Brevet FR2567864A1 — publié le 19860124

La présente invention concerne un dispositif de traction linéaire pour le déplacement de charges telles que tiges, tuyaux rigides ou flexibles ou encore de câbles et plus généralement des objets dont les dimensions axiales sont importantes par rapport à leurs dimensions transversales. On sait que lorsque un tuyau ou un câble est trop rigide pour pouvoir s'enrouler autour du cylindre axial d'un treuil on fait appel à des machines, dites de traction linéaire. Leur principe est d'exercer la traction nécessaire au déplacement du tuyau ou câble en le comprimant entre systèmes mobiles opposés par exemple des roues, des galets ou des chenilles. Par frottement et pincement le tuyau ou le câble, est entrainé, mais doit supporter parfois en se déformant la pression des systèmes d'entrainement. La machine de traction décrite ci-après, objet de la présente invention, fait appel à un principe différent qui permet d'éviter toute déformation du matériel tracté tout en assurant une excellente tenue de la charge à déplacer. La charge tuyau, câble ou tige passe à travers et suivant l'axe d'un cylindre tournant porteur de câbles de traction lesquels sont enroulés en spirale dans le même sens autour de ladite charge. Chaque câble de traction est entrainé par deux treuils à tambour portes par le cylindre tournant. L'un est enrouleur et moteur, l'autre dérouleur et résistant ce qui permet à tout moment de contrôler la tension du câble tracteur, qui est guidé au contact de la charge par des poulies orientables. Le cylindre tournant est porté par des manchettes, elles-mêmes portées par des paliers solidaires d'un bâti. Les manchettes permettent l'alimentation en énergie électrique ou hydraulique des moteurs des treuils. Les câbles en se déplaçant ont tendance à faire tourner la charge autour de son axe de symétrie, mais ce mouvement est contré par la rotation du cylindre tournant de telle sorte que finalement le mouvement résultant est une translation avec ou sans rotation résiduelle selon le désir de l'utilisateur. Selon une forme de réalisation préférentielle l'entrainement des câbles se fait par l'intermédiaire d'un double cabestan qui dans ce cas remplace l'un des treuils, l'autre étant remplacé par une poulie de renvoi. Pour contrôler la tension du câble, qui dans ce cas est bouclé sur lui même, un dispositif avec vérin mouflé est placé entre le double cabestan et la poulie de renvoi. Selon une autre variante les treuils ou le double cabestan sont remplacés par des poulies motorisées, assistées d'un dispositif permettant de contrôler la tension de chaque boucle de traction. La fig. 1 réprésente la coupe schématique longitudinale du dispositif selon l'invention. La fig. 2 représente la coupe schématique transversale du même dispositif. La fig. 3 représente la coupe longitudinale d'une variante avec entrainement des câbles par double cabestan et dispositif de mise en tension. La fig. 4 représente la coupe schématique transversale de la variante ci-dessus. La fig. 5 représente une coupe schématique partielle d'une autre variante où est représentée une boucle entrainée par poulies motorisées. Le dispositif représenté sur la fig. 1 comporte un bâti rigide (1) renforcé longitudinalement, un tambour tournant (2) relié au dit bâti par des paliers supports (3). Le tambour proprement dit est de révolution autour de son axe de rotation et est constitué par deux flasques (4), maintenues parallèles par des fortes entretoises (5) ce qui confère à l'ensemble l'aspect d'une cage d'écureuil. Dans le cas des figures (1 à 4) et à titre d'exemple ces entretoises sont au nombre de 6, réparties sur le pourtour du cylindre pour en constituer en quelque sorte les génératrices. Des manchettes (6 et 25) de forte section sont solidaires des flasques et matérialisent l'axe de rotation du tambour cylindrique en lui servant de support. Ces manchettes sont creuses pour permettre le passage du tuyau (ou du câble) à déplacer. Les dites manchettes reposent par l'intermédiaire de roulements (7 et 16) sur les paliers supports (3), lesdits roulements servant également à centrer le tambour cylindrique sur le châssis support, constituant aussi des butées. Les manchettes sont prolongées à l'extérieur des paliers par des manchons cylindriques (8 et 24) dont nous verrons ci-après qu'ils permettent pour l'un (12) de transmettre la puissance électrique aux moteurs auxiliaires des treuils décrits ci-après (9), pour l'autre de permettre le mouvement de rotation du cylindre. Les entretoises (5) divisent dans le cas des figures (1/2) le cylindre en