Brevet FR2538490A1 — publié le 19840629

Mécanisme de protection contre des surcharges, en particulier pour l'entraînement de rabots à charbon et analogues. L'invention concerne un mécanisme muni d'un dispositif de protection contre des surcharges, en particulier pour l'entraînement de rabots à charbon et analogues, comprenant un organe de réglage élastiquement déformable monté dans le train d'engrenages, avec un détecteur de valeur de mesure et un dispositif de commande électronique qui ouvre un accouplement du mécanisme pouvant être hydrauliquement désaéré et déclenché électriquement et séparant en cas de surcharge l'arbre de sortie du mécanisme de l'entrée de ce mécanisme, l'accouplement étant associé à une soupape à commande magnétique à laquelle est raccordée du côté entrée une chambre cylindrique pouvant être soumise à la pression hydraulique en vue d'aérer l'accouplement. On connaît un mécanisme de ce type muni d'un dispositif de protection contre des surcharges par le document DE-A 30 43 237 Pour mesurer le couple d'entraînement ou l'état de charge de la chaîne à rabot, on utilise dans ce cas en tant qu'éléments de mesure des bandes de mesure d'allongement dont les signaux électriques de sortie sont utilisés pour actionner l'accouplement disposé dans le mécanisme en vue d'assurer une protection contre des surcharges La protection contre des surcharges comprend alors un dispositif évaluateur de valeurs de mesure associé à la bande de mesure d'allongement et comprenant une transmission sans contact des valeurs de mesure, qui est couplé du c 6 té sortie à un dispositif de commande électronique qui commande l'accouplement par la manoeuvre de la soupape de commande associée Les signaux de sortie de la bande de mesure d'allongement peuvent être transmis par exemple par induction au détecteur de valeurs de mesure. Quand on utilise le dispositif de protection contre des surcharges susmentionné avec un entraînement à chaîne de forte puissance, et en particulier avec l'entraînement d'un rabot à charbon tiré par une chaîne, il faut qu'en cas de surcharge et pour éviter l'arrachement de la chaîne le dispositif de protection contre des surcharges réponde rapidement et de façon fiable Les recherches effectuées sur les 3849 o travaux exécutés par un rabot ont montré que le temps de réponse nécessaire au dispositif de protection contre des surcharges est déterminé par la plus petite distance possible existant entre le rabot et la roue à chaîne qui l'entraîne, c'est-à-dire la longueur de la chaine qui est encore disponible sur la distance la plus petite possible entre le rabot et son dispositif d'entraînement Tenant compte de l'allongement maximal admissible de la chaine qui est de 1,4 % de la longueur de la chaîne et des vitesses usuelles du rabot qui sont de 2 à 3 m/s, on a alors des temps de réponse qui ne peuvent pas être respectés par les dispositifs de protection contre des surcharges connus à ce jour. Le but de l'invention est de constituer le dispositif de protection contre des surcharges selon le document DE-A 30 43 237 de manière qu'en cas de surcharge sa sécurité de fonctionnement soit toujours assurée meme quand le rabot ou analogue se trouve à proximité de son dispositif d'entraînement Simultanément, l'invention vise à réaliser un agencement d'ensemble aussi compact, simple et fiable que possible pour le dispositif de protection contre des surcharges. Selon l'invention, le but mentionné est atteint du fait que la chambre cylindrique de l'accouplement est maintenue sous une précontrainte hydraulique continuelle et du fait que la soupape de commande est constituée par une servo-soupape dont le temps de commutation est au maximum d'environ 20 millisecondes (ms) et de préférence inférieur à 10 millisecondes (ms) Il s'est avéré que la durée de réponse du dispositif de protection contre des surcharges pour les vitesses de rabot usuelles et pour une longueur de chatne soumise à la traction aussi réduite que possible ne doit pas en général dépasser environ 25 ms, et qu'il est possible d'atteindre fiablement de courtes durées de réponse de ce type