Brevet FR2590881A1 — publié le 19870605

DISPOSITIF DE MANUTENTION MOTORISE La présente invention a pour objet un dispositif de manutention motorisé utilisable notamment dans l'industrie pétrolière. De façon plus précise l'invention concerne un dispositif de manutention motorisé qui permet de soulever des charges de poids variable dans des sites présentant un environnement dangereux, par exemple déflagrant, et des conditions sévères d'utilisation. Sur le site des installations de forage pétrolier on dispose comme moyens de manutention et de levage, essentiellement de la tour de forage qui est munie d'un palan pour la mise en place ou l'extraction du train de tiges de forage. Cependant. il existe d'autres organes qu'il est nécessaire de pouvoir mettte en place à l'entrée du puits en cours de forage ou d'en retirer. C'est par exemple le cas des vannes de sécurité, communément appelées Blow-Out Preventer. Cette vanne est boulonnée sur une bride de l'extrémité supérieure du tubage. Pour effectuer la mise en place ou l'enlèvement de cette vanne on utilise habituellement les moyens de manutention de la tour qui sont mal adaptes à cette opération. En particulier, les moyens de manutention de la tour ne permettent pas des déplacements horizontaux des charges. I1 en résulte que la manutention de la vanne est longue et peu sure. I1 existe d'autres situations dans lesquelles on est amené à déplacer des charges horizontalement et/ou verticalement dans un environnement hostile c'est à dire un environnement dans lequel il est exclu d'utiliser des sources d'énergie électrique par crainte d'explosion. et dans lequel il est nécessaire de pouvoir déplacer des charges importantes avec une grande précision dans de bonnes conditions de sécurité. Pour répondre à ces besoins, un objet de l'invention est de fournir un moyen de manutention motorisé ne faisant appel à aucune alimentation électrique tout en présentant une grande précision et une grande sécurité lors du déplacement des charges. Pour atteindre ce but, le dispositif de manutention motorisé selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend - un châssis, une première poulie montée pivotante autour d'un premier axe fixe par rapport au châssis, un vérin comportant un corps et une tige et présentant une première extrémité sensiblement fixe par rapport au châssis et une deuxième extrémité mobile, des moyens de commande du vérin pour provoquer des déplacements de la tige par rapport au corps, une deuxième poulie montée pivotante autour d'un deuxième axe solidaire de la deuxième extrémité du vérin, des moyens solidaires du châssis pour guider la deuxième extrémité du vérin de telle façon que le deuxième- axe portant la deuxième poulie soit parallèle au premier axe et qu'il reste sensiblement contenu dans un plan lié audit châssis et contenant lui-même le premier axe, et un câble, dont une première extrémité est solidaire du châssis qui passe successivement sur la deuxième poulie et sur la première poulie, la deuxième extrémité du câble étant munie de moyens d'accrochage, par quoi la deuxième extrémité du câble est déplacée sous l'effet des déplacements de la tige du vérin par rapport au corps de celui-ci. On voit ainsi que le déplacement de la deuxième poulie sous l'effet des déplacements de la tige du vérin provoque à son tour un déplacement d'amplitude double de I'extrémité libre du câble qui est muni de l'organe d'accrochage. De plus, la position de l'extrémité libre du câble est entièrement fixée par la position de la tige du vérin, ce qui évite d'avoir à prévoir des systèmes de freinage toujours susceptibles de défaillance. Enfin, les positions extrêmes de l'extrémité libre du câble sont entièrement définies par la course du vérin, ce qui évite d'avoir à prévoir des détecteurs pour limiter les possibilités de déplacement de l'extrémité libre du câble. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue longitudinale simplifiée du dispositif de manutention selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe partielle longitudinale d'un mode de réalisation détaillé du dispositif de manutention selon l'invention ; - la figure 3 est une vue du dispositif de manutention selon la direction de la flèche A de la figure 2 ; et, - la figure 4 est une vue détaillée du système de manutention selon la direction de la flèche B de la figure 2 : et - la figure 5 est une demi-vue partielle du dispositif montrant un système pour déplacer le dispositif de manutention sur un rail de supportage. En se référant tout d'abord à la figure simplifiée 1 on va décrire le principe de l'invention. Le dispositif de manutention comprend un châssis 10 sur lequel est monté un arbre 12 portant lui-meme une première poulie 14. Le dispositif de manutention comprend également un vérin 16 formé d'un