Brevet FR2586407A1 — publié le 19870227

Dispositif de maintien sous tension d'un câble à déplacement alternatif avec stockage d'énergie dans un accumulateur oléopneumatique et Ascenseur à câble avec compensation de charge permanente La présente invention concerne un dispositif de maintien sous tension d'un câble à déplacement alternatif avec stockage d'énergie dans un accumulateur oléopneumatique, et un ascenseur utilisant ce dispositif pour compenser au moins une partie de sa charge permanente. Cette charge permanente est par exemple constituée par les poids de sa plate-forme mobile tirée par ledit câble. Un tel ascenseur comporte bien entendu un moteur fournissant l'énergie nécessaire à l'élévation des charges portées par l'ascenseur. Ce moteur peut être de types très divers. Il peut par exemple être un moteur électrique rotatif entraînant un tambour sur lequel s'enroule le câble de l'ascenseur. Il peut être aussi un vérin pneumatique ou hydraulique alimenté par un compresseur pour tirer directement ou indirectement le câble. Quelque soit le type de ce moteur, il est connu d'utiliser un accumulateur oléopneumatique pour emmagasiner de l'énergie lors de la descente de l'ascenseur, et la restituer lors de la remontée de celui-ci, de manière à aider le moteur et à diminuer la puissance qu'il doit fournir. Un tel accumulateur agit sur le câble par l'intermédiaire d'un verin hydraulique dont le circuit est raccordé à une chambre de liquide de l'accumulateur. L'énergie est emmagasinée dans l'accumulateur par compression d'un gaz contenu dans une chambre de gaz interne, cette compression étant réalisée par la pénétration du liquide dans l'enceinte de volume constant de l'accumulateur. Il est de plus connu de diminuer la course d'un tel vérin c'est-à-dire de la rendre moins longue que le déplacement de l'ascenseur, en interposant un tambour rotatif qui reçoit d'une part le câble de l'ascenseur sur une piste d'enroulement de rayon relativement grand et d'autre part un second câble sur une piste de rayon plus petit. C'est ce second câble qui est tendu par le vérin. La présence de l'accumulateur oléopneumatique permet de diminuer fortement la puissance du moteur et sa consommation d'énergie. La présente invention a pour but de permettre de réduire encore la puissance et la consommation d'énergie d'un tel moteur d'ascenseur et, plus généralement, d'un moteur travaillant dans des conditions analogues pour assurer les déplacements alternatifs d'un câble supportant une charge au moins partiellement permanente. Elle a notamment pour objet un dispositif de maintien sous tension d'un câble à déplacement alternatif avec stockage d'énergie dans un accumulateur oléopneumatique, - ce dispositif ayant pour- but de maintenir en tension un câble de traction (4) qui -alternativement file selon sa longueur lors d'un déplacement aller sous l'effet d'une charge (2) sur une course de longueur limitée et revient sur la mêm course lors d'un déplacement retour sous l'action d'un moteur, et de stocker de l'énergie pendant le déplacement aller pour la restituer pendant le déplacement retour en aidant ledit moteur, - ce dispositif comportant un tambour d'enroulement de traction (6) tournant autour d'un axe (8) et recevant ledit câble de traction (4) qui est disposé sur ce tambour de manière à s'en dérouler lors desdits déplacements aller et à s'y enrouler lors desdits déplacements retour, - un tambour d'enroulement de compensation (12, 14) tournant autour d'un axe (8) et recevant un câble de compensation (16, 18), ce tambour étant couplé mécaniquement au tambour de traction pour tourner à une vitesse de rotation dans un rapport constant avec celle de ce dernier de manière que ce câble de compensation s'enroule sur ce tambour de compensation lors desdits déplacements aller et s'en déroule lors desdits déplacements retour, et pour que, dans le cas où une liberté de rotation est laissée par ailleurs à ces tambours, ce couplage maintienne les tensions des deux câbles de traction et de compensation dans un rapport inversement proportionnel au rapport des bras de levier des deux tambours de traction et de compensation, le bras de levier considéré étant, sur chacun des tambours, la distance de l'axe de rotation de ce tambour à la ligne droite