Brevet FR2585413A1 — publié le 19870130

Pompe de secours manuelle à débit variable La présente invention a trait au domaine des pompes nydrauliques, et concerne plus particulièrement une pompe manuelle de secours à débit variable pwr écluses w analogues. Les installations d'écluses sont généralement équipées d'unités de commande de type hydraulique destinées à l'ouverture et la fermeture des portes de l'écluse. Plus precisément, une pompe électrique ou analogue fournit du fluide hydraulique sous pression pour la commande de vérins qui ouvriront ou fermeront les portes de manière satisfaisante. Ainsi on comprend que, lorsqu'intervient une panne d'électricité, l'écluse est immobilisée et aucun bateau ne peut la traverser. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et à proposer une solutlon manuelle à une telle défailiance, qui soit tout à fait économique et d'une grande efficacité. Plus précisément, un objet de l'invention est de proposer un dispositif apte à être commandé manuellement pour assurer sans difficulté excessive l'ouverture et la fermeture des portes de l'écluse lorsque le système hydraulique devient inopérant A cet effet, la présente invention concerne une pompenydraulique manuelle, en particulier une pompe de secours pour la manoeuvre des portes d'une écluse à l'aide de vérins, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti dans lequel est monté au moins un élément de pompage, un arbre rotatif commun aux éléments de pompage et apte à être entraîné en rotation par une manivelle à main, chaque élément de pompage comprenant une chambre de pompage solidarisée au bâti et possédant une extrémité ouverte et des orifices d'entrée et de sortie de fluide hydraulique, un élément de came monté fixe sur l'arbre dans le prolongement de la chambre, un premier élément de piston, de section transversale sensiblement plus petite que la section transversale intérieure de la chambre, et soumis à l'action de la surface de l'élément de came pour pouvoir effectuer des mouvements de va-et-vient dans la chambre > un second élément de piston annulaire reçu intimement entre le premier élément de piston et la paroi de l'extrémité ouverte de la chambre, et un moyen élastique agissant entre le premier élément de piston et le second élément de piston pour solliciter ce dernier vers l'intérieur de la chambre, de telle sorte que, suivant la différence entre les forces exercées sur le second élément de piston respectivement par le moyen élastique et par la pression du fluide hydraulique dans la chambre, ledit élément de piston voit sa course varier entre une valeur nulle et une valeur sensiblement égale à celle de la course du premiersétement de piston, pour ainsi, à pulssance manuelle constante, faire varier le débit de sortie en fonction-de la pression variable exigée pour la manoeuvre desdites portes. L'invention sera mleux comprise à la lecture de la description détaillée sulvante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite an référence au dessin annexé, sur laquel: la figure 1 est une vue de coté en coupe schémdique d'un élément de pompage de secours manuel illustrant le principe de l'invention, la figure 2 est une vue de côté an coupe partielle d'une pompe manuelle de secours à trois éléments, et la figure 3 est une vue de facs en coupe partielle de la pompedela figure 2. En référence au dessin, et en particulier à la figure 1, un élément de pompage manuel de secours à débit variable selon l'invention comprend tout d'abord un bêti 10 dans lequel est formée une chambre cylindrique de pompage 12, ouverte vers le haut La chambre 12 possède un orifice d'admission ou d'aspiration 14 et un orifice de refoulement 16. Dans les conduits d'arrivée et de départ de fluide hydraulique raccordés aux orifices 14, 16 sont respectivement prévus des clapets 1 8 ! 20 tels que des clapets à bille. Dans la région supérieure du bàti 10 est monté pivotant un arbre 22, solidaire en rotation d'une manivelle à main (non représentée sur la figure 1). Sur l'arbre 22 est monté fixe, sensiblement au dessus de la chambre de pompage 12, un élément de came 24. La pompe comprend en outre un premier élément de piston ou piston central, sous la forme d'une tlge.cyllndrique 26 en contact par son extrémité supérieure avec la surface d'actionnement de l'élément de came, et dont l'extrémité inférieure est apte à coulisser dans la chambre 12 coaxialement avec elle. Entre le premier élément de piston 26 et la paroi intérieure de l'ouverture de la chambre mentionnée plus haut est intimement reeu un second élément de piston 28, de forme annulaire. Le second élément de piston 28 est à coulissement libre entre le premier élément 26 et ladite paroi de l'ouverture, mais est apte à être sollicité vers le bas élastiquement par une série de rondelles élastiques 30, telles que des rondelles dites "Belleville", disposées autour du premier élément de piston 26 et emprisonnées axialement entre le second élément de piston annulaire 28 et un épaulement forment butée, indiqué en 32, prévu sur la surface extérieure du premier élément de piston. L'élément de pompage manuel dont le principe est décrit ci-dessus opére de la manière suivante. Lorsque > comme on l'adit, dit, la source