six secteurs identiques comprennant chacun un ensemble de traction. Il nous suffira de décrire l'un des ensembles de traction, la même description s'appliquant aux autres. On trouve un treuil enrouleur (ou dérouleur) (9) solidaire d'un moteur électrique d'entrainement (10) lequel treuil a, dans le cas de la figure 1/2), son axe perpendiculaire à la flasque (4). A l'opposé et symétriquement par rapport au plan médian du cylindre tournant se trouve un second treuil dérouleur/enrouleur semblable au premier décrit (23). Les deux treuils sont reliés par un câble dont le trajet sera décrit ci-après. Leurs moteurs électriques sont commandés par un dispositif (non décrit) qui agit de telle façon que, le sens de déroulement étant choisi, lorsque l'un tire, l'autre exerce une traction de sens contraire plus faible et constante. L'alimentation des moteurs des treuils se fait par des câbles électriques reliés à des boites d'alimentation elles-mêmes reliées, par des câbles passant à l'intérieur des manchons 7 et 8, à des collecteurs (12) sur lesquels viennent frotter des balais porteurs de "charbons" (13), lesdits balais sont reliés à un disjoncteur (14). Comme nous l'avons dit dans les secteurs 1, 2, 3, 4, 5, 6, on retrouve des équipements identiques. Toutefois il est important que les treuils enrouleur/dérouleur d'une part et les treuils dérouleur/enrouleur d'autre part soient synchronisés. A titre d'exemple la synchronisation est obtenue par une grande roue dentée circulaire (15) portée par un roulement (16). Cette roue dentée vient s'engrener avec les pignons (17) portés par les extrémités libres des moteurs électriques. Selon une réalisation donnée ici à titre d'exemple les flasques sont percées de trous (18) au voisinage de leur centre. Ces trous sont destinés à recevoir un fort boulon à oeil (19), lui-même servant de support à une poulie coupée à émérillon de fort diamètre (20). Le trou positionnant la poulie est choisi en fonction du diamètre du câble ou du tuyau à tracter. Le câble part dù treuil dérouleur/enrouleur (9), passe par un système de trancannage (11) lié au treuil, rejoint la première poulie (20), tourne autour du tuyau ou câble, repasse par la deuxième poulie (21), entre dans le guide de trancannage (22) du treuil enrouleur/dérouleur et vient s'enrouler sur ledit treuil (23). Le mouvement de rotation du cylindre tournant (2) est assuré par un manchon (24) solidaire de la manchette (25). Fixée au manchon (24) une couronne dentée (26) est attaquée par un ensemble de pignons réducteurs de vitesse (27, 28) (supports non représentés) eux-mêmes en prise avec le pignon (29) de sortie d'un moteur électrique (30) solidaire du bâti (1). Lorsque l'on alimente les moteurs électriques des treuils de traction et ceux des treuils de retenue, les câbles se tendent et emprisonnent fortement le câble (ou le tuyau ou tige) à tirer, ce qui empêche tout glissement des câbles le long du câble (ou tuyau ou tige). Lorsque les treuils tournent, les uns enroulant les autres déroulant, le câble (ou tuyau ou tige) avance à l'intérieur du grand cylindre en même temps qu'il tourne sur lui-même sous l'effet de la spirale décrite par les câbles tracteurs. Pour compenser ce mouvement le cylindre est mis en mouvement de rotation pour rendre le déplacement dans l'espace du câble (ou du tuyau ou tige) analogue à une simple translation suivant son axe. Le mouvement étant continu le câble ou le tuyau est translaté à travers le conduit central aussi longtemps qui reste du câble sur les treuils dit dérouleurs, ce qui limite forcément la manoeuvre dans le temps. On remarquera qu'en faisant varier la vitesse du grand cylindre tournant par rapport à celle des treuils enrouleuri- dérouleur on peut induire un mouvement de torsion destiné à faciliter le stockage du câble (ou tuyau). Dans le cas d'un lovage en glêne par exemple, ceci permet de renforcer le commettage. Dans la forme de réalisation selon les fig. 3 et 4 on utilise pour mouvoir les câbles de traction un double cabestan (31) avec poulies de renvoi (34 et 35). Le câble de traction est alors bouclé sur lui-même.