Brevet FR2614387A1 — publié le 19881028

RACCORD AUTOMATIQUE POUR CIRCUIT D'ALIMENTATION EN FLUIDE D'ENGINS MOBILES DOMAINE DE LA TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif de raccordement automatique pour circuit d'alimentation en fluide, par exemple en air comprimé ou vide, d'un engin mobile, tel qu'un pont-roulant, une grue mobile ou tout autre véhicule ou engin, par exemple de chantier ou de manutention, y compris des engins robotisés. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTéRIEURE Lorsqu'on veut alimenter un engin mobile en un ou plusieurs fluides tel que de l'air comprimé ou du vide, il existe deux solutions: la première qui donne à l'engin une autonomie totale, consiste à installer le générateur d'air comprimé ou de vide sur l'engin lui-me"me. L'inconvénient est que cela alourdit l'engin, en augmente le coût d'entretien et d'exploitation et constitue une source de bruit et de vibrations parfois inacceptables. Dans le cas de fluides autres que l'air comprimé, cette solution est parfois irréalisable. La seconde solution consiste à relier l'engin mobile à la source de fluide par une tuyauterie souple disposée, éventuellement, sur un enrouleur-d#rouleur maintenant constamment la tuyauterie sous tension, ce qui évite de la détériorer ou de l'emmêler De tels enrouleurs-d4rouleurs ont été décrits, par exemple, dans le brevet FR 1 602 519 au nom de "CEFILAC". Cette solution a pour inconvénient que, si l'on veut conférer à l'engin une mobilité importante, l'encombrement et le poids de l'enrouleurdérouleur et du tuyau flexible deviennent rapidement prohibitifs, ainsi que la perte de charge du fluide, par exemple l'air comprimé, ce qui obligerait à augmenter encore le diamètre du tuyau flexible, donc l'encombrement de l'enrouleur. On est également limité par la disponibilité sur le marché, de tuyaux en très grandes longueurs. Or, il n'est pas rare que des engins de manutention (grues portuaires), ou des engins de service, tels que les ponts-roulants dans les séries de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium par le procédé Hall-Héroult, desservent des zones de plusieurs centaines de mètres de long (par exemple 600 à 800 mètres dans certaines usines d'aluminium). La solution "compresseur embarqué" est peu appréciée dans les usines d'aluminium, car le compresseur alourdit le pont, et exige un entretien important et mal commode notamment en raison du caractère hautement abrasif des poussières d'alumine. La solution "enrouleur-dérouleur" implique, pour de telles longueurs, que l'on dispose, tout le long du batiment, plusieurs prises fixes d'air comprimé, reliées à un ou plusieurs compresseur(s) fixe(s) et bien abrité(s), disposées à hauteur d'homme, et sur lesquelles on vient raccorder manuellement ltextrémité libre du tuyau flexible accumulé sur l'enrouleur-dérouleur, au fur et à mesure que le pontroulant se déplace d'une longueur égale à la capacité de l'enrouleurdérouleur (50 à 100 mètres en général). Le problème à résoudre est donc d'automatiser le raccordement de l'engin mobile (par exemple le pont-roulant) sur une prise fixe du circuit distributeur de fluide, sans intervention manuelle et en toute sécurité. OBJET DE L'INVENTION L'objet de la présente invention est donc un dispositif de raccordement automatique d'un engin mobile sur une prise fixe d'alimentation en au moins un fluide tel que de l'air comprimé ou du vide. De façon plus précise, l'invention concerne un raccord automatique pour circuit d'alimentation en fluide d'un engin mobile à partir d'une source fixe dudit fluide, fixée à une structure stable caractérisé en ce qu'il comporte une partie fixe reliée à la source fixe de fluide, une partie mobile disposée sur l'engin mobile, et une partie intermédiaire reliée au circuit d'alimentation de l'engin mobile et munie de moyens de guidage et d'accouplement d'une part avec la partie fixe et d'autre part avec la partie mobile, et d'un moyen de raccordement rapide en deux parties, en relation étanche, entre la source fixe de fluide et le circuit d'alimentation de l'engin mobile. La partie fixe du raccordement automatique est reliée à la structure stable par des moyens permettant l'alignement de l'axe de chacune des deux parties du moyen de raccordement rapide. La partie mobile comporte au moins un moyen de guidage d'approche qui coopère avec un moyen complémentaire