suivie par le câble correspondant (16, 4) au voisinage de ce tambour, - un vérin hydraulique de compensation (26) comportant un élément mobile (28) lié à l'extrémité dudit câble de compensation (16) distante dudit tambour de compensation pour tendre ce câble et pour tendre en outre, par l'intermédiaire desdits tambours, ledit câble de traction (4), - un accumulateur oléopneumatique (30) constitué par une enceinte contenant un volume variable de liquide (34) maintenu sous pression par une masse constante de gaz (32) qui occupe le volume résiduel, - et un raccordement (36) entre ce volume de liquide et ledit vérin de compensation pour que la pression de ce liquide tende ledit câble de compensation (16) et pour que de l'énergie soit stockée dans ledit accumulateur par compression dudit gaz lors desdits déplacements aller et soit restituée par décompression de ce gaz lors desdits déplacements retour, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'un au moins (12) des deux dits tambours comporte une piste d'enroulement en forme de spirale de manière que la rotation de ce tambour fasse varier son dit bras de levier (R1, R2) dans le sens tel que ledit rapport du bras de levier du tambour de traction à celui du tambour de compensation croisse lors desdits déplacements aller, et de manière par conséquent à au moins diminuer une part de la variation de la tension du câble de traction (4), cette part étant celle qui résulte de l'augmentation de la pression dudit gaz de l'accumulateur lors de ces déplacements aller. ( Les numéros de référence entre parenthèses renvoient à simple titre d'exemple aux figures ci-après). Il y a bien entendu en général une autre part de la tension du câble de traction (4), cette autre part étant celle qui résulte de l'action du moteur. Selon la présente invention il est de plus apparu avantageux d'adopter, au moins dans certains cas, les dispositions plus particulières suivantes - Les deux dits tambours (6, 12) tournent autour d'un même axe de rotation (8) et sont solidaires l'un de l'autre, de sorte que ledit rapport constant de leurs vitesses de rotation est égal à un. - Le dispositif comporte au moins deux dits tambours de traction (6, 7) pour recevoir deux câbles de traction (4) et deux dits tambours de compensation (12, 14) pour recevoir deux dits câbles de compensa tion (16) liés à deux dits vérins de compensation (26), tous ces tambours étant solidaires les uns des autres, les deux tambours de traction avec leurs câbles étant sensiblement symétriques l'un de l'autre par rotation de 180 degrés autour dudit axe de rotation (8), et les deux dits tambours de compensation avec leurs câbles étant également sensiblement symétriques l'un de l'autre par rotation de 1800 autour de cet axe, de manière à n'appliquer aucune force importante sur cet axe de rotation. - Ledit tambour de traction (6) présente un rayon suffisamment grand pour que ladite course du câble de traction (4) entraine une rotation desdits tambours inférieure à 3600, de manière à éviter d'avoir à faire faire plusieurs tours à ladite piste en forme de spirale (12) et d'avoir à donner un déplacement axial au câble correspondant (16). - Ledit tambour de traction (6) présente un rayon constant plus grand que la valeur la plus grande (R2) du bras de levier du tambour de compensation (12), de manière à limiter la course dudit vérin de compensation (26). La présente invention a également pour objet un ascenseur à câble avec compensation de charge permanente, cet ascenseur comportant - une plate-forme (2) à déplacements ascendants et descendants, - au moins un câble de traction (4) suspendant cette plate-forme, - un moteur pour tirer ce câble pour réaliser un dit déplacement ascendant de cette plate-forme, - un tambour d'enroulement de traction (6) pour ce câble de traction qui est disposé sur ce tambour de manière à s'en dérouler lorsqu'il subit un déplacement aller accompagnant un déplacement descendant de la plate-forme et à s'y enrouler lorsqu'il subit un déplacement retour accompagnant un déplacement ascendant de la plate-forme, - un tambour d'enroulement de compensation (12, 14) tournant autour d'un axe (8) et recevant un câble de compensation (16, 18), ce tambour étant couplé mécaniquement au tambour de traction