-Un vérin (32) assure la mise en tension du câble. Le vérin mouflé (32), placé parallèlement aux entretoises (33) est relié par des conduits hydrauliques (non représentés) à un accumulateur huilerait (non représenté). Le câble part du double cabestan va dans la poulie (34) tourne autour du câble/tuyau en décrivant une spirale comme dans le cas de base décrit plus haut, passe par la poulie 35 (à droite sur la figure), passe par la 1ère poulie fixe (36) solidaire du pied du vérin puis par la poulie de tête, (37) à nouveau par la 2ème poulie fixe solidaire du pied du vérin et revient au double cabestan. (Pour la compréhension de la figure 3 la poulie 38 est représentée avec un plus fort diamètre). Lorsque le double cabestan est mis en action le câble emprisonne fortement la charge, tuyau ou câble, la tension de sortie étant transmise au mouflage du vérin qui rattrape le mou et maintient une tension constante dans la boucle de traction. Le grand cylindre support est mis en rotation continue et la charge, tuyau ou câble, avance dans le sens choisi avec translation seule ou avec translation - rotation. Dans une autre forme de réalisation selon la fig. 5, la motorisation de la boucle est assurée par des poulies motorisées. Le gros oeuvre est le même que précédemment, le grand cylindre tournant étant porté par des manchettes creuses à chaque extrémité comme dans le cas fondamental. Toutefois, à titre d'exemple, la zône où se trouvent placées les entretoises est séparée en deux parties inégales par une cloison rigide (39) délimitant ainsi deux compartiments. Dans le premier compartiment sont placées des pompes hydrauliques (40) mues par des moteurs électriques alimentés, comme dans les cas précédemment décrits, par des câbles électriques reliés aux secteurs électrifiés portés par l'une des manchettes (6). Ces groupes hydrauliques destinés à l'alimentation des moteurs d'entrainement des poulies motorisées peuvent être couplés hydrauliquement entre eux par des tuyauteries d'équilibrage avec sectionnements pour permettre la marche sur 1, 2, ou plusieurs groupes hydrauliques (non représentés). Dans la partie la plus importante de la cage cylindrique sont placées les poulies motorisées dans les gorges desquelles vont passer les câbles de traction proprement dits. Nous ne décrirons qu'un ensemble de traction, la même description s'appliquant aux autres. Les poulies motorisées sont réparties en 2 groupes. Celles qui sont fixées directement aux entretoises et qui constituent par exemple ici le groupe impair (41) et l'autre groupe, pair relié d'un côté aux entretoises par l'intermédiaire de vérins hydrauliques (43) par exemple et de l'autre côté, entre elles, par une structure analogue à un palonnier (42) ; nous verrons l'intégrât de ce montage lorsque nous décrirons le fonctionnement de la boucle tractrice. Une poulie d'axe horizontal (44) est rendue solidaire de la flasque (39) du cylindre tournant par un axe. (Cette poulie peut être également motorisée). Une poulie de renvoi analogue à celle décrite dans le cas fondamental (45) permet le guidage du câble de traction vers la charge à tracter. Le câble de traction passe alternativement sur chaque poulie motorisée fixe, et sur chaque poulie motorisée solidaire du palonnier, décrivant ainsi une courbe en lacets jusqu'au moment où, sortant des poulies fixes près des flasques, il vient se placer dans la gorge de la poulie (44) solidaire de la flasque (39). Le câble passe ensuite dans la gorge de la poulie mobile à trois degrés de liberté (45) pour venir enfin tourner autour du tuyau (ou du câble) à tracter, de nouveau dans la poulie à trois degrés de liberté, puis dans la partie solidaire des flasques et enfin dans les gorges des poulies motorisées. Etant donné la longueur de la boucle, fixée par le choix du constructeur ou de l'opérateur, compte tenu du diamètre du tuyau (ou du câble) à tracter et du nombre de tours choisis pour ltenroulement dudit câble, les vérins hydrauliques servent à tendre la boucle et assurent l'emprise du câble sur la charge. Les groupes électrohydrauliques servent à entrainer les câbles de traction par l'intermédiaire d-es moteurs attenant à chacune des poulies, (non représentés) les vérins étant, eux, reliés å un accumulateur tampon (non représenté) pour soustraire lesdits vérins aux fluctuations de pression et assurer à chaque boucle de traction une tension indépendante constante et règlable au choix préalable de l'opérateur. Il est possible selon une autre réalisation donnee ici à titre d'exemple que les poulies motorisées soient toutes fixes s le dispositif de mise en tension du câble est alors un verin hydraulique par exemple comme représenté dans la figure schématique 3. De même selon une autre disposition selon l'invention les poulies peuvent être doubles ou triples etc ... tout en étant mues par un ou plusieurs moteurs ce qui permet de multiplier les boucles tractrices. Toutefois il parait difficile pour des raisons d'encombrement et de facilité de réalisation d'aller au dela d'une paire de câbles par ligne tractrice. Dispositif de synchronisation