disposé sur la partie fixe. En outre, la partie intermédiaire comporte au moins un autre moyen de guidage d'approche qui coopère avec un moyen complémentaire disposé sur la partie fixe. Dans la description qui suit, la partie fixe, reliée à la structure stable (poutre support d'un rail de pont-roulant) est placée en position inférieure par rapport à la partie intermédiaire, et la partie mobile, reliée à l'engin mobile (le pont-roulant) est placée en position supérieure par rapport à la partie intermédiaire, l'axe du moyen de raccordement rapide étant vertical.Cette disposition est donnée à titre d'exemple non limitatif, étant bien entendu que la disposition inverse est également possible sans aucune autre modification (partie fixe en position supérieure, partie mobile en position inférieure) sans sortir du champ de l'invention de meme que l'axe du raccord rapide - selon lequel s'effectuent les mouvements des parties intermédiaires et mobile peut être dans une position autre que la position verticale adoptée dans la réalisation décrite ci-après. En outre, on convient de désigner par "structure stable" un élément supportant la prise de distribution de fluide, reliée à la source de fluide, cet élément occupant une position prédéterminée, à proximité immédiate du chemin de roulement ou de la piste sur laquelle se déplace l'engin mobile. Les figures 1 à 4 illustrent l'invention, dans le cas particulier de l'alimentation en air comprimé dlun pont-roulant. La figure l représente une coupe par un plan perpendiculaire au chemin de roulement du pont-roulant, du dispositif selon l'invention, partie inférieure et partie intermédiaire. La partie supérieure est schématisée par son contour, en traits interrompus, de même que la poutre-support et le rail du pont roulant. La figure 2 représente une vue en élévation, à la même échelle, des parties inférieure et intermédiaire du dispositif. La figure 3 représente en vue de côté la partie supérieure du dispositif. La figure 4 représente, en vue de face, cette même partie supérieure. La figure 3 et 4 sont à une échelle plus grande que les figures 1 et 2, pour une représentation plus claire. Chaque extrémité du pont-roulant (non figuré) circule sur un rail 1 supporté par la poutre 2 intégrée à la structure du bâtiment. Le dispositif de raccordement automatique comporte trois parties, formées chacune d'un ensemble mécanique: - Une partie fixe 3 solidaire de la poutre support 2, - une partie intermédiaire 4, - une partie mobile 5 solidaire du pont-roulant, la partie intermédiaire 4 étant, selon les phases du fonctionnement, couplée à la partie fixe 3 ou à la partie mobile 5. La partie fixe 3 est reliée à la poutre 2: - en partie basse 6 par deux blocs en caoutchouc 7 fixés sur une équerre 8 elle-même reliée par un gousset 9 soudé sous la base de la poutre 2, - en partie haute par une rotule 10, fixée sur une équerre 11 également soudée à la base de la poutre 2. La partie fixe 3 dispose ainsi d'une possibilité d'orientation triaxiale, par rotation de quelques degrés autour de l'axe horizontal 12 de la rotule 10, et aussi par rapport à l'axe horizontal parallèle au rail 1. La partie fixe 3 supporte une des deux parties 13A (la partie femelle dans le cas représenté) d'un raccord dit "raccord rapide" dont l'un au moins est muni d'un clapet à ressort assurant l'obturation du circuit d'amenée de fluide au moment du débranchement, et son ouverture au moment du branchement. L'ajutage 14 de ce raccord 13A est reliée au circuit de distribution de fluide. Ce raccord rapide peut être, par exemple, un raccord "STAUBLI" (marque déposée). La partie fixe 3 comporte en outre - deux douilles 15 et 16 destinées à recevoir des colonnes de guidage 17 et 18 solidaires de la partie intermédiaire 4. La colonne 17 est un peu plus longue (10 à 20 mm par exemple) que la colonne 18, de façon à faciliter l'emmanchement et le centrage de la pièce intermédiaire 4 sur la partie fixe 3 comme on le verra un peu plus loin. La partie femelle 19 comporte: - un module de verrouillage, dont la partie male 20 est solidaire de la partie intermédiaire 4, dont le but est d'assurer le verrouillage des parties 3 et 4, puis le déverrouillage par injection d'air comprimé dans la partie 19, cette opération étant assurée par une électrovanne commandée par l'automate. - une plaque de guidage verticale 21 munie d'une échancrure 22 