pour tourner à une vitesse de rotation dans un rapport constant avec celle de ce dernier de manière que ce câble de compensation s'enroule sur ce tambour de compensation lors desdits déplacements aller et s'en déroule lors desdits déplacements retour, et pour que, dans le cas où une liberté de rotation est laissée par ailleurs à ces tambours, ce couplage maintienne les tensions des deux câbles de traction et de compensation dans un rapport inversement proportionnel au rapport des bras de levier des deux tambours de traction et de compensation, le bras de levier considéré étant, sur chacun des tambours, la distance de l'axe de rotation de ce tambour à la ligne droite suivie par le câble correspondant (16, 4) au voisinage de ce tambour, - un vérin hydraulique de compensation (26) comportant un élément mobile (28) lié à l'extrémité dudit câble de compensation (16) distante dudit tambour de compensation pour tendre ce câbles et pour tendre en outre, par l'intermédiaire desdits tambours, ledit câble de traction (4), - un accumulateur oléopneumatique (30) constitué par une enceinte contenant un volume variable de liquide (34) maintenu. sous pression par une masse cosntante de gaz (32) qui occupe le volume résiduel, - et un raccordement (36) entre ce volume de liquide et ledit vérin de compensation pour que la pression de ce liquide tende ledit câble de compensation (16) et pour que de l'énergie soit stockée dans ledit accumulateur par compression dudit gaz lors desdits déplacements aller et soit restituéé par décompression de ce gaz lors desdits déplacements retour, - cet ascenseur étant caractérisé par le fait que l'un au moins (12) des deux dits tambours comporte une piste d'enroulement en forme de spirale de manière que la rotation de ce tambour fasse varier son dit bras de levier (R1, R2) dans le sens tel que ledit rapport du bras de levier du tambour de traction à celui du tambour de compensation croisse lors desdits déplacements aller, et de manière par conséquent à au moins diminuer une part de la variation de la tension du câble de traction (4), cette part étant celle qui résulte de l'augmentation de la pression dudit gaz de l'accumulateur lors de ces déplacements aller. A l'aide des figures schématiques ci-après on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et réprésentés peuvent, sans sortir du cadre de l'in vention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqutun même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue en perspective d'un ascenseur selon l'invention, le moteur et des accumulateurs oléopneumatiques n'étant pas représentés. La figure 2 représente une vue de bout d'un ensemble de tambours de cet ascenseur. La figure 3 représente une vue de dessus de l'ensemble précédent. La figure 4 représente une vue de bout de cet ensemble avec un vérin de compensation et un accumulateur oléopneumatique en coupe après un déplacement retour et avant un déplacement aller du câble de l'ascenseur, c'est-à-dire lorsque l'ascenseur est en position haute. La figure 5 représente les mêmes éléments que la figure 4 mais lorsque l'ascenseur est en position basse. L'ascenseur qui va être décrit à titre d'exemple comporte les dispositions précédemment mentionnées selon l'invention. Conformément aux figures 1, 2 et 3 une plate-forme rectangulaire d'ascenseur 2 est soutenue par quatre dits câbles de traction 4 à ses quatre coins. Ces câbles son renvoyés par des poulies 40 vers un tambour de traction commun 6, 7 qui constitue à lui seul, par ses diverses pistes d'enroulements, toutes aux mêmes rayon constant, quatre tambours symétriques deux à deux tels que précédemment mentionnés selon l'invention. L'ascenseur comporte également quatre dits câbles de compensation 16 qui s'enroulent sur quatre tambours à pistes spirales tels que 12 et 14 également symétriques deux à deux comme précédemment mentionné, et solidaires des tambours 6 et 7. Ces câbles sont guidés par des poulies de guidage 42. Non seulement l'ensemble des tambours solidaires tels que 6, 7, 12 et 14 est symétrique en vue parallèle à l'axe 8 par rotation de 180 degrés autour de cet axe, mais il est de plus symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire à cet axe. Les forces appliquées aux quatre câbles de traction étant