électronique fonctionnant à partir de capteurs de vitesse solidaires de chaque moteur. Système mécanique à ressort ou un vérin hydraulique ou électrique par exemple. Câble de chanvre ou mixte ou réalisé en matériau synthétique ou remplacé par une chaîne ou encore une courroie qu'elle qu'en soit sa forme. Les poulies coupées servant au guidage du câble de traction vers le tuyau (ou câble ou tige) sont solidaires du tambour et portées par une assise orientable et règlable pour chaque diamètre de tuyau (ou câble ou tige). Revendications 1) Dispositif de traction linéaire pour tiges, tuyaux ou câbles caractérisés en ce qu'il comporte un cylindre tournant porteur de boucles de traction lesquelles sont constituées par des câbles d'acier, qui s'entourent en spirale autour du câble (ou tuyau ou tige) à déplacer. Chaque élément de traction est entrainé par des treuils portés par le cylindre tournant qui jouent alternativement le rôle de treuil enrouleur et de treuil dérouleur, le treuil dérouleur exerçant une traction résistante quand le treuil enrouleur est moteur et vice versa. Le tambour supportant les ensembles de traction a son axe de rotation qui coincide avec l'axe de la charge à déplacer, câble tuyau ou tige. Ledit tambour est supporté à ses extrêmités par des paliers creux solidaires d'un bâti support les dits paliers sont destinés à permettre le passage de la charge à déplacer. Les manchettes qui matérialisent l'axe de rotation sont prolongées par les manchons qui permettent l'alimentation électrique ou hydraulique et, la mise en rotation du cylindre porteur des lignes et treuils de traction. Les treuils correspondant aux différentes lignes de traction sont synchronisés soit à titre d'exemple par un dispositif mécanique roue dentée engrènant sur chaque ensemble de treuil enrouleur ou dérouleur, soit par un dispositif électronique fonctionnant à partir de capteurs de vitesse solidaires de chaque moteur. La ligne de traction s'enroule en spirale autour de la charge à tracter et est guidée à l'entrée et à la sortie par une poulie coupée mobile dans les trois dimensions, solidaire d'un boulon à oeil lui-même solidaire d'une flasque du cylindre tournant. Les flasques sont percées de plusieurs trous au voisinage de leur centre de telle sorte que le déplacement du boulon à oeil permet de rapprocher ou d'éloigner la poulie mobile de l'axe de rotation du tambour porteur tournant. La rotation du tambour tournant indépendante ou règlée sur la rotation des treuils permet de compenser à volonté la rotation de la charge induite par la trajectoire spirale de la ligne de traction. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les treuils enrouleurs/dérouleurs sont remplacés par un double cabestan, et une poulie de renvoi. La ligne de traction est bouclée sur elle-même, un système mécanique à ressort ou un vérin hydraulique ou électrique par exemple, assure la tension de aligne de traction. 3) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les treuils enrouleurs/dérouleurs ou les doubles cabestans sont remplacés par des poulies motorisées. Les poulies motorisées sont réparties en groupe fixe et mobile. Le groupe mobile solidaire d'un palonnier est écarté du groupe fixe par des vérins ce qui permet d'assurer la tension de la ligne de traction. Les poulies sont solidaires du tambour tournant et une poulie de renvoi solidaire des flasques assure l'entrainement et l'infléchissement de la ligne de traction vers les poulies à 3 degrés de liberté. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les poulies motorisées sont toutes fixes et la mise en tension de la boucle de traction est assurée par un vérin tensionneur. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les poulies motorisées sont doubles ou triples ou davantage, chaque gorge correspondant à une poulie de même rang est alors parcourue par une ligne de traction différente ce qui fait que la charge à tracter est emprisonnée par autant de lignes de traction qu'il y a de poulies portées par un même axe. Ces poulies pouvant être motorisées par un ou plusieurs moteurs. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le câble d'acier tracteur est remplacé par un câble de chanvre, ou mixte, ou réalisé en matériau synthétique ou remplacé par une channe ou encore une courroie quelle qu?en soit sa forme. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les poulies coupées servant au guidage du câble de traction vers le tuyau (ou câble ou tige) sont solidaires du tambour et portées par une assise orientable et règlable pour chaque diamètre de tuyau (ou câble ou tige).