qui coopère avec un galet 23 solidaire de la partie intermédiaire 4 au moment de la descente de cette partie 4 vers sa position inférieure. La partie intermédiaire 4 constitue l'organe essentiel de l'invention. Elle se caractérise: - par le fait qu'elle est autonome et statique, c'est-à-dire ne comporte aucune alimentation auxiliaire en fluide quelconque pour assurer son fonctionnement - par le fait que, en fonction des phases de fonctionnement du dispositif, elle est reliée soit à la partie fixe 3 soit à la partie mobile 5, soit simultanément aux deux. Dans la réalisation décrite, elle est constituée par un chassis en U (24), dont le deux rebords latéraux 25,26 sont écartés d'une distance telle qu'elle permet le passage de tuyau flexible 27 véhiculant le fluide, qui se raccorde sur la prise 28. Sur le fond du U (24) est fixée la partie mâle du raccord rapide 13B. Le tube flexible 27 constitue l'extrémité de la longueur de tube stockée sur l'enrouleur-dérouleur du pont-roulant. La pièce intermédiaire 4 supporte également à sa partie inférieure, comme on l'a déjà indiqué, les colonnes de centrage 17 et 18 et la partie mâle 20 du module de verrouillage 19/20. Enfin, à sa partie supérieure, la pièce 4 comporte un moyen de verrouillage 29 constitué en deux parties, et qui coopère avec un moyen de préhension 29A solidaire de la partie mobile 5. Cette partie mobile 5 est constituée d'une plaque rigide 30 assujétie à la poutre 31 du pont-roulant en trois points: - sur les deux blocs en caoutchouc 32 - sur une rotule 33; d'axe horizontal 34, les axes 35 des deux blocs de caoutchouc 32 étant disposés de façon à se couper sensiblement sur l'axe horizontal 34. De cette façon, on peut rattraper un éventuel défaut d'alignement entre l'axe du moyen de préhension 29 et l'axe du moyen complémentaire 29A. La plaque rigide 30 supporte également un vérin électrique 36 d'axe vertical, et deux tiges de guidage 37-38, qui coulissent dans les deux alésages 39, 39' de la pièce fixe 40. La partie inférieure du vérin 36 supporte le dispositif d'encliquetage de la partie supérieure 5 sur le moyen de verouillage intermédiaire 29. Ce dernier comporte une gorge intérieure 41. dans laquelle vient se placer un doigt de blocage 42, mobile autour de l'axe vertical commun 43, par une rotation de 900 commandé par exemple par un actionneur pneumatique"Kinètrol" ou tout autre dispositif équivalent. Le fonctionnement du dispositif, objet de l'invention est le suivant: En service normal, ctest-à-dire le pont-roulant étant alimenté en air comprimé à partir d'u#ne prise fixe par le tube flexible 27 partiellement enroulé sur l'enrouleur-dérouleur, la pièce intermédiaire 4 est solidaire de la pièce fixe 3 sur laquelle elle est verrouillée, la partie male 13B du raccord rapide étant introduite dans la partie femelle 13A, l'alignement rigoureux des axes (indispensable pour l'étanchéité et la longévité du raccord) étant assurée par les moyers de guidage 15/17 et 18/16 et le verrouillage par les moyens 19/20. Le vérin 36 est en position haute. Lorsque la totalité du tube flexible 27 est déroulée, le pqnt-roulant ne peut plus poursuivre son déplacement dans une direction qui l'éloignerait encore de la prise fixe d'air comprimé (partie fixe 3) fixée sur la poutre-support 2. Le conducteur d'engin revient alors en arrière, exactement au-dessus de la prise fixe. Cette manoeuvre est facilitée par des détecteurs magnétiques qui stoppent le pont-roulant de façon à aligner l'axe de la douille 29A avec l'axe commun 39 des deux éléments du raccord fixe 13A/13B. La précision de cette manoeuvre est de l'ordre de quelques millimètres, les légers écarts étant compensés par les rotules 33,10 et les blocs de caoutchouc 32 et 7. A partir de ce moment, le pontonnier peut mettre en route la séquence d'automatismes qui vont réaliser successivement les opérations suivantes: - descente du vérin 36 - verrouillage de la partie mobile 5 sur la partie intermédiaire 4 par le moyen 29/29A, et rotation de 900 du doigt 42 dans la gorge 41, par l'actionneur pneumatique "Kinètrol". - envoi d'air comprimé dans le moyen de blocage 19 qui est déverrouillé - remontée du vérin 36 qui remonte avec lui la partie intermédiaire 4, avec débranchement du raccord rapide 13A/13B (position représentée sur la figure 1). La séquence est alors stoppée, et le pont peut à nouveau se déplacer jusqu a ce que