Brevet FR2598527A1 — publié le 19871113

SYSTEME D'ENTRAINEMENT POUR DES INSTALLATIONS SUJETTES A DES SURCHARGES EVENTUELLES AVEC ENTRAINEMENTS SIMPLE ET MULTIPLE L'invention concerne un système d'entraînement pour la commande du comportement en service et pour la protection d'installations sujettes à des chocs, à des vibrations ou à des surcharges éventuels, en particulier pour des engins de taille entraînés par chaînes dans l'exploitation minière en sous-sol, chaque unité d'entraînement du système d'entraînement comportant, en vue de la réduction de la vitesse de rotation ou de l'élévation du couple, un engrenage distributeur, en général multi-étage, comprenant des pignons centraux disposes concentriquement et des pignons de distribution 15 disposes entre les pignons centraux. L'embrayage à lamelles disposé concentriquement à l'intérieur du train d'engrenages transmet directement et à l'état de repos le couple de réaction de l'élément d'engrenage respectivement raccordé - de préférence la 20 roue centrale externe de l'étage le plus rapide de l'engrenage ou encore les supports des pignons de transmission de cet étage - sur le carter d'engrenages. La mise sous pression du piston de l'embrayage s'effectue directement par le cylindre d'embrayage qui est 25 relié de manière fixe au carter d'engrenages, un mode de réalisation correct de la combinaison pistoncylindre permettant d'utiliser le fluide difficilement inflammable employé dans les systèmes hydrauliques d'exploitation en sous-sol. Avec le système d'entraînement conforme à l'invention, il est possible également de travailler avec des puissances élevées et des couples d'entraînement élevés, en utilisant, comme sécurité contre les surcharges, des embrayages à lamelles, étant donné que l'embrayage est monte si étroitement à l'intérieur du train d'engrenages que même les régimes moyens et les R., : : ,, i ^; : . : -.. : 7: ; 0 0 0 'y 10 ::: :: -, t X A::;: :c f 0. Dû 1 5 ::: X: : : A:, ::: * E 0 20 7 0 0 0 A R : 0 d:::ff -:: E 0 0:::: 25 : : : E: 0 0 0 0 f 0; 0 X 30 V; d;; - 0 \ : ô: X:::: :- f : D: 0: ma 3s ::: : :: f A: E - -::: . : \ : :: \ couples moyens sont transmis. En outre, dans la disposition conforme à l'invention de l'embrayage à lamelles et exploitant au mieux l'espace disponible, malgré la compacité de la construction de l'engrenage distributeur, la charge spécifique qui s'exerce sur les lamelles d'embrayage est maintenue à un niveau faible, ce qui se répercute favorablement sur l'usure prévue et donc sur la précision de réponse de l'embrayage de surcharge en cas d'apparition de surcharges inadmissibles. Sur un dispositif d'extraction et/ou de transport de charbon comportant un entraînement et un embrayage & friction est disposé un embrayage de surcharge dans la transmission de couple entre l'étage principal et l'étage préliminaire afin de relier entre eux les arbres fournissant le couple. Cet embrayage de surcharge réalisé sous la forme d'un embrayage à friction est constitué de deux semi-embrayages qui tournent au même régime que les arbres à relier entre eux, et qui transmettent par friction le couple d'un semi-embrayage sur l'autre à travers des lamelles. Le fluide sous pression destiné à l'ensemble cylindre-piston, passe à travers une conduite intercalée appelée conduite rotative. Pour détecter le recul, les vitesses de rotation des semi-embrayages sont commandées par au moins deux commandes d'approche a induction et transmises vers un dispositif de surveillance. Par rapport au mode de réalisation décrit précédemment, le système d'entraînement conforme à l'invention présente des avantages essentiels en ce qui concerne la fiabilité de fonctionnement exigée pour de tels systèmes, grâce à la possibilité d'imposer directement la pression à l'embrayage à travers l'enveloppe extérieure du cylindre dudit emrayage. En outre, les mouvements axiaux du piston en direction du cylindre sont si faibles que l'on peut compter sur une usure pratiquement nulle des joints et donc une absence totale de fuite pendant toute la durée de 5 fonctionnement. Si l'on utilise l'embrayage à lamelles non seulement comme sécurité contre les surcharges, mais aussi pour commander les opérations de démarrage et de commutation, par exemple pour les moteurs de transport du charbon, il est possible, compte tenu de la fréquence de 10 coupures élevée à laquelle il faut s'attendre, de prévoir deux joints l'un à la suite