Brevet FR2631014A1 — publié le 19891110

L'invention concerne un dispositif pour coupler, par manipulation à distance, des umyens de Jonction électrique & emboîtement. Un tel dispositif est connu par le brevet allemand DE-PS 26 28 865. Selon ce document, pour le couplage, on utilise des dispositifs de préhension qui peuvent être ouverts et fermés par un moteur d'entrahnment et des broches avec écrous. La Jonction électrique est réalisée par un connecteur multipolaire pcssdant plusieurs contacts mAles et femelles. Ce dispositif connu est destiné à être utilisé, dans des installations nucléaires, pour le raccordement de ligne6 d'alimentation d'un véhicule roulant sur rails. Par le brevet allemand DE-PS 25 59 774, on cfnnaît des moyens de Jonction électrique à emboîtement, qui ne comportent qu'une seule partie connecteur multipolaire. Dans de nombreux domaines industriels, des moyens de Jonction électrique à embotement doivent être actionnés sans que du personnel puisse y accéder directement. C'est en particulier le cas dans les installations nucléaires et chimiques. Dmue manière générale, cormme le montre également le brevet allemand DE-PS 26 28 865, le processus d'accouplement des moyens de Jonction électrique exige des dispositifs de manipulation supplémentaires tels que, par exemple, manipulateurs électromécaniques, systèmes d'accouplement actifs, etc. L%'tilisation de systèmes d'accouplement actifs exige des moyens d'actionnement auxiliaires (par exemple des broches d'introduction) qui doivent eux- - mêmes étre alimentés électriquement. Cela implique un nombre accru de conducteurs individuels du ou des câbles d'alimentation et se répercute défavorablement sur la taille de la réserve de càble(s). En outre, la fiabilité de l'ensemble du système diminue, du fait des entrainements supplémentaires. 1l en est de mite pour les manipulateurs dont la fiabilité laisse souvent à désirer. I1 existe, an technique de manipulation à distance pour installations nucléaires, un système de manipulation à distance opérant avec une grue. Le crochet de grue permet de saisir les outils les plus différents, de les transporter Jusqu'au lieu d'utilisation et de les maintenir en position correcte pendant leur utilisation. Le crochet de grue permet aussi de prendre des pièces ou parties A 2 6 3 1 0 1 4 remplacer et de les transprtr. Ce système est etrmement robuste, simple à utiliser et adaptable aux taches les plus variées. Dans ce système, il est toutefois difficile d'établir et de supprimer les Jaonctions électriques entre l'alimentation en courant, les lignes de commande, etc, et les moyens d'eploitation, par exemple des outils électriques, que la grue doit prendre. L'invention a pour but de crier des moyens de Jonction électrique à emboîtement qui opéreront en combinaison avec un appareil de levage tel que, par exemple, une grue, seront extrêmement robustes et présenteront un nombre aussi réduit que possible de pièces ou parties prévues spécialement pour le processus d'accouplement de ces moyens de Jonction électrique. Selon l'invention, ce but est atteint avec 'un dispositif pour coupler, par manipulation à distance, des moyens de Jonction électrique à emboitement, présentant: une chape de crochet de grue avec crochet et avec une première partie connecteur qui est fixée à cette chape et raccordée à un réseau de fourniture de courant; une deuxième partie connecteur qui est reliée, par un cible, à un organe cns teur de courant ou moyen d'exploitation, lesdites première et deuxième partie connecteur étant orientées chacune verticalement de manière à pouvoir tre couplaées et dccouplées par la descente et la montée de la chape de crochet; et une monture pour la deuxième partie connecteur, cette monture étant constituée de manière que la deuxième partie connecteur puisse être déplacée entre une position d'arrêt et une position d'enlèvement, par déplacement de la chape de crochet dans un plan hbarizotal, et que la deuxième partie connecteur ne puisse être enlevée de la monture que dans la position d'enlèvement. Parmi