électrique d'énergie hyaraulique d'une installation telle qu'une écluse est difaillante, on actionne manuellement la manivelle mentionnée plus haut pour fournir du fluide hydraulique sous pression aux vérins cono'entionneîîement prévus pour l'ouverture des portas de l'écluse. Il faut préciser ici que la phsse initiale de l'ouverture de telles portes d'écluse exige le plus souvent un effort considérobît Ceci s'explique par le fait qu'il est extrêmement rare en pratique que les hauteurs d'eau de part et d'autre de la porte de l'écluse soutent rigoureusement identiques. Il en résulte qu'une pression différentielle très élevée est à vaincre lors de ladite phase initiala Ainsi, lorsque l'élément de pompe manuelle commence à être manoeuvré, la pression dI fluide Mns la chambre est très élevée.Lors des mouvements de va-A-t-vient imprimes - l'ensemble mobile 26, 28, 30, le piston central 26 va normalement effectuer une action de pompage, avec cependant un débit faible du fait de sa surface de section transversale et desa course limites. Cependant, la pression élevée régnant à ce stade dans la chambre va empêcher le piston extérieur 28 de pénétrer dans celle-ci, les rondelles élastiques 30 étant à cet égard choisies pour fournir en compression une force insuffisante pour vaincre une telle pression. Ainsi le piston extérieur 28 n'effectue au début de la manoeuvre aucune action de pompaga Ce premier mode de fonctionnement (pression élevée et débit limité) correspond comme on l'a dit à la phase initiale de l'ouverture des portes de l'écluse, qui peut ainsi s'effectuer de façon certes lente mais tout à fait efficace. Puis, l'ouverture des portes se prolongeant, les hauteurs d'eau de part et d'autre de celles-ci tendent à s'égaiiser, et les seules forces à vaincre pour la poursuite de l'ouverture sont les forces de frottement et l'inertie de la masse d'eau à chasser. La pression exigée tombe alors à une valeur nettement plus faible, ce qui fait que la force exercée en compression par les rondelles élastiques 30 commence à devenir suffisante pour s'opposer à cette pression. Le piston extérieur 28 commence alors à effectuer sur une course limitée une action de pompage conjointement avec le piston central 26, dont la course est invariable.La pression continuant à baisser, la participation du piston extérieur 28 au pompage devient de plus en plus grande, pour ainsi, sous une pression qui reste par principe suffisante, augmenter le débit et donc la vitesse d'ouverture des portes de l'écluse. Lorsque la pression dans la chambre 12 tombe en deçà d'un certain seuil, correspondant à la force nécessalre-pour commencer à comprimer les rondelles élastiques, alors lesdites rondelles cessent d'agir et les deux parties 26 et 28 du piston agissent conjointement pour travailler à débit maximal. On obtient ainsi un effet avantageux d'auto-rEgulation, selon lequel le débit et la pression de pompage s'adaptent d'eux-mêmes aux conditions extérieures, à savoir la pression exigée pour la manoeuvre, pour ainsi assurer de façon efficace, avec une manoeuvre manuelle à puissance sensiblement constante, à la fois la phase initiale de l'ouverture des portes et la poursuite sous moindre résistance et à plus grande vitesse, du mouvement de ces dernières Sur les figures 2 et 3 est représentée en détail une pompe manuelle de secours apte à être utilisée en pratiqua On comprend en effet que l'emploi d'un seul élément de pompage conduit inévitablement à un fonctionnement par à coups.Ceci est bien entendu désavantageux en ce qu'un effort supérleur est exigé pour remettre les portes en mouvement lors de chaque course de pompage. Le mode de réalisation décrit ci-dessous pallie ce problème en assurant un fonctionnement à débit sensiblement continu. A cet effet, trois éléments de pompage fonctionnant selon le principe décrit ci-dessus sont juxtaposés dans un même bâti, les mouvements des pistons étant choisis déphasés de 120' les uns par rapport aux autres Sur les figures 2 et 3, des numéros de référence identiques à ceux de la figure 1 désignent des éléments ou parties identiques ou similaires, qui ne seront donc pas décrits à nouveau. Comme on le voit sur la figure 2, chaque came 24 présente un profil circulaire excentré par rapport à l'arbre 22. Des boulons 34 assurent la solidarisation de l'arbre 22 et des cames 24. Par ailleurs, par opposition au mode de réalisation simplifié de la figure 1, choque came 24 est reçue dans l'ouverture circulaire associée d'un élément en forme de disque vertical 36. Chaque disque vertical 36 est rendu solidaire de son piston central 26 associé par la combinaison d'une tige filetée 38, prévue au sommet dit piston central, coopérant avec un trou taraudé prévu dans le disque. La plus haute des rondelles élastiques 30 est en appui directement sur la surface inférieure du disque 36, aucun épaulement n'étant ici prévu. Un cordon de soudure 39 assure sa fixation. Comme on le volt sur la figure 2, un joint ou segment d'étanchéité 40 est prévu dans une gorge ménagée dans la surface intérieure du piston annulaire 28, pour ainsi éviter les fuites de fluide hydraulique entre les éléments de piston 26 et 28. De meme, un joint d'étanchéité 42 est reçu dans une gorge formée