corps 18 et d'une tige mobile 20. L'extrémité 18a du corps du vérin est rendue solidaire du châssis par l'intermédiaire d'un étrier 22 monté sur l'arbre 12 dont les bras sont disposés de part et d'autre de la première poulie 14. Une deuxième poulie 24 est rendue solidaire en translation de l'extrémité libre 20a de la tige 20 du vérin par l'intermédiaire d'un deuxième étrier 26 et d'un axe 28 monté sur l'étrier 26 et sur lequel est montée à pivotement la deuxième poulie 24. L'extrémité libre 20a de la tige 20 est guidée en translation de telle manière que l'axe géométrique yy de l'arbre 28 reste parallèle à l'axe géométrique xx de l'arbre 14 et que, de plus, lors des déplacements de la tige 20 l'axe géométrique yy' reste sensiblement dans un plan PP'fixe par rapport au châssis 10 et contenant l'axe géométrique de pivotement xx' de la première poulie 14. De préférence, l'extrémité de la tige 20 du vérin est guidée en ;translation dans le plan PP' par la coopération de -galets; tels que 29 montés -sur les extrémités de l'arbre 28-- et de rails de guidage 29' solidaires du châssis 10. Ainsi, sous l'effet des déplacements de la tige l4extrêmité de celle-ci, et donc l'axe géométrique yy', est assujettie à rester dans le plan PP'. Le dispositif de manutention comprend également un câble 30 qui présente une première extrémité 32 solidaire du châssis 10. Le câble passe d'abord sur la poulie 24 puis sur la poulie 14 d'ou sort-un brin libre 34 dont l'extrémité 36 est solidaire d'un organe d'accrochage. De préférence les deux poulies- 14 et 24 ont le même diamètre et la distance a entre le plan PP' et le point d'accrochage 32 de l'extrémité du câble 30 est égale au rayon des poulies 14 et 24 Sinsi-:le brin--entrant -et le brin sortant de la poulie 24 sont symétriques par rapport au plan PP' c'est à dire par rapport à l'axe longitudinal de la tige 20 du vérin 16. Pour permettre les déplacements horizontaux de la charge à manipuler le châssis 10 comporte des galets de roulement tels que 40 -solidaires du châssis et coopérant avec un rail de guidage et de supportage fixe 42. Ainsi par un organe l'ensemble du dispositif de manutention peut être déplacé selon une direction horizontale définie par le rail 42. - Ce i.spositif peut être à commande--manuelle; comme cela la est représentié-sur la figure 5, ou actionné par un moteur hydraulique. Le fonctionnement du dispositif de manutention est 1. suivant : en envoyant le fluide dans le corps 18 41 vérin - on commande le déplacement de la tige 20 de celui-ci et donc le déplacement de la poulie 24. Le déplacement de la poulie 24 provoque à son tour un déplacement d'amplitude double de l'extrémité 36 du câble. La position de la tige du vérin permet donc de contrôler en permanence la position de l'extrémité libre 36-du-câble. En outre, on comprend que du fait que les brins entrant et sortant du câble 30 sur la poulie 24 sont ;sypCtrhpues par rapport au plan PP'; la tige 20 du séria n'est pratiquement soumise à aucun effort dans des directions perpendiculaires à son axe longitudinale de symétrie.-En outre, du fait que le corps du vérin 18 est monté avec une possibilité de pivotement autour de l'axe xx', des éventuels défauts de guidage de l'extrémité de la tige du vérin entraînent un pivotement correspondant du corps du vérin et évitent donc l'introduction de contraintes entre la tige et le corps du vérin. En se référant maintenant aux figures 2 à 4 on va décrire en détail un mode préféré de réalisation du dispositif de manutention selon l'invention. Le dispositif de manutention comprend comme on l'a déjà indiqué, un châssis 10 qui est constitué essentiellement par deux plaques 50 et 52 de forme allongée et reliées entre elles par des entretoises telles que 54. Les plaques 50 et 52 sont assemblées l'une en face de l'autre et chacune présente un double pliage de telle manière que leur partie respective supérieure 56 définissent entre elles une zone supérieure 58 de largeur réduite et que leur partie respective inférieure 60 définissent entre elles une zone inférieure 62 de largeur plus importante, Les pliages servent également à raidir longitudinalement les plaques 50 et 52. Comme on le décrira ultérieurement la zone supérieure 58 comporte les éléments de supportage et de mise en déplacement horizontal du dispositif de levage alors que la zone inférieure 62 comporte le dispositif de manutention proprement dit. Comme le montrent mieux les figures 2 et 4, le dispositif de manutention comporte une première poulie à gorge 70 montée pivotante sur un arbre 72 dont les extrémités sont engagées dans des alésages ménagés dans les parties inférieures 60 des plaques 50 et 52. L'arbre 72 traverse également deux renforts de supportage et de centrage 74 et 76. Les renforts 74 et 76 sont partiellement engagés