les différents développements et formes de réalisation posXsibles, l'invention prévoit notamment que: a) l'une des deux parties connecteurs, de préférence la deuxième partie connecteur est montée à rotule damns la monture; b) la partie connecteur montée à rotule présente un épaississement sphérique et la monture présente deux fourchns mutuellement parallèles dont les côtés en vis-a-vis prsentent des évidements adaptés A la forme sphérique; c) l'évidement sphérique des fourchons est ouvert vers le haut, dans une région, de manièlre que l'épaissiement sphérique puisse en être enlevé vers le haut; d) les deux parties connecteurs prsezitent chacune une douille de centrage, ceS douilles pouvant être emboîtées lune dans l'autre, la première douille de centrage possédant des bourrelets de centrage qui forment saillie radaslement vers l'extérieur et sont adaptés au diamètre intérieur de l'autre douille de centrage; e) un organe de contact -Ae de la première partie conncteur est monté à rotule à l'intérieur de sa douille de centrage conjuguée; f) il est prévu des moyens d'arrét chargés par ressort, lesquels mauintiennent les deux parties connecteurs en condition de Jonction, Jusqu'à une force de traction pouvant être déterminée à l'avance; g) la monture est stationnaire; h) la monture est solidarisée aux moyens d'exploitation. Un avantage essentiel de la solution proposée par l'invention réside dans le fait que les moyens. de Jonction électrique A emboîtement peuvent être couplés ou désaccouplés par une action à distance exécutée uniquement par mouvement de l'appareil de levage, ci-avant et ci-après brièvement appelé "grue", le crochet de grue ou crochet de chargement restant libre pour prendre des charges et des m-yens d'exploitation à nalimenter en énergie. L'accouplement ou connexion des moyens de Jonction électrique à emboîtement s'effectue, après orientation et/ou positionnement de la grue, par le seul mouvement de descente de la chape de crochet. Pendant ce processGs, la partie connecteur inférieure, celle à laquelle sont associés les moyens d'exploitation ou l'organe cnsmateur de courant, est fixée dans une monture. Le mouvement horizontal de la chape de crochet permet alors de sortir de la monture les moyens de Jonction électrique dont l'emboitement est rélisé. Le crochet de la grue est aluors libre pour saisir l'anneau d'n outil électrique. Le désaccouplement s'effectue en opérant dans l'ordre inverse. L'outil électrique est déposé en un endroit prédéterminé, et le crochet de la 2 6 3 1 0 1 4 grue est sorti de l'anneau. Les moyens de Jontion électrique par embotement sont alors rentrs dans la monture, & savoir Jusqu'à une position d'arrêt dans laquelle la partie connecteur inférieure est immobilisée dans la direction Z Mouvement vertical). Un mouvement de simple montée de la chape de crochet permet alrs de séparer les parties connecteurs. Les forces de réaction des processus d'embotement et déboîtement sont supportées par la monture prévue pour la partie connecteur inférieure. Lorsqu'on utilise une grue munie de dispositifs devant être manipulés & distance, l'inprécision relative avec laquelle on peut commader le crochet de grue constitue un certain problème. Les caractéristiques indiquées plus haut, à l'alinéa a) permettent de remédier à cet inconvénient puisque, même s'il y a un certain départ des axes des deux parties councteurs, leur aise en aboutement oblique par leurs arêtes est exclue. Les caractéristiques indiques plus haut, aux alinés b) à e) permettent d'améliorer l'aptitude à l'accouplement, même en cas d'orientation imprécise des deux parties connecteurs. Avec les caractéristiques indiquées plus haut à l'alinéa f), on est assuré que les moyens de Jonction à emboitement pourront, à l'état couplé, accepter des forces de traction prédéterminées, suffisantes pour porter le poids propre de la partie connecteur inférieure et du cfble qui y est suspendu. Les particularités indiquées plus haut aux alinéas g) et h) montrent deux variantes possibles de l'agenceament de la monture