de l'autre comportant des perçages de retour situés entre les joints destinés à évacuer directement le liquide provenant des fuites. En outre, le "démarrage sans charge" des moteurs avec mise en service consécutive de l'embrayage ou mise en service de l'embrayage pendant l'opération de démarrage, le cas échéant également la mise en service des embrayages les uns après les autres en cas de mises en fonctionnement multiples, ont pour condition un enregistrement très précis de la courbe de température et de l'état d'usure des lamelles d'embrayage. Dans le système d'entraînement selon l'invention, des sondes thermiques à cablage à demeure, peuvent être placées directement dans les lamelles extérieures de 25 l'embrayage. De même, il est possible d'enregistrer avec précision l'état d'usure de l'embrayage au moyen de commandes d'approche à cablage définitif qui servent d'indicateurs de la valeur mesurée par l'intermédiaire de 30 la position modifiée du piston dans l'embrayage fermé. Les valeurs mesurées sont ensuite transmises au dispositif de mesure de la commande électronique en vue de leur évaluation. Le système d'entraînement est équipé d'un dispositif 35 de détection du recul de l'embrayage à lamelles, ledit recul étant enregistré avantageusement par des commandes d'approche à induction servant d'émetteurs de valeurs mesurées et transmis pour leur évaluation à savoir la détection du recul, au dispositif électronique de mesure et de commande, les fonctions pouvant être définies de manière s re par un seul émetteur de la valeur mesurée qui peut être disposé, en tant qu'élément faisant partie du dispositif de détection du recul, soit à proximité immédiate de la partie rotative de l'embrayage, soit à proximité de l'élément d'engrenages raccordé à la partie mobile, par exemple la roue centrale extérieure. Le dispositif électronique de mesure et de commande évalue les valeurs mesurées selon le temps du recul, le trajet du recul et également la séquence chronologique des 15 opérations de recul et il les compare à des valeurs nominales; en cas de dépassement de la valeur nominale correspondante, il actionne la commande électro-hydraulique ou électropneumatique de l'embrayage à lamelles et produit la mise en service du moteur. 26 En cas d'entrainements multiples, le système d'entraînement conforme à l'invention assure l'actionnement simultané de tous les embrayages à lamelles et la mise en service simultanée des moteurs, à partir du dispositif électronique de mesure et de commande d'un seul 25 moteur. 35 La courbe caractéristique d'embrayage et donc le comportement du système d'entraînement peut, conformément à l'invention, être largement influencée par la sélection de la pression régnant dans l'embrayage, la courbe de la chute de pression à l'intérieur de l'embrayage et la sélection de la pression résiduelle dans l'embrayage. Ces valeurs peuvent être pré-sélectionnées manuellement par les dispositifs de commande ou encore les dispositifs de commande sont pré-réglés pour assurer un comportement souhaité du système au moyen de "modules de programmation", c'est-à-dire d'éléments enfichables par exemple, qui déterminent le comportement du système par leur forme extérieure ou agissent électroniquement sur le dispositif de commande. Une modification programmable dans le temps des courbes caractéristiques d'embrayage est également prévue et mise en place par exemple pour obtenir une compensation de la charge pour les moteurs en cas de présence d'entraînements multiples sur des engins d'exploitation de 10 taille entraînés par chaîne. Dans ce cas, le moment de l'embrayage de chaque entraînement se trouve réduit en un temps très court et séquentiellement pour chacun des entraînements jusqu'à produire un recul de l'embrayage. Selon la figure 1, l'embrayage est fermé lorsque le 15 cylindre d'embrayage 2 est soumis à une pression et est ouvert au moyen d'un ressort 8. Selon la figure la, l'embrayage est fermé par un ressort 9 et ouvert par application de la pression à travers le cylindre d'embrayage 2. Dans les deux cas, le couple d'appui du 20 pignon central extérieur (figure 1) ou du support des pignons de distribution (figure la) est transmis sur le carter d'engrenages 3 par le support des lamelles extérieures 7. L'invention va maintenant être décrite en référence 25 aux dessins anexés. Sur ces dessins: la figure 1 est une représentation schématique d'un engrenage de