égales, de même que celles appliquées aux quatre câbles de compensation, il en résulte que l'arbre du tambour, disposé selon l'axe 8, ne supporte normalement aucun effort susceptible d'engendrer des frottements. Chacun des quatre câbles de compensation 16 est tendu par un verin multi-chambres 26 qui constitue d'une part un vérin de compensation précédemment mentionné, et d'autre part un vérin moteur. Ce dernier est un moteur du dispositif tel que précédemment mentionné. Conformément aux figures 4 et 5 un tel vérin multi-chambres comporte un piston mobile 28 coulissant autour d'un tube axial 44 à l'intérieur d'un cylindre externe fixe 27. Ce cylindre est fermé par un fond fixe 54 à son extrémité la plus proche de l'accumulateur oléopneumatique 30, et par deux obturateurs concentriques 47 et 53 à l'autre extrémité. Un cylindre coaxial intermédiaire mobile 48 s'étend, sur une partie interne variable de sa longueur, entre le tube axial 44 et la paroi latérale du cylindre fixe 27, le reste de sa longueur étant extérieur au cylindre fixe, du côté qui est le plus distant de l'accumulateur 30. Ce cylindre mobile a son extrémité la plus proche de l'accumulateur 30 fixée au piston 28. Son extrémité la plus éloignée de cet accumulateur est occupée par un fond mobile 50 auquel le câble de compensation 16 est attaché par l'intermédiaire d'une articulation 50a.L'obturateur fixe 53 obture l'espace intérieur au cylindre mobile 48 et il est maintenu par une extrémité du tube axial 44 dont l'autre extrémité est fixée au fond fixe 54. L'obturateur 53 est externe à ce cylindre mobile et obture l'es- pace annulaire entre ce cylindre et la paroi latérale du cylindre fixe 27. Des joints d'étanchéité permettant au cylindre mobile de coulisser sans fuite entre ces deux obturateurs. De l'huile sous pression, constituant le liquide précédemment mentionné, est fournie par l'accumulateur 30 à une canalisation de raccord 36 qui l'amène à l'extrémité du tube axial 44 proche de cet accumulateur 30. Elle parcourt ce tube et s'en échappe par des trous 46 dans le cylindre mobile 48 à l'autre extrémité de ce tube. Sa pression repousse une partie centrale du piston 28 pour constituer ledit verin de compensation et tendre le câble 16 par l'intermédiaire du cylindre mobile 48. Pour élever la plate-forme, de l'huile sous pression est introduite, à partir d'une pompe non représentée, dans une chambre annulaire 49 entre le cylindre mobile 48 et le cylindre fixe 27, à l'extrémité de ce dernier la plus éloignée de l'accumulateur 30. La pression de cette huile agit sur la partie périphérique du piston 28 pour augmenter la tension du câble 16. Pour abaisser la plate-forme, lthuile sous pression provenant de la même pompe est introduite dans une chambre 51 du cylindre fixe 27 à l'extrémité de celui-ci la plus proche de l'accumulateur 30. Sa pression agit sur la totalité du piston 28 pour diminuer la tension du câble 16. La combinaison ainsi réalisée du vérin de compensation avec un vérin moteur coaxial permet de réduire le nombre de pièces nécessaires pour assurer les fonctions de ces vérins. Il est cependant clair que le moteur du dispositif pourrait être réalisé différemment, et, par exemple, entraîner directement en rotation l'arbre commun aux divers tambours, ou encore agir directement sur la plate-forme. La canalisation de raccord 36 provient d'un accumulateur oléopneumatique 30 de type connu dont une chambre de gaz 32 présente un volume maximal lorsque, comme représenté sur la figure 4, l'ascenseur est en position haute. Une chambre de liquide 34 présente alors un volume minimal, le bras de levier du tambour de compensation 12 présentant une longueur maximale R1. Cette chambre de liquide est séparée de cette chambre de gaz par une paroi souple non représentée. Ces chambres constituent les volumes de gaz et de liquide précédemment mentionnés. Ces derniers pourraient cependant aussi être en contact direct, sans paroi de séparation. Ce bras de levier présente par contre une longueur minimale R2 lorsque, comme réprésenté sur la figure 5, l'ascenseur est en position basse, le volume de la chambre de gaz 32 étant aiors minimal. La forme de la piste d'enroulement spirale du tambour 12 est telle que le couple exercé sur les tambours 6 et 7 est constant, la variation du bras de levier compensant celle de la pression du gaz dans la chambre 32. Cette piste s'étend sur 295 degrés. Le secteur angulaire subsistant de 65 degrés est utilisé pour l'accrochage du câble de compensation à l'aide d'un dispositif classique 52. La présente invention permet non seulement de réaliser une économie d'énergie et de diminuer le coût du moteur de l'ascenseur, mais encore de rendre le fonctionnement de l'ascenseur plus doux et régulier. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de maintien sous tension d'un câble à déplacement alternatif avec stockage d'énegie dans un accumulateur oléopneumatique, - ce dispositif ayant pour but de maintenir en tension un câble de traction (4) qui alternativement file selon sa longueur lors d'un déplacement aller sous l'effet d'une charge (2) sur une course de longueur limitée et revient sur la même course lors d'un déplacement retour sous l'action d'un moteur, et de stocker de l'énergie pendant le déplacement aller pour la restituer pendant le déplacement retour en aidant ledit moteur, - ce dispositif comportant un tambour d'enroulement de traction (6) tournant autour d'un axe (8) et recevant ledit câble de traction (4) qui est disposé sur ce tambour de manière à s'en dérouler lors desdits déplacements aller et à s'y enrouler lors desdits déplacements retour, - un tambour d'enroulement de compensation (12, 14) tournant autour d'un axe (8) et recevant un câble de compensation (16, 18), ce tambour étant couplé mécaniquement au tambour de traction pour tourner à une vitesse de rotation dans un rapport constant avec celle de ce dernier de manière que ce câble de compensation s'enroule sur ce tambour de compensation lors desdits déplacements aller et s'en déroule lors desdits déplacements retour, et pour que, dans le cas où une liberté de rotation est laissée par ailleurs à ces tambours, ce couplage maintienne les tensions des deux câbles de traction et de compensation dans un rapport inversement proportionnel au rapport des bras de levier des deux tambours de traction et de compensation, le bras de levier considéré étant, sur chacun des tambours, la distance de l'axe de rotation de ce tambour à la ligne droite suivie par le câble correspondant (16, 4) au voisinage de ce tambour, - un vérin hydraulique de compensation (26) comportant un élément mobile (28) lié à l'extrémité dudit câble de compensation (16) distante dudit tambour de compensation pour tendre ce câble et pour tendre en outre, par l'intermédiaire desdits tambours, ledit câble de traction (4), - un accumulateur oléopneumatique (30) constitué par une enceinte contenant un volume variable de liquide (34) maintenu sous pression par une masse constante de gaz (32) qui occupe le volume résiduel, - et un raccordement (36) entre ce volume de liquide et ledit vérin de compensation pour que la pression de ce liquide tende ledit câble de compensation (16) et pour que de l'énergie soit stockée dans ledit accumulateur par compression dudit gaz lors desdits déplacements aller et soit restituée par décompression de ce gaz lors desdits déplacements retour, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'un au moins (12) des deux dits tambours comporte une piste d'enroulement en forme de spirale de manière que la rotation de ce tambour fasse varier son dit bras de levier (R1, R2) dans le sens tel que ledit rapport du bras de levier du tambour de traction à celui du tambour de compensation croisse lors desdits déplacements aller, et de manière par conséquent à au moins diminuer une part de la variation de la tension du câble de traction (4), cette part étant celle qui résulte de l'augmentation de la pression dudit gaz de l'accumulateur lors de ces déplacements aller. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux dits tambours (6, 12) tournent autour d'un même axe de rotation (8) et sont solidaires l'un de l'autre, de sorte que ledit rapport constant de leurs vitesses de rotation est égal à un. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux dits tambours de traction (6, 7) pour recevoir deux câbles de traction (4) et deux dits tambours de compensation (12, 14) pour recevoir deux dits câbles de compensation (16) liés à deux dits vérins de compensation (26), tous ces tambours étant solidaires les uns des autres, les deux tambours de traction avec leurs câbles étant sensiblement symétriques l'un de l'autre par rotation de 180 degrés autour dudit axe de rotation (8), et les deux dits tambours de compensation avec leurs câbles étant également sensiblement symétriques l'un de l'autre par rotation de 1800 autour de cet axe, de manière à n'appliquer aucune force importante sur cet axe de rotation. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit tambour de traction (6) présente un rayon suffisamment grand pour que ladite course du câble de traction (4) entraîne une rotation desdits tambours inférieure à 3600, de manière à éviter d'avoir à faire faire plusieurs tours à ladite piste en forme de spirale (12) et d'avoir à donner un déplacement axial au câble correspondant (16). 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit tambour de traction (6) présente un rayon constant plus grand que la valeur la plus grande (R2) du bras de levier du tambour de compensation (12), de manière à limiter la course dudit vérin de compensation (26). 6/ Ascenseur à câble avec compensation de charge permanente, cet ascenseur comportant - une plate-forme (2) à déplacements ascendants et descendants, - au moins un câble de traction (4) suspendant cette plate-forme, - un moteur pour tirer ce câble pour réaliser un dit déplacement ascendant de cette plate-forme, - un tambour d'enroulement de traction (6) pour ce câble de traction qui est disposé sur ce tambour de manière à s'en dérouler lorsqu'il subit un déplacement aller accompagnant un déplacement descendant de la plate-forme et à s'y enrouler lorsqu'il subit un déplacement retour accompagnant un déplacement ascendant de la plate-forme, - un tambour d'enroulement de compensation (12, 14) tournant autour d'un axe (8) et recevant un câble de compensation (16, 18), ce tambour étant couplé mécaniquement au tambour de traction pour tourner à une vitesse de rotation dans un rapport constant avec celle de ce dernier de manière que ce câble de compensation s'enroule sur ce tambour de compensation lors desdits déplacements aller et s'en déroule lors desdits déplacements retour, et pour que, dans le cas où une liberté de rotation est laissée par ailleurs à ces tambours, ce couplage maintienne les tensions des deux câbles de traction et de compensation dans un rapport inversement proportionnel au rapport des bras de levier des deux tambours de traction et de compensation, le bras de levier considéré étant, sur chacun des tambours, la distance de l'axe de rotation de ce tambour à la ligne droite suivie par le câble correspondant (16, 4) au voisinage de ce tambour, - un vérin hydraulique de compensation (26) comportant un élément mobile (28) lié à l'extrémité dudit câble de compensation (16) distante dudit tambour de compensation pour tendre ce câble et pour tendre en outre, par l'intermédiaire desdits tambours, ledit câble de traction (4), - un accumulateur oléopneumatique (30) constitué par une enceinte contenant un volume variable de liquide (34) maintenu sous pression par une masse constante de gaz (32) qui occupe le volume résiduel, - et un raccordement (36) entre ce volume de liquide et ledit vérin de compensation pour que la pression de ce liquide tende ledit câble de compensation (16) et pour que de l'énergie soit stockée dans ledit accumulateur par compression dudit gaz lors desdits déplacements aller et soit restituée par décompression de ce gaz lors desdits déplacements retour, - cet ascenseur étant caractérisé par le fait que l'un au moins (12) des deux dits tambours comporte une piste d'enroulement en forme de spirale de manière que la rotation de ce tambour fasse varier son dit bras de levier (R1, R2) dans le sens tel que ledit rapport du bras de levier du tambour de traction à celui du tambour de compensation croisse lors desdits déplacements aller, et de manière par conséquent à au moins diminuer une part de la variation de la tension du câble de traction (4), cette part étant celle qui résulte de-l'augmentation de la pression dudit gaz de l'accumulateur lors de ces déplacements aller. 7/ Ascenseur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il présente les dispositions selon l'une quelconque des revendications 2 à 5.