quand on maintient d'une part la chambre cylindrique de l'accouplement sous une précontrainte hydraulique con- tinuelle de 0,78 à 1,15 M Pa par exemple et quand on utilise par ailleurs une soupape de commande possédant la courte durée de commutation mentionnée Seules quelques-unes des nombreuses soupapes magnétiques disponibles sur le marché remplissent cette condition A cet égard, ce sont des soupapes de commande qui sont munies d'un étage préliminaire à commande magnétique associé au piston de commande et se présentant de préférence sous forme d'un étage de commande préliminaire à double ajutage qui conviennent -le mieux Ces servo-soupapes sont offertes et fournies par exemple par la société Moog Gmbh, 7030 B 8 blingen sous les références O 062 et D 631. En outre, pour obtenir une sensibilité de réponse élevée du dispositif de protection contre des surcharges, il est avantageux de raccorder la soupape de commande sans tuyau et le plus prés possible de la chambre cylindrique de l'accouplement On peut obtenir ce résultat sur le plan constructif d'une façon simple en faisant en sorte que la sortie de la soupape de commande soit reliée par l'intermédiaire d'un passage tournant fixe de l'arbre d'entraînement comprenant l'accouplement, et de préférence de l'arbre de sortie du mécanisme, avec la chambre cylindrique de l'accouplement, le passage tournant étant muni d'un circuit à agent de pression hydraulique maintenant le système sous une précontrainte Le circuit de l'agent de pression détermine la précontrainte hydraulique du système et évite l'entrée de l'air dans celui-ci, cet air pouvant sensiblement diminuer la sensibilité de réponse du dispositif de protection contre des surcharges; dans le même temps, le circuit remplit une fonction de refroidissement qui augmente la fiabilité du dispositif de protection quand on l'utilise Le circuit de l'agent de pression peut tre réalisé avec facilité en utilisant une soupape de commande du type susmentionné qui comprend un passage par zéro utilisé pour l'agent de pression du passage tournant Ce dernier présente avantageusement un canal axial dans lequel est disposé un tube de refroidissement s'ouvrant axialement en direction de celui-ci qui est raccordé à la chambre cylindrique de l'accouplement par au moins un raccord hydraulique Pour maintenir la précontrainte hydraulique dans le systèmes on dispose avantageusement dans le circuit de l'agent de pression hydraulique du passage tournant un étranglement sur le c 8 té sortie En outre, il est avantageux de monter la soupape de commande directement sur le passage tournant de manière à obtenir une liaison hydraulique aussi courte que possible entre cette soupape et la chambre cylindrique de l'accouplement. Plus en détail, on peut constituer avantageusement l'agencement de manière que le passage tournant pénètre dans un alésage axial à l'extrémité arrière de l'arbre de sortie du mécanisme comprenant l'accouplement, la chambre cylindrique de forme annulaire de l'accouplement entourant l'extrémité arrière de l'arbre de sortie qui est raccordé au canal axial du passage tournant par l'intermédiaire de plusieurs canaux coaxiaux. L'invention concerne également une forme de réalisation avantageuse de l'élément de mesure Selon l'invention, ce dernier est constitué par une tige de mesure qui peut être introduite soit dans une poche soit dans un alésage et qui est munie d'au moins une bande de mesure d'allongement ou analogue La tige de mesure est montée avantageusement dans une position d'accès facile mais tout en étant protégée, dans la région d'accouplement du mécanisme. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail dans ce qui suit à l'aide de l'exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe horizontale du mécanisme selon l'invention équipé du dispositif de protection contre des surcharges, la figure 2 est également une coupe à plus grande échelle du passage tournant et du mécanisme de la figure 1. Le mécanisme 1 qui est représenté est prévu de préférence pour des entrainements par chaîne et en particulier pour entraîner un rabot à charbon ou analogue tiré par une chaîne L'arbre d'entrée du mécanisme 1 est indiqué en 2 et son arbre de sortie ou arbre mené est désigné en 3 Sur le côté arrière de l'arbre de sortie 3 est monté un accouplement 4, qui est constitué par un accouplement à lamelles (figure 2) L'arbre de sortie 3 est entraîné par l'arbre d'entrée entraîné 2 par l'intermédiaire de roues dentées droites montées dans le carter du mécanisme et par l'accouplement 4 L'entraînement est réalisé par l'intermédiaire d'une douille 5 montée sur l'arbre de sortie 3, un support de lamelles externe et de forme annulaire 6 solidaire en rotation de la douille et un support de lamelles interne 7 disposé concentriquement à l'intérieur et qui est relié à l'extrémité arrière de l'arbre de sortie 3 de façon à en être solidaire en rotation, par exemple par l'intermédiaire d'une denture à cannelures A la figure 2 les lamelles de l'accouplement, qui sont reliées alternativement aux supports de lamelles 6 et 7 de façon à en être solidaires en rotation mais qui sont mobiles en direction axiale, sont désignées en 8 et 9. L'accouplement 4 est fermé par des paquets de ressorts à disque 10 agissant en direction axiale et désaérés hydrauliquement On obtient ce résultat en appliquant la pression à une chambre cylindrique de forme annulaire Il entourant concentriquement l'extrémité arrière de l'arbre de sortie 3, la chambre étant située entre les deux supports de lamelles concentriques en forme de pistons 6 et 7 et étant reliée par des canalisations transversales 12 en forme d'alésages radiaux à un alésage axial à gradins 13 à l'extrémité arrière de l'arbre de sortie 3. Dans l'alésage axial 13 est prévu un passage tournant fixe 14 qui est fixé à un carter rapporté 15 fixé sur le c 8 té extérieur du carter du mécanisme Le passage tournant 14 comprend un canal axial 16 comportant un tube de refroidissement 17 retenu concentriquement à l'intérieur, dont l'extrémité interne 18 est en liaison avec l'extrémité interne du canal 16 qui est de son côté et à son extrémité externe opposée en liaison avec une conduite d'amenée d'agent de pression par l'intermédiaire d'un alésage radial 19 Le tube de refroidissement I 7 fait saillie à l'extérieur du canal axial 16 et comprend un raccord 20 destiné à la liaison avec une décharge ou un réservoir de retenue Le tube de refroidissement 17 est fixé au raccord au moyen d'une liaison par vissage Dans le m 9 me temps, on dispose en cet endroit un étranglement qui assure, en fonctionnement normal, une pression de précontrainte prédéterminée de 0,78 à 1,15 R Pa par exemple dans le système hydraulique constitué par le passage tournant 14 et la chambre cylindrique 11. Le dispositif de protection contre des surcharges qui est représenté comprend en tant qu'élément de mesure de la charge une tige de mesure 21 qui est incorporée dans le train d'engrenages de manière à être disposée sur le parcours de la force et à être sollicitée en fonctionnement dans les limites de sa déformabilité élastique La tige de mesure 21 peut être facilement insérée soit dans une poche soit dans des alésages Elle est disposée, dans l'exemple de réalisation représenté, dans l'accouplement 4 entre sa partie 6 et la partie 5 du mécanisme La tige de mesure comprend au moins une bande de mesure d'allongement qui subit un allongement sous l'effet de la déformation élastique de la tige La tige de mesure 21 est associée à un capteur de valeurs de mesure sans contact qui reçoit les signaux de sortie fonction de la charge et provenant de la ou des bandes de mesure et les applique à un dispositif de commande électronique qui pilote l'accouplement 4 Les dispositifs dernièrement mentionnés sont connus et ne sont donc pas représentés sur le dessin. Pour maintenir la durée de réponse du dispositif de protection contre des surcharges à une valeur inférieure dans la mesure du possible à 25 ms, le système hydraulique du passage tournant fixe 14 et de la chambre cylindrique 11 de l'accouplement est désaéré et ensuite maintenu sous une précontrainte hydraulique continuelle En outre, on utilise pour la manoeuvre de l'accouplement 4 une soupape