distribution comprenant un embrayage à lamelles 1 relié au pignon central extérieur de l'étage 30 rapide de l'engrenage, embrayage dont le cylindre 2 est relié de manière fixe au carter d'engrenages 3 par le support des lamelles extérieures 7 de l'embrayage. La mise sous pression de l'embrayage s'effectue directement par le cylindre 2. Le cylindre 2 de l'embrayage est mis sous pression à l'état fermé dudit embrayage. L'ouverture de l'embrayage s'effectue après la chute de la pression régnant dans l'embrayage, dans le cas représenté, mécaniquement au moyen de ressorts de rappel 8. Le retrait du piston dans le cas d'une version de construction correspondante, peut être également réalisé hydrauliquement ou pneumatiquement. La commande d'approche d'induction qui fait partie du dispositif de détection 5 du recul sert à enregistrer le recul sans contact et peut, comme représenté sur la figure 10 1, se trouver directement sur la partie rotative de 1'accouplement 4 ou encore fixée sur l'accouplement 4. La figure la est une représentation schématique d'un engrenage de distribution comprenant un embrayage à lamelles 1 fixé sur le support des pignons de distribution de l'étage rapide de l'engrenage. Une variante possible de la version de l'embrayage à lamelles est également représentée. Dans ce cas, le piston d'embrayage, contrairement à la version représentée sur la 20 figure 1, est fermé par la force élastique des ressorts de compression 9. La commande ainsi que l'ouverture de l'embrayage s'effectuent par la mise directe sous pression du cylindre d'embrayage 2. Le dispositif de détection du recul 5 comportant la commande d'approche 6 est dans ce 25 cas, par exemple, disposé au voisinage de l'élément d'engrenage faisant suite à l'élément rotatif d'accouplement 4, cet élément d'engrenage étant le support des pignons de distribution. la figure 2 représente la structure de principe d'un 30 ensemble moteur du système d'entraînement constituée par l'engrenage de distribution comportant l'embrayage à lamelles intégré et servant d'embrayage de commande, de surcharge ou de compensation, le moteur d'entraînement, dans ladite forme de realisation, étant relié à l'engrenage au moyen d'une potence. En outre, il est _ M, possible, comme représenté sur la figure 2, de disposer à la sortie du moteur un pignon à chaine pour l'entraînement direct de machines entraînées par chaine, par exemple de rabots & charbon. Tandis que la commande hydraulique ou pneumatique 12 du dispositif de mesure et de commande 10 est disposée directement sur l'engrenage de distribution ou encore à proximité immédiate de l'unité d'entraînement, la commande électronique 11 du dispositif de mesure et de commande peut se trouver à une distance plus éloignée, par exemple dans le pupitre de commande de la machine. En cas de moteurs multiples, les commandes électroniques de chaque moteur peuvent être rassemblées dans le pupitre de commande, voire même réunies dans une commande 15 électronique. La figure 3 représente l'ensemble du dispositif de mesure et de commande 10 du système d'entraînement dont la réalisation peut s'effectuer comme représenté sur la figure 2. Les signaux électroniques du dispositif de détection du recul 5 de la figure 1 ou de la figure la sont transmis sous la forme de signaux de valeurs mesurées à la commande électronique,en vue de la détection du recul et de son évaluation, auquel cas, selon les valeurs nominales programmées lors de la réalisation du dispositif 25 de mesure et de commande, il est possible d'obtenir, selon la revendication 2 du brevet, les réactions suivantes de la commande électronique: Le trajet du recul de l'embrayage dépasse la valeur pré-programmée, par exemple si le rabot vient se coincer 30 dans le charbon, ce qui produit une réaction de la commande électronique, dans ce cas l'embrayage peut être actionné par la commande hydraulique ou pneumatique et la commande du moteur électrique peut s'effectuer simultanément ou après un certain temps. Au cas o, après un certain temps, se produisent des phénomènes de recul, par exemple si la machine subit des chocs, phénomènes dont chacun pris isolément n'aurait pas provoqué de réaction de la commande électronique ou lorsque l'embrayage est d'une lenteur inadmissible, une 5 réaction de la commande électronique aurait lieu si le trajet total du recul venait à dépasser celui de la valeur norminale dans l'intervalle de temps