dans la région supérieure de la paroi intérieure de l'ouverture de la chambre 12. On peut observer sur la figure 3 que l'arbre 22 est reçu rotatif dans des paliers 44 prévus aux extrémités supérieures de montants 1 Oa qui s'étendent dans un plan vertical de part et d'autre des éléments de pompage. On peut voir sur cette même figure la manivelle de manoeuvre 46 mentionnée plus haut Par ailleurs, une tige horizontale 1 Ob est prévue dans la région inférieure du bâti 10 pwr exercer la force de reaction aux efforts de poussée exercée vers le bas par les pistons 26, 28 sur le fluide hydraulique contenu dans la chambre 12 au cours du pompage. Bien qu'on ne lait pas illustré, on comprendra que les entrés et les sorties de fluide hydraulique de choque chambre seront respectivement mises en communication les unes avec les autres, la sortie commune étant apte à âtre raccordée aux vérins de commande des portes de l'écluse, comme on l'a envisagé plus haut. On a réalisé à titre d'exemple expérlmental une pompe à trols éléments de pompage qui a donné des résultats extrêmement satisfaisants pour des écluses de taille moyenna Le diamètre du piston central 26 était de 25 mm et sa course de 20 mm. Le diamètre extérieur du piston était de 40 mm et sa course maximale blen entendu également de 20 mm. Les rondelles élastiques 30 ont été choisies pour exercer sur le piston annulaire 28 une force de 400 kgf à compression maximale. Elles commençaient à se comprimer à partir d'une pression de 80 bars dans la chambre, et le piston annulaire restait totalement immobile (compression maximale) à partir d'une pression de 150 bars. Entre ces deux valeurs, le piston annulaire 28 se déplaçait plus ou moins en fonction de pression. Ainsi, à 150 bars ( phase initiale de l'ouverture des portes), le débit était de 9,8 cm3/tour (valeur minimale), pour augmenter jusqu'à la valeur maximale 24,4 cm3 lorsque la pression était égale ou inférieure à 80 bars (phase finale de l'ouverture des portes). Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits, mais inclut toute variante ou modification que pourra y apporter l'homme da l'art de compétence ordinaire. En particulier, on adaptera les diverses caractéristiques (dimensions, sollicitation élastique, nombre de chambres de pompage etc.) en fonctlon des conditions de travail. Par ailleurs, la section des chambres de pompage et des éléments de piston associés pourra être tout à fait quelconque. REVENDItkTIONS 1. Pompe hydraulique manuelle, en particulier une pompe de secours pour la manoeuvre des portes d'une écluse à l'aide de vérins, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti ( 10) dans lequel est monté au moins un élément de pompage, un arbre rotatif (22) commun aux éléments de pompage et apte à être entraîné en rotation par une manivelle à main (46), cheque élément de pompage comprenant une chambre de pompage ( 12) solidarisée au bâti et possédant une extrémité ouverte et des orifices d'entrée et de sortie de fluide hydraulique ( 14,16), un élément de came (24) monté fixe sur l'arbre dans le prolongement de la chambre ( 12), un premier élément de piston (26), de section transversale sensiblement plus petite que la section transversale intérieure de la chambre, et soumis à l'action de la surface de l'élément de came (24) pour pouvoir effectuer des mouvements de va-et-vient de pompage dans la chambre, un second élément de piston (28), annulaire, reçu intimement entre le premier élément de piston (26) et la paroi de l'extrémité ouverte de la chambre( 12), et un moyen élastique (30) agissant entre le premier élément de piston et le second élément de piston pour solllclter ce dernier vers l'intérieur de la chambre, de telle sorte que, sulvant la différence entre les forces exercées sur le second élément de piston (28) rsspectlvement par le moyen élastique (30) et par la pression du fluide hydraulique dans la chambre, ledit élément de piston volt sa course varier entre une valeur nulle et une valeur sensiblement égale à celle de la cwrse du premier élément de piston, pour ainsi, à puissance manuelle constante, faire varier le débit de sortie on fonction de la pression variable exigée pour la manoeuvre desdites portes. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen élastique comprend une série de rondelles élastiques (30) superposées autour du premier élément de piston et emprisonnées entre un épaulement ( 32) formant butée du premier élément de piston et le second élément de piston. 3. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée an ce que le premier élément de piston (26) a la forme d'une tige cylindrique pleine, le second élément de piston (28) consistant en un cylindre creux. 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le moyen élastique (30) est choisi de manier a ce que, pendent une phase initiale de l'ouverture desdites portes, offrant une grande résisiance, le second élément de piston reste sensiblement immobile au cours du pompage, pour ainsi fournir en sortie un débit réduit sous une pression élevée, et pendent une phase ultérieure de l'ouverture, le second élément de piston se déplace avec le premier élément de piston pour ainsi fournlr en sortie un débit supérieur sous une pression moindre.