 Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du câble de traction est captée par un capteur magnétique ou optique ( 4) comprenant des languettes de tôle ou des diaphragmes à trous ( 5) qui exercent une action magnétique ou occultent un trajet optique et qui sont montés sur la poulie tournante ( 2) pour câble de traction et en ce que le capteur fixe ( 4) émet des impulsions ou signaux typi- ques de ses composants, le capteur pouvant être également montée sur la poulie tournante ( 2) tandis que les languettes de tôle ou le diaphragme à trous ( 5) peuvent être montés fixes. 3 Treuil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les jauges extensométri- ques ( 3) ainsi que le capteur magnétique ou optique ( 4) sont montées sur un arbre fixe ( 1) et en ce que ces éléments sont protégés des influences extérieures par un cylindre creux ( 6) fixe en forme de cloche ainsi que par une garniture d'é- tanchéité ( 7), par exemple, une garniture d'étanchéité à lèvres, la garniture d'étanchéité s'appuyant contre la pou- lie tournante ( 2) pour câble de traction. 4 Treuil muni d'un câble de traction pour le ti- rage de câbles électriques ou assimilés comportant des dispo- sitifs de mesure de la force de traction caractérisé en ce qu il est prévu pour la transformation de la force de traction 254229 ? en valeurs mesurables électriquement, un capteur de lon- gueur inductif ( 10) dont le noyau ( 122 en nurmétal est déplaçab le au moyen d'une poulie l 2) pour c&hle de traction monté à ressort ( 13), au moyen de laquelle le cable de. traction ( 8) transmet une force proportionnelle à la force de traction. Treuil suivant la revendication 4, caractéri- sé en ce que le capteur de longueur inductif ( 10)' est monté dans un embout ( 14) du câble de traction, ce capteur compor- tant deux parties qui sont reliées entre elles par un ressort ( 13) et dont l'effet élastique est exploité pour assurer un mouvement fonction de la traction du noyau ( 12) en mumétal du capteur ( 10). 6 Treuil suivant l'une quelconque des revendi- cations 4 et 5 caractérisé en ce que le câble de traction ( 8) est utilisé pour la transmission des valeurs de mesure élec- triques du capteur ( 10), ce câble comprenant à cet effet un conducteur isolant ( 15) de proportions convenables; 7 Treuil suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la première partie de l'embout ( 14) réalisé en deux parties élastiquement reliées comporte des palpeurs mécaniques ( 16) sollicités élastiquement ( 13) et capables d'explorer la paroi intérieure d'une gaine ( 17) pour en déter- miner le diamètre intérieur, les variations de ce diamètre étant transformées en un mouvement du noyau ( 12) en mumrétal du capteur inductif de longueur ( 10) et ainsi en des valeurs mesurables électriquement. 8 Treuil suivant l'une quelconque des revendi- cation 1, 2, 4 et 5 équipé d'un dispositif à microprocesseur qui traite les valeurs mesurables électriquement desdites jauges extensométriques et/ou dudit capteur magnétique ou op- tique et/ou dudit capteur de longueur inductif, et auquel sont connectés des composants de sortie correspondants comme, par exemple une imprimante, des afficheurs et des voyants lu- mineux, caractérisé en ce que la force de traction est affichée sur une bande lumineuse composée de plusieurs lampes ou dio- des électrolumwnescentes S Qus forme d'un affichage à décla- ge successif de telle mnière que le nomhre des éléments de la hande lumineuse qui sont allumés ou repérés est tou- jours proportionnel au pourcentage d'une force de traction maximale préréglée que représente la force de traction ins- tantanée. 9 Treuil selon la revendication 8 lorsq 'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que les impul- sions électriques, relatives à la longueur, du capteur magné- tique ou optique ( 4) et un signal d'horloge produit par le dispositif à microprocesseur sont utilisés conjointement pour calculer la vitesse de défilement du câble de traction et pour indiquer: cette vitesse sur un afficheur. 10 Treuil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'imprimante imprime sur papier une représentation graphique des forces de traction et de la longueur du câble de traction du treuil ainsi qu'un texte du type formulaire, et les données limites de la force de traction, de la longueur et de la vitesse du câble du treuil, pour établir un compte-rendu de l'ensemble de l'opération de tirage du câble. 11 Treuil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la vitesse du câble de traction calculée par le sys- tème à microprocesseurs ainsi que la force de traction mesu- rée instantanée sont exploitées pour la commande électronique d'une vitesse maximale de ce câble en dessous de la limite réglable de la force de traction.