dans deux éléments longitudinaux de guidage 78 et 80 fixés sur la face interne des plaques 50 et 52 et dont la fonction sera explicitée ultérieurement. Le dispositif comporte également un vérin 82 formé d'un corps 84 et d'une tige 86. L'extrémité libre 84a du corps de vérin est prolongée par deux pattes 88 qui forment un étrier et qui sont montées à pivotement sur l'arbre 72 de part et d'autre de la poulie 70. Comme le montrent les figures 2 et 3, l'extrémité 86a de la tige 86 est solidaire d'un étrier 90 comportant des bras 91 et 91'. Les bras 91 et 91' de l'étrier 90 reçoivent un deuxième arbre 92 sur lequel est montée à pivotement une deuxième poulie à gorge 94 disposée entre les bras de l'étrier 90.Les extrémités de l'arbre 92 sont solidaires de galets 95 et 96 qui coopèrent avec les éléments de guidage longitudinaux 78 et 80 déjà décrits. Ces éléments de guidage sont par exemple des fers à section droite en U, disposés selon la longueur des plaques 50 et 52. Comme les galets 95 et 96 montés sur l'arbre de la poulie 94, sont assujettis à se déplacer dans les éléments de guidage longitudinaux 78 et 80 et que les galets 74 et 76 sont également engagés dans les éléments de guidage 78 et 80, l'axe géométrique de rotation de la poulie mobile 94 se déplace effectivement dans un plan fixe par rapport au châssis qui contient aussi l'axe géométrique de pivotement de la poulie fixe 70. La partie de manutention proprement dite comprend également un câble 100 dont une extrémité 100a est solidaire d'un point d'ancrage. Comme le montre la figure 4, le point d'ancrage est constitué par une troisième poulie 102 montée sur un axe 104 engagé dans deux renforts 106 et 108 fixés sur la paroi interne des plaques 50 et 52 en dessous des éléments de guidage 78 et 80. Plus précisément l'extrémité 100a du câble 100 forme une boucle autour de l'organe d'ancrage 102. Le câble 100 passe sur la poulie 94 solidaire de l'extrémité de la tige 86 du vérin et sur la poulie fixe 70. L'extrémité sortante 100b du câble 100 est munie, par exemple, d'une boucle 108 pour permettre la mise en place d'un organe d'accrochage.Le vérin 82 est de préférence à commande hydraulique à double effet. I1 est alimenté par une source de liquide sous pression à travers un dispositif de réglage de débit et de pression. Grâce à ce système il est possible de régler la vitesse de levage et adapter la force de levage au poids de la pièce à déplacer. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est bien sûr identique à celui qui a ete décrit avec la figure simplifiée 1. Dans la partie supérieure 58 du châssis on trouve des éléments permettant le supportage du dispositif de manutention et son déplacement horizontal. Pour cela, on trouve cinq paires de galets de roulement 120 à 128 montées en porte à faux par rapport aux tôles 50 et 52 dans l'espace 58. Ces galets coopèrent avec un rails fixe de supportage 130 dont la section est en forme de I. Les deux premières paires de galets 120, 122 sont disposées symétriquement -vis-à-vis des galets 124 et 126 par rapport à un plan vertical cc' passant par l'axe du brin de sortie vertical du cable 100. La cinquième paire de galets 128 est disposée à proximité de l'autre extrémité du châssis 10. On comprend ainsi que le châssis 10 et sert surtout à stabiliser le dispositif lors des déplacements de celui-ci. On comprend ainsi que le châssis 10 et tous les organes qu'il supporte forment un chariot qui peut se déplacer en translation -horizontale sur le rail de supportage 130. La figure 5 montre un système manuel d'entraînement du châssis 10 sur le rail 130. Le dispositif de commande de déplacement comprend un arbre 140 monté à pivotement dans les parties supérieures des plaques 50 et 52. Entre les deux plaques 50 et 52 l'arbre 140 comprend une partie cannelée 142. A l'extrémité 144 de l'arbre 140 est montée une poulie 146 sur laquelle passe une chaîne 148 d'entraînement manuelle. Les galets 120 comprennent chacun une partie de roulement 150 qui coopère avec le rail 130 et une joue 152 qui est dentée. Les joues dentées des galets 130 engrènent avec la partie cannelée 142 de l'arbre 140. En agissant sur la chaîne 148 on provoque la rotation des galets 120 par l'intermédiaire de la poulie 146 et de l'arbre 140. Dans l'exemple de réalisation décrit précédemment, l'amplitude de déplacement de l'extrémité 108 du câble est égale au double de la course L de la tige du vérin. S'il est nécessaire de disposer d'une amplitude de levage plus importante et si de plus l'on ne veut pas augmenter la longueur du châssis 10, il est possible de prévoir un mouflage. Selon cette variante de réalisation l'arbre 72 porte une deuxième poulie identique à la poulie 70 et l'arbre 92 porte une deuxième poulie identique à la poulie 94.Le câble 100, après