prévu d'un registre de vanne électronique. D'autres valeurs mesurées, par exemple la 10 surveillance de la température et de l'usure de l'embrayage, la surveillance de la température de l'engrenage de distribution et d'autres valeurs mesurées qui pourraient avoir une importance pour le mode de fonctionnement de l'ensemble de la machine peuvent être mises 15 en oeuvre,si le dispositif de mesure et de commande est réalisé d'une manière appropriée et en les comparant avec des valeurs nominales, peuvent être transformées en réactions agissant sur la commande. La figure 4 représente l'entraînement multiple. la 20 figure représente un entraînement quadruple d'un transporteur racleur à chaîne avec disposition directe de la commande hydraulique ou pneumatique sur l'engrenage distributeur respectif. Les commandes électroniques sont réunies en une 25 seule unité. REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement pour la régulation du comportement en service, à savoir pour la protection d'installations sujettes à des surcharges éventuelles telles que des engins de taille à entraînement par chaine dans une exploitation minière en sous-sol, avec entrainements simple et multiple, chaque entraînement étant composé d'un moteur, d'un engrenage de distribution monté à la suite du moteur et comprenant des pignons 10 centraux disposés concentriquement et des pignons de distribution disposés entre les pignons centraux, ainsi que d'un embrayage à lamelles disposé concentriquement à l'intérieur du train d'engrenages et actionné hydrauliquement ou pneumatiquement, embrayage qui transmet 15 le couple d'appui de la roue centrale extérieure (figure 1), ou du support des pignons de distribution (figure la) sur le carter d'engrenages, ainsi que d'un dispositif de mesure et de commande (figure 2) destiné à commander électro-hydrauliquement ou 20 électro-pneumatiquement l'embrayage et la régulation du moteur d'entraînement, caractérisé par le fait que l'embrayage et/ou l'accouplement par friction ou par compensation (1) est mis directement sous pression par le cylindre d'embrayage 25 (2) qui est relié de manière fixe au carter d'embrayage et par le fait que l'élément d'accouplement (4) rotatif est muni d'un dispositif de détection du recul (5), ce recul étant enregistré soit par contact mécanique direct soit sans contact au moyen d'une ou de plusieurs commandes d'approche d'induction (6) dont les signaux électriques sont dirigés vers le dispositif de mesure et de commande (10) (figure 3) en vue de la détection du recul. 2. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le temps de recul, le trajet 35 du recul ou la séquence chronologique des opérations de recul sont évaluées électroniquement dans le dispositif de commande (10), comparés avec des valeurs nominales et, en cas de dépassement de la valeur nominale considérée, le dispositif de commande (10), par l'intermédiaire de la commande électronique (11), actionne le moteur ainsi que l'embrayage par l'intermédiaire de la commande électro-hydraulique ou électro-pneumatique (12). 3. Système d'entrainement selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'en cas de présence d'entraînements multiples (figure 4), l'actionnement des embrayages et des moteurs de tous les entraînements s'effectue simultanément à partir du dispositif de commande d'un seul entraînement. 4. Système d'entraînement selon les revendications 1 15 à 3, caractérisé par le fait que la courbe caractéristique d'embrayage, en ce qui concerne le momentde réponse et la course du moment, est réglable par la sélection de la pression d'embrayage, de la courbe de la chute de pression et du choix de la pression résiduelle de l'embrayage 20 au moyen de la commande ou électro-pneumatique (12) du dispositif de commande (10). 5. Système d'entrainement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la courbe caractéristique d'embrayage pendant le fonctionnement peut être modifiée en fonction du temps par le dispositif de commande (10) et en particulier le couple d'embrayage de chaque entraînement en cas d'entraînements multiples est commandé par la modification de la pression d'embrayage de telle sorte qu'au moyen d'un recul nominal introduit séquentiellement par les dispositifs de réglage de chacun des entraînements (figure 4) une compensation continue de la charge est obtenue pour chacun des entraînements en cas de présence d'entraînements multiples.