le pontonnier l'ait positionné sur une nouvelle prise fixe d'air comprimé (partie fixe 3) située à un autre endroit du bâtiment où le pont-roulant va avoir à intervenir. Ce nouveau positionnement s'effectue par les mêmes détecteurs magnétiques.Dès qu'il est réalisé, donc que l'axe du raccord 13B est très sensiblement aligné avec l'axe du nouveau raccord 13A, la séquence reprend: - descente de l'ensemble verrouillé: partie mobile 5 + partie intermédiaire 4 sous l'effet du vérin 36, - emmanchement de 13B dans 13A, avec guidage par le galet 23 dans l'échancrure 22, puis de la colonne 17 dans la douille 19, puis de la colonne 18 dans la douille 16, et du raccord 20 dans la partie femelle 19, ce qui entraine le rétablissement immédiat de l'alimentation du pont-roulant en air comprimé, - verrouillage automatique du moyen de blocage 19/20, - déverrouillage du moyen 29/29A, par rotation de 900 du doigt 42 qui se dégage de la gorge 41. - - remontée du vérin 36 dans sa position haute initiale - verrouillage de l'actionneur "Kinètrol"(facultatif) fin de la séquence, ce qui libère le pont dont les déplacements peuvent reprendre, dans la limite de longueur du tuyau flexible 27 à partie de la nouvelle prise fixe d'air comprimé. Cette séquence d'opération est simplement déclenchée par le conducteur d'engin (le pontonnier, dans le cas présent), et elle continue jusqu'à son terme, avec toutes les sécurités nécessaires. Elle est commandée, par exemple, par un automatisme électrique du genre automate program mable.(PBl5 par exemple) Les différents organes mobiles sont, de façon connue et selon les règles de l'art, associés à des butées de fin de course, qui ne font pas partie de l'invention. REVENDICATIONS 1- Raccord automatique pour circuit d'alimentation d'un engin mobile en au moins un fluide, tel que de l'air comprimé ou du vide à partir d'une source fixe dudit fluide, fixée à une structure stable, caractérisé en ce qu'il comporte une partie fixe 3 reliée à la source fixe de fluide, une partie mobile 5 disposée sur l'engin mobile, et une partie intermédiaire 4 reliée au circuit d'alimentation 27 de l'engin mobile et munie de moyens de guidage et d'accouplement d'une part avec la partie fixe 3 et d'autre part avec la partie mobile 5, et d'un moyen de raccordement rapide en deux parties 13A,13B, en relation étanche, entre la source fixe de fluide et le circuit d'alimentation fluide 27 de l'engin mobile. 2- Raccord automatique selon# la revendication 1, caractérisé en ce que la partie fixe 3 est reliée à la structure stable 2 par des moyens 7,10 permettant l'alignement de l'axe de la partie 13A avec l'axe de la partie 13B du moyen de raccordement rapide. 3- Raccord automatique selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie fixe 3 comporte au moins un moyen de guidage d'approche 21,22 qui coopère avec un moyen complémentaire 23 disposé sur la partie mobile 5 4- Raccord automatique selon revendication l,caractérisé en ce que la partie intermédiaire 4 comporte au moins un moyen de guidage d'approche 17,18 qui coopère avec un moyen complémentaire 15,16 disposé sur la partie fixe. 5. Raccord automatique selon revendication 1, caractérisé en ce que la partie mobile 5 est munie d'une part d'un moyen d'accouplement 29A qui coopère avec un moyen d'accouplement 29 de la partie intermédiaire, et d'autre part d'un moyen de blocage 42 qui coopère avec un moyen complémentaire 41 disposé sur la partie intermédiaire. 6. Raccord automatique selon revendication 5, caractérisé en ce que la partie mobile 5 est reliée à l'engin mobile par des moyens 32,33 permettant l'alignement de l'axe du moyen de préhension 29 de la partie intermédiaire, avec l'axe du moyen complémentaire 29A de la partie mobile. 7. Raccord automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie intermédiaire 4 comporte un élément de raccord rapide 20 qui coopère avec un élément complémentaire 19 disposé sur la partie fixe, cet élément complémentaire 19 étant connecté à une source d'air comprimé commandé par une électro-vanne. 8. Raccord automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen d'accouplement 29A de la partie mobile est disposé à l'extrémité d'un vérin 36 associé à des moyens de guidage 37,38 qui coopèrent avec des alésages 39,39' d'une pièce fixe 40 solidaire d'une plaque rigide 30 reliée à l'engin mobile par les moyens d'alignement 32,33.