pour la partie connecteur intérieure. Pour récapituler, l'invention offre les avantages substantiels suivants: il n'y a besoin d'ucun dispositif auxlare actif supplémentaire pour actionner les moyens de Jonction à emboîtement; - le processus de couplage ne demande aucune opération ou prestation supplémentaire; - on peut utiliser des moyens de Jonction par emboîtement robustes et fiables; lorsque les moyens de Jonction à emboîtement sont ferms, Ie crochet de charge peut être rentré dans des anneaux de levage positionnés différemment, afin de réaliser la positian de nipulatin 2 6 3 1 0 1 4 désirée pour les moyens d'exploitation. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitrant plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés dont leas figures représentent: - la figure 1; schématiquement, une vue en élévation latérale du dispositif selon l'invention; - la figure 2, une coupe longitudinale de la première partie connecteur (inférieure); - les figures 3A et 3B, une coupe longitudinale et une vue en plan de l'autre partie connecteur (partie supérieure), fixée à la chape de crochet de grue; et - les figures 4A à 4C, respectivement une vue en élàvalion latérale, une vue en plan et une vue en bout de la manture pour recevoir la partie- connecteur inférieure... Sur les figures, les références identiques désignent des pièces ou parties identiques. Sur la figure 1, on peut voir une chape ou cage l d'un crochet d'un appareil de levage ci-après brièvement appelé "grue" sans que cela soit limitatif. Cette chape de crochet, 1, est reliée au chariot-treuil de la grue par l'intermédiaire de c&bles au mufles ou systèmes de palans noan représentés. La chape de crochet de grue peut être déplacée vers le haut et vers le bas, comme indiqué par la flèche. Elle peut aussi être déplacée horizontalement lors du mouvement du chariot- treuil.; A un côté de la chape de crochet 1 est fixée une première partie connecteur supérieure 2 de la connexion électrique à embrochage. A cette première partie est conJuguée une deuxième partie connecteur inférieure, 3, qui est reliée par un cdble 4 à un organe consommateur de courant 10. Cet organue consmmateur de courant peut être un quelconque moyen d'exploitation télémanipulable, par exemple une visseuse à percussion. La première partie connecteur 2 est, quant A elle, électriquement reliée à une centrale par un cable 5 servant à la transmission d'ordres tout aussi bien qu'à l'amenée d'énergie. Les deux parties connecteurs 2 et 3 sont orientées verticalement. Dans le cas de la partie connecteur supérieure 2, cela 26310 1 4 résulte de la position naturelle de suspension de la chape de crochet et de l'orientation qui lui est parallèle de la partie connecteur supérieure. Quant à la partie connecteur inférieure 3, cela est obtenu par une monture 6 qui, grAce à sa fome ainsi qu'à d'autres dispositions telles que la position du centre de gravité de la partie connecteur inférieure et le poids propre du cable 4, a pour effet que la partie connecteur inférieure 3 est sensiblement orientée verticalement, alors qu'elle est maintenue dans la monture 6. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la monture O est maintenue sur un tube vertical 7 qui est lui-même fixé à un support 11. A sa position de dépôt, le support l11 est orienté horizontalement. L'organe consommateur de courant 10 lui est fixé, ainsi qu'un oeil ou anneau 9 et des poids d'équilibrage 12. Si l'unité constituant l'ensemble des toyens d'exploitation est saisie au moyen du crochet 9, la visseuse à percussion 10 est alors dirigée vers le bas. D'autres yeux ou anneaux peuvent être prévus, au moyen desquels la visseuse à percussion peut alors être orientée autrement. Par exemple, un autre anneau 9a est agencé sur la visseuse à percussion 10, dans le prolongement axial du support 11. Lorsque cet anneau sera saisi par le crochet de grue 8, la visseuse à percussion sera orientée horizontalement après soulèvement de l'ensemble de l'unité. D'autres anneaux peuvent aussi être disposés selon ce qui est désiré. La distance relative entre l'anneau 9 et la monture 6 doit être choisie de manière qu'un couplage des moyens de Jonction électrique à embottement puisse être réalisé sans que le crochet de grue 8 et l'oeil 9 viennent en contact à cette occasion. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, non représenté, la monture 6 et l'organe consommateur de courant 10 sont coaplètement séparés l'un de l'autre. La monture 6 est alors agencée fixe , n'est donc pas déplacée avec cette dernière. Dans l'exemple de réalisation, la première partie connecteur 2 est réalisée en tant que connecteur femelle et la deuxième partie connecteur 3 en tant que connecteur màle. Bien entendu, l'inverse serait également possible. La partie connecteur 3 va être décrite plus en détail en se référant à la figure 2. Cette partie connecteur possède un organe de contact Baie central, nultipolaire, 13, qui est sensiblement cylindrique et dont les contacts individuels 14 sont réalisés sous forme d'anneaux qui sont agencés en étant isolés et décalés les uns par rapport aux autres sur la direction axiale de l'organe de contact mAle 13. Chaque contact individuel 14 est relié à un conducteur ou brin du cable 4. L'argane de contact male 13 est fixé à un corps, de base cylindrique 15 sur l'autre côté duquel est agencé le càble 4. La partie connecteur 3 possède une douille de centrage 16 qui entoure concentriquement l'organe de contact 3Me 13 et dont l'extrémité libre fait saillie en direction axiale. Entre la paroi intérieure de la douille de centrage 16 et l'organe de contact mAle 13 est alors formé un espace intermédiaire qui sert à recevoir une partie prise femelle qui sera décrite plus loin en se reportant à la figure 3. Sur -le côté extérieur de la douille de centrage, on a prévu plusieurs bourrelets de centrage 17 et 18 qui s'étendent radialement depuis le côté extérieur de la douille de centrage, sous forme de renflements annulaires. En son côté dirigé vers le câble 4, la douille de centrage débouche dans un épaississement sphérique 19. Cet épasssement 19 sert, conjointement à la monture 6 qui sera décrite de manière plus détaillée en se reportant à la figure 4, à constituer un appui pendulaire qui autorise une oscillation, donc un départ, des parties connmcteurs. Le corps de base 15 est fixé dans la région de l'paississement sphérique 19, par une pluralité de billes ou de petites sphères 20 qui sont maintenues chacune en partie dans une gorge 21 du corps de base 15 et dans une gorge 22 danl'ouverture centrale 23'. Lors du montage, ces billes peuvent être introduites par un trou radial 23. Après le remplissage, ce trou peut être fermé par une vis. Cette portés au moyen des billes 20 présente divers avantages. Elle est relativement simple à réaliser, assure une assise ferme et autorise en outre, & la manière dume rotule, un autre léger déplacement pendulaire de l'or1pne de contact maile 13 et du corps de base 15 par rapport à la douille de centrage 16, oe qui permet de 26 3 1014 compenser les tolérances dimensionnelles entre partie uAle et partie femelle. A cette fin, le diamètre extérieur du corps de base 15 est plus petit que le diamètre intérieur de l'ouverture centrale 23', de asorte qu'un Jeu est ainsi réalisé volontairement. Le corps de base 15 est arrêté dans l'épaississement sphérique 19 au moyen dun manchon fileté 24 qui est vissé dans un trou fileté à l'extrémité inférieure de l'ouverture centrale 23' et qui, par sa faoe terminale, vient au contact de la face terminale du corps de base ainsi qu'au contact d'une arête du trou fileté 25. On obtient ainsi une orientation exacte en direction axiale, avant l'introduction des billes 20. En plus du manchon fileté 24, on peut aussi rapporter un manchon protecteur élastique 26 à l'extrémité c6té cable du manchon 24. La figure 3 montre la partie prise femeile. des moyens de jonction électrique à emboîtement. Cette partie est fixée à la chape de crochet 1 par l'intermédiaire d'un bras 30 débordant latéralement en porte à faux. La partie prise femelle 2 possède un