être passé sur la poulie 70, passe sur la poulie identique à la poulie 94 puis il passe sur la poulie identique à la poulie 70 avant de sortie du châssis. Ainsi l'amplitude du déplacement de l'extrémité 108 du câble est égale à 4 fois la course L de la tige du vérin. Selon une autre variante de réalisation, l'installation de manutention comprend deux dispositifs de manutention identiques tels que décrits en liaison avec les figures 2 à 4. L'installation comprend deux rails de supportage disposés parallèlement et à la même cote. Sur chaque rail est monté un dispositif de manutention. La pièce à déplacer est accrochée à l'extrémité des deux câbles des dispositifs de manutention. En commandant indépendamment le déplacement des deux dispositifs de manutention, il est possible d'imprimer à la pièce soulevée des mouvements de faibles amplitudes facilitant le dégagement ou la mise en place de la pièce. Les avantages du dispositif de manutention selon l'invention découlent clairement de la description précédente. L'utilisation d'un vérin hydraulique pour provoquer directement les déplacements de l'organe de manutention permet de s'affranchir de l'utilisation d'un moteur électrique et de l'utilisation d'un système de freinage, puisque c'est directement la position de la tige du vérin qui détermine la position de l'extrémité 108 du câble. Par ailleurs, un vérin hydraulique ne demande aucun entretien particulier et peut fonctionner dans des conditions sévères, Enfin, en réglant le clapet d'alimentation du vérin on peut commander la vitesse de déplacement et adapter ledit dispositif à différentes charges à manipuler. Il faut remarquer enfin que la disposition particulièrement du vérin disposé selon la longueur du chariot fait que celui-ci ne présente qu'un encombrement réduit selon la direction verticale. En outre le dispositif de manutention est modulaire puisqu'il suffit de placer le chariot sur un rail de guidage pour que celui-ci soit prêt à être utilisé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manutention 'caractérisé en ce qu'il comprend : un châssis (10); une première poulie (14,70) montée pivotante autour d'un premier axe (xx') fixe par rapport audit châssis (10): un vérin (16,82) comportant un corps (18,84) et une tige (20,86) et prése,tant une première extrémité (18a) sensiblement fixe par rapport audit châssis (10) et une deuxième extrémité (20a) mobile; des moyens de commande du vérin (16,82) pour provoquer des déplacements de ladite tige (20,86) par rapport audit corps (18,84): une deuxième poulie t24,94) montée pivotante autour d'un deuxième axe (yy') solidaire de la deuxième extrémité (20a) dudit vérin (16,82):: des moyens (29', 78, 80) solidaires dudit châssis (10) pour guider ladite deuxième extrémité de vérin de telle façon que ledit deuxième axe (yy') portant la deuxième poulie (24,94) soit parallèle audit premier axe (xx) et qu'il reste sensiblement contenu dans un plan (PP') lié audit châssis contenant lui-même ledit premier axe (xx'): et, un câble (30. 100) ayant une première extrémité 32,100a) solidaire du châssis (10). passant successivement sur ladite deuxième poulie (24,94) et ladite première poulie (14,70), et ayant une deuxième extrémité (36,109) munie de moyens d'accrochage, par quoi ladite deuxième extrémité du câble est déplacée sous l'effet des déplacements de la tige du vérin par rapport au corps de celui-ci. 2. Dispositif de manutention selon la revendication 1. caractérisé en ce qu'il comprend de plus un élément longitudinal de guidage et de supportage (42,130) et en ce que ledit châssis comprend de plus des moyens de roulement (40, 120 à 128) pour coopérer avec ledit élément longitudinal de guidage et de supportage. 3. Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit châssis (10) comprend deux plaques (5052) de forme allongée disposées parallèlement et en regard l'une de l'autre et des moyens (54) pour solidariser lesdites plaques, en ce que ladite première poulie est montée à proximité d'une première extrémité des deux plaques, en ce que lesdits éléments de guidage (78,80) de ladite deuxième poulie (24,94) sont disposés selon la direction de la longueur dèsdites plaques, et en ce que ledit vérin est disposé entre lesdites première et deuxième poulies. 4. Dispositif de manutention selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de roulement (40,120 à 128) comprennent au moins deux paires de galets (122.124) de roulement. les deux paires de galets étant disposées symétriquement par rapport à un plan contenant l'axe du brin libre vertical du câble sortant de ladite première poulie (14,70). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité libre (18a) du corps du vérin (18,84) est montée à pivotement autour dudit premier axe (xx') de ladite première poulie (14,70).