de commande 22 dont la durée de commutation est au maximum de 20 ms et de préférence inférieure à 10 ms Des servo-soupapes à commande magnétique et connues en soi, comprenant un étage de commande préliminaire hydraulique, présentent ces courtes durées de commutation Ces soupapes connues fonctionnent avec un passage par zéro, c'est-à-dire avec un circuit de fluide continu en position zéro de la soupape Ce passage par zéro est utilisé pour maintenir le circuit de l'agent de pression hydraulique dans le système susmentionné du passage tournant 14 et de la chambre cylindrique 11 de l'accouplement, l'étranglement mentionné ci-dessus maintenant une pression de précontrainte prédéterminée dans le système à la décharge du passage tournant A la figure 2, le circuit de l'agent de pression circulant dans le système est indiqué par les flèches Les raccords 19 et 20 du passage tournant sont raccordés aux deux sorties P et B de la soupape de commande 22 alors que ses entrées E et R sont raccordées au système de pression hydraulique ou au retour hydraulique Comme le montre la figure 1, la soupape de commande 22 est montée directement à l'extrémité en saillie du passage tournant 14, ce qui fait que l'on obtient les plus petites liaisons à fluide avec le système du passage tournant et de la chambre cylindrique de l'accouplement. En fonctionnement du rabot, la tige de mesure 21 utilisée en tant qu'organe de mesure envoie par l'intermédiaire des capteurs de valeurs de mesure associés des signaux électriques qui sont respectivement proportionnels à l'état de la charge et qui sont appliqués au dispositif de commande électronique précédemment mentionné Ce dernier est raccordé du c 8 té sortie à l'électro-aimant de la soupape de commande 22 par l'intermédiaire d'un raccord électrique L'agencement est tel qu'en cas de surcharge la soupape de commande 22 commute immédiatement et fait passer de ce fait la chambre cylindrique 11 de l'accouplement 4 à une pression hydraulique nettement plus forte que la pression de précontrainte par l'intermédiaire-du système hydraulique du passage tournant 14 et sous l'effet de laquelle l'accouplement est désaéré à l'encontre de la force de rappel des ressorts 10 de l'accouplement. On peut encore augmenter la sensibilité de réponse du dispositif de protection selon l'invention en désaërant le système hydraulique comprenant la chambre cylindrique 11 de l'accouplement 4 Dans ce but, on prévoit selon la figure 2 un dispositif de désaérage 23 ayant la forme d'une vis de désaérage ou analogue, qui est monté dans un alésage ou analogue reliant le système hydraulique à l'atmosphère externe Dans l'exemple de réalisation représenté, la vis de désaérage 23 est montée dans l'alésage axial d'une vis de fixation 24 qui est disposée dans un alésage taraudé allant jusqu'à un alésage transversal 12. L'ouverture de l'accouplement en cas de surcharge est réalisé avantageusement par la commande de l'alimentation en courant de l'électroaimant de la soupape de commande 22 de manière que lors de l'ouverture de l'accouplement il ne puisse y avoir des chocs exagérés dus à la détente de la chaîne à rabot qui est soumise à un allongement. La déconnection mentionnée de la charge peut être réalisée en contrôlant en fonction du temps et à l'aide d'un dispositif de commande électrique île courant électrique de l'électro-aimant de façon que lorsqu'il y a blocage du rabot, c'est-a-dire dans le cas d'une surcharge, ce soit d'abord l'accouplement 4 qui soit totalement désaéré du fait de l'application totale du courant à l'électro-aimant de la soupape de commande et qu'ensuite il soit à nouveau refermé pendant une courte durée de manière qu'il y ait patinage de l'accouplement quand la chaîne à rabot se détend Grâce à cette mesure, on peut réduire de façon définie l'énergie d'allongement inhérente de la chatne à rabot. Du fait que l'électro-aimant de la soupape de commande 22 qui fonctionne sous forme d'un moteur à couple commande la course du piston de commande de cette soupape de façon directement proportionnelle au signal électrique d'entrée, il est possible par un dispositif électrique additionnel de commander de façon définie la vitesse de décharge -de l'accouplement dans le sens permettant d'éviter des heurts prononcés de décharge de la chaîne à rabot Le dispositif de commande électrique du moteur à couple détermine ainsi dans les limites de la courte durée de réponse prédéterminée une ouverture "patinante" de l'accouplement 4 en cas de surcharge. - REVENDICATIONS. 