connecteur femelle 27 qui, de manière analogue aux contacts individuels 14 de l'organe de contact mAle 13, présente plusieurs contacts individuels annulaires 28. Un trou central de cet organe de contact femelle 27 est adapté au diamètre de l'organe de contact mle 13, de sorte que, lorsque ce dernier est introduit, les contacts individuels 14 se trouvent justement électriquement reliés aux contacts individuels conJugués 28. Les contacts individuels 28 sont reliés chacun à un conducteur du cible 5, ces conducteurs étant passés dans un tube 29 qui tient la prise femelle 27 et qui est fixé au bras en porte à faux 30. La longueur du tube 29 correspond Justement au supplément de longueur de la douille de centrage 16 par rapport à l'organe de contact male 13. Lorsque les moyens de Jonction à emboîtement sont en, état d'accouplement complet, l'extrémité libre de la douille de centrage 16 est donc Juste en butée contre le côté dessous du bras en porte à faux 30. La partie prise femelle possède, elle aussi, une douille de centrage 31 rapportée par soudage sur le bras en porte à faux 30 et disposée coaxialement à la prise femelle 27 et au tube 29. Les douilles 9. de centrage 31 et 16 coopèrent alors de manière que la douille de centrage 16 de la partie connacteur mAe puisse être introduite dans la douille de centrage 31, les bourrelets de centrage 17 et 18 venant Justement au contact de la paroi intérieure de la douille de centrage 31. Dans la rétgion de l'extrémité supérieure de la douille de centrage 31, on a prévu trois dispositifs arrétoirs 32 agencés en des positions angulaireent décalées, lesquels, lorsque la partie connecteur mile est couplée, s'engagent, chacun par une bille sollicitée par ressort, derrière le bourarelet de centragez 17 aet provoquent Ainsi un arrêt. La force d'arrêt ou retenue peut être choisie en Jouant sur la précontrainte de chaque ressort de dispositif arrtoir. à cette fin, on a prévu une vis 33, laquelle peut être vissée dans une douille 34 qui reçoit le ressort 35, ce dernier exerçant une poussée contre la bille 36. En son côté embouchure, la douille 34 ccmporte un rétrécissement empêchant la bille 36 de s'échapper. Afin d'accroître la robustesse et la stabilité, on peut en outre prévoir un bras de soutien supplentare 37' entre la chape de crochet 1 et la douille de centrage 31. La vue en plan selon la figure S3B montre, pour l'essentiel, l'agencement décalé des dispositifs arrétoirs 32. La figure 4 montre la monture 6 pour la partie connecteur inférieure 3. Cette monture doit assumer les tâches suivantes: 1. Elle doit maintenir la partie connecteur orientée verticalement lorsque la connexion électrique à emboitement n'est pas en condition de couplage; 2. Elle doit supporter les forces de réaction (force de traction et force de compression) pour laccouplement et le désaccouplemet; 3. Elle doit permettre à la partie connecteur d'être sortie de la monture sous l'effet du sonl déplacement du crochet de grue. Pour satisfaire à ces impératifs, la monture 6 est aménagée en forme de fourche avec deux fourchons 37 et 38 mutuellement parallèles, écartés l'unm de l'autre, qui, en leurs surfaces en regard, donc tournées vers l'intérieur, présentent chacun un évidement qui est formé différemment sur la direction longitudinal, des fourchons. Dans la 26 3 1 0 1 4 région de la première extrémité d fourchons, l'évidement est configuré de manière à être ouvert vers le haut, de façon que l'épaississement sphérique 19 puisse être Inséré u enlevé par le haut. Vers le bas, l'évldement- est par contre fermé, de sorte que l'épaississement sphérique 19 ne peut donc pas tomber vers la bas, mais que seul le câble peut pendre, sans obstacle vers le bas. L'ouverture supérieure est identifiable sur la figure 4B par l'arête visible 39, tandis que la référence 40 désdigne une arête visible inférieure continue qui, dann toutes les régions, empêche l'épaiasissement sphérique de passer vers le bas en tombant. En d'autres termes, la distance entre les arêtes 40 des deux fourchons 37 et 38 est plus petite