1 Mécanisme muni d'un dispositif de protection contre des surcharges, en particulier pour l'entraînement de rabots à charbon et analogues, comprenant un organe de réglage élastiquement déformable monté dans le train d'engrenages, avec un détecteur de valeur de mesure et un dispositif de commande électronique qui ouvre un accouplement du mécanisme pouvant être hydrauliquement désaéré et déclenché électriquement et séparant en cas de surcharge l'arbre de sortie du mécanisme de l'entrée de' ce mécanisme, l'accouplement étant associé à une soupape à commande magnétique à laquelle est raccordée du caté- entrée une chambre cylindrique pouvant âtre soumise à la pression hydraulique en vue d'aérer l'accouplement, caractérisé en ce que la chambre cylindrique ( 11) de l'accouplement ( 4) est maintenue sous une précontrainte hydraulique continuelle et en ce que la soupape de commande ( 22) est constituée par une servo-soupape dont le temps de commutation est au maximum d'environ 20 millisecondes et de préférence inférieur à 10 millisecondes. 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'une soupape de commande ( 22) connue en soi, qui est munie d'un étage préalable à commande magnétique associé au piston de commande de la soupape, et de préférence d'un étage de commande préalable à double ajutage. 3 Mécanisme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la sortie de la soupape de commande ( 22) est reliée par l'intermédiaire d'un passage tournant fixe ( 14) de l'arbre d'entraînement comprenant l'accouplement ( 4), et de préférence de l'arbre de sortie ( 3) du - mécanisme, avec la chambre cylindrique ( 11) de l'accouplement, et en ce que le passage tournant est muni d'un circuit pour agent de pression hydraulique maintenant le système sous une précontrainte. 4 Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape de commande ( 22) comprend un passage par zéro déterminant le circuit de l'agent de pression dans le passage tournant ( 14). Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que le passage tournant ( 14) comprend un canal axial ( 16) dans lequel est disposé un tube de refroidissement axial ( 17) s'ouvrant à l'intérieur de celui-ci et qui est raccordé à la chambre cylindrique ( 11) de l'accouplement ( 4) au moins par un canal de raccordement hydraulique ( 12). 6 Mécanisme selon-l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un étranglement est prévu dans le circuit de l'agent de pression hydraulique du conduit tournant ( 14), sur le côté sortie. 7 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la soupape de commande ( 22) est montée sur la passage tournant ( 14). 8 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le passage tournant ( 14) pénètre dans un alésage axial ( 13) à l'extrémité arrière de l'arbre de sortie ( 3) du mécanisme et qui comprend l'accouplement ( 4), et en ce que la chambre cylindrique de forme annulaire ( 11) en- toure l'extrémité arrière de l'arbre de sortie ( 3) et est rac- cordéepar l'intermédiaire de plusieurs canaux transversaux ( 12) au canal axial ( 16) du passage tournant ( 14). 9 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de dé- saérage ( 23) pour désaérer le système hydraulique comprenant la chambre cylindrique ( 1 l). Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par un dispositif de commande électrique qui -ouvre l'accouplement ( 4) en patinant en cas de surcharge et en évitant des heurts de détente exagérés de la chaîne. 11 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'organe de mesure est constitué par une tige de mesure ( 21) pouvant être enfoncée de façon libre dans une poche ou des alésages, qui est munie d'au moins une bande de mesure d'allongement.