que le diaèntre de l'tpaississement sphérique 19. Dans la région 41 de l'autre extrémité des fourchons 37 et 38, l'évldement est fermé vers le haut et vers le bas. L'arête visible 39 est donc ramenée vers l'intérieur, dans cette région, et est alignée sur l'arête visible 40. Dans cette région, la partie connecteur mâle ne peut être enlevée ni vers le haut ni vers le bas, mais peut simplement être déplacée parallèlement à la direction longitudinale des fourchons. La figure 4 montre encore plus nettement le contour de l'évidement. Jusqu'à la hauteur de la ligne médiane 42, la partie inférieure de l'évidement 43 est adaptée à la forme sphérique. Dans la partie avant, l'évidement est ensuite, à partir de la ligne médiane 42, ouvert vers le haut, ce qui est indiqué par la ligne 44. Par contre, dans la partie arrière, l'6videment est fermé vers le haut, ce qui est indiqué par la ligne 45. Les deux fourchons* 37 et 38 sont rapportés par soudage sur un suppxrt transversal 46 qui est lui nmme umaintenu sur le tube vertical 7, au moyen d'un manchon 47. Dans une autre forme de réalisation nmmn représentée, lUivention prévoit que les myens de jonction électrique à embottement sont aussi, en même temps, des moyens capables de recevoir une charge. Dans ce cas, le crochet 8 et l'oeil 9 peuvent être omis. La partie connecteur 2 est alors agencée cent nt sur la chape 1, à la place du crochet 8. La partie connecteur 3 est alors ageoncée, de manière analogue, la place de loeil. Un verrouillage, qui est alors capable 2631.0 14 de recevoir outue la charge, est obtenu, en combinaison avec un Joint du type à baConnette, par un mouvement de rotation entre les deux parties connecteurs 2 et 3. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par fih-ae de l'art aux dispositifs a procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans soertir du cadre de l'inventicn. 26 3 1 0 1 4 REVEDICATIONS: 1. Dispositif pour coupler, par manipulation à distance, des moyens de Jonction électrique à emboîtement, caractérisé par une chlape de crochet de grue (1) avec crochet C8) et avec une première partie connecteur (2) qui est fixée à cette chape et raccordée à un réseau de fourniture de courant, par une deuxième partie connecteur (3) qui est reliée, par un cable ( être enlevée de la monture (6) que dans la position d'enlèvement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des deux parties connecteurs (2, 3), de préférence la deuxième partie connecteur (3) est montée à rotule dans la monture (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie connecteur (3) montée A rotule présente un épaississement sphérique (19) et par le fait que la monture présente deux fourchons mutuellement parallèles (37, 38) dont les c6tés en, vis- &-vis présentent des évidements adaptés à la forme sphérique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'évidement sphérique des fourchons C37, 38) est ouvert vers le haut, dans une région, de manire que l'épaiissemnt sphérique puisse en être enlevé vers le haut. 5. Dispositif selon l'ue quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les deux parties connecteurs (2, 3) présentent chacune une douille de centrage (16, 31), ces douilles pouvant être emboîtées l'une dans l'autre, la première douille de 26 3 1 0 1 4 centrage posdant des bourrelets de centrage intérieur de l'autre douille de centrae (31). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un organe de contact male (13) de la prelmière partie connecteur C3) est monté à rotule à l'intérieur de sm douille de centrage associée (16). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'il est prévu des maoyens d'arrt 32) c gés par ressort, lesquels aintiQnnent les deux parties connecteurs en- condition de Jonction, Jusqu'A une force de traction pouvant être déterminée à l'avance. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la monture (6) est stationnaire. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 A 7, caractérisé par le fait que la monture (6) est solidarisée aux moyens d'exploitation (10).- -