Brevet FR2657135A1 — publié le 19910719

La présente invention concerne les appareils de levage et de manutention et a notamment pour objet une poulie. La présente invention peut s'appliquer, de la manière la plus efficace, dans l'industrie minière, dans les installations d'extraction des mines, mais également avec succès dans des moufles mobiles d'installations de forage, les poulies des excavateurs, les molettes de hauts fourneaux, etc. Dans les poulies bien connues de guidage pour câbles, on utilise habituellement un revêtement amovible rendu solidaire de la jante d'une poulie dans le but d'élever sa durée de vie ainsi que celle des câbles passant autour des poulies. Or, dans le cas où l'on utilise un revêtement de ce type, le câble l'use forcement, par sa surface cannelée, en se déplaçant, à la suite du patinage ou d'un allongement élastique du câble. De plus, il est à noter que le remplacement d'un revêtement usé fixé à demeure dans la jante de la poulie entraine, pour certaines structures, une perte considérable de temps. Cet inconvénient est dû à ce que les éléments constitutifs distincts du revêtement sont logés dans la gorge annulaire de la jante, où ils sont mis à travers des fenêtres spéciales de montage dont le nombre est limité et ne dépasse pas un ou deux. En outre, avant de remplacer un revêtement, il est indispensable d'enlever le câble de la poulie. De grandes pertes de temps dues au remplacement du revêtement entraînent des pertes économiques importantes. Ainsi, par exemple, pendant le remplacement du revêtement, logé dans une gorge de la molette, l'installation d'extraction ne marche pas et toute la mine est pratiquement arrêtée. Vu le temps considérable perdu pour remplacer le revêtement usé, on renonce absolument à utiliser des poulies avec revêtement du fait qu'un arrêt prolongé d'une installation de forage peut entralner une panne d'un train de tiges. D'autre part, l'utilisation de poulies non revêtues dans une moufle est peu économique vu la durée de vie réduite des poulies et des câbles de moufle. Pour augmenter la durée de vie des poulies de guidage pour câbles et des câbles de levage, on fait appel à différents types de revêtements. A l'heure actuelle, on connut une poulie (SU, A, 707880) comprenant un moyeu avec une jante dans une gorge de laquelle est logé un revêtement mobile réalisé sous la forme d'une bande profilée fermée en boucle. Pendant le travail de ce revêtement, le câble ne se déplace plus directement sur la jante de la poulie. Dans ce cas, la surface cannelée du câble n'use pratiquement pas le revêtement. Le revêtement s'use lentement du côté de la jante lisse de la poulie sous l'action de pressions spécifiques, beaucoup moins importantes que celles qui provoquent l'usure du revêtement immobile sous l'action du câble dans les poulies de guidage bien connues et décrites ci-dessus. De plus, le fait de réaliser le revêtement mobile sous la forme d'une bande profilée, permet de le remplacer rapidement sans qu'il soit nécessaire d'enlever le câble de la poulie. Ainsi, il devient possible d'utiliser un revêtement mobile sur une large échelle pour les poulies mouflées des installations d'extraction. L'extraction d'un revêtement usé de la jante de la poulie et la mise en place d'un nouveau revêtement peuvent être réalisées en déplaçant lentement le câble. Dans ce cas, le travail d'un monteur consiste à séparer les extrémité du revêtement mobile usé, à engager un nouveau revêtement sous le câble du côté de son enroulement sur la poulie et à fixer l'une à l'autre les extrémités du nouveau revêtement mis dans la jante de la poulie pour former une bague grâce à la traction du câble. Cependant, de hautes contraintes engendrées à la suite du contact entre la jante de la poulie et la bande profilée aboutissent à une usure intense du revêtement ce qui oblige d'arrêter les appareils de levage afin de le remplacer. Pour augmenter la fiabilité du revêtement mobile, on prépare une bande profilée (SU, A, 783210) à partir d'une bande caoutchoutée, comportant, du côté où elle entre en contact avec la jante de la poulie, des tronçons imprégnés de résine époxyde qui alternent avec des tronçons non imprégnés. Toutefois, un revêtement mobile constitué par une bande caoutchoutée enveloppant la poulie suivant la circonférence de la jante, est soumis aux contraintes de traction dues aux forces de frottement lors de l'allongement élastique du câble sur l'arc d'enroulement. I1 convient de noter que ces contraintes peuvent atteindre des valeurs considérables. Cet inconvénient est dû au fait qu'à cause des grandes forces d'adhérence agissant entre le revêtement et le câble, le revêtement doit répercuter les oscillations du câble qui se produisent lors de son allongement élastique et dont l'amplitude peut atteindre 0,5 à 3 mm. Les contraintes dues à la traction dans le câble et les déformations qui en résultent peuvent atteindre des valeurs critiques pour le revêtement, ce qui aboutit à une déformation résiduelle intolérablement élevée de ce revêtement. En s'accumulant progressivement suivant la longueur du revêtement, la déformation résiduelle provoque un allongement du revêtement tel qu'il peut sortir du dessous du câble et interrompre le processus normal de son fonctionnement. Pareillement au câble, le revêtement est immobile par rapport aux tronçons périphériques de l'arc d'enroulement et simultanément se déplace au voisinage des points d'enroulement et de déroulement. En conséquence, il y a un tronçon du revêtement qui est coincé tandis que deux autres tronçons oscillent conjointement avec le câble, tantôt s'allongeant et tantôt se contractant, en subissant des contraintes de traction qui son particulièrement dangereuses dans des conditions de réduction de la section transversale du revêtement mobile et lors du processus d'usure.Dans ce cas, la nature alternée des contraintes dues à l'allongement élastique du câble peut provoquer des phénomènes de fatigue dans le revêtement, ce qui nuit à la fiabilité de son fonctionnement et est particulièrement dangereux dans des conditions de réduction de la section transversale et de diminution de la robustesse du revêtement mobile à la suite de son usure. Ainsi, la médiocre fiabilité du revêtement mobile de la poulie connue résulte du fait que la structure de cette poulie ne peut remplir simultanément deux fonctions : protéger le câble et la jante contre une usure et jouer fiablement le rôle d'élément porteur retenant le revêtement dans la jante de la poulie. On connaît également une poulie (FR, A, 2525718) comportant un moyeu avec des rayons fixés radialement sur sa circonférence, une jante étant fixée auxdits rayons. Une garniture mobile est placée librement dans la gorge de la jante, suivant sa circonférence, est disposée en boucle fermée autour de la jante et l'épouse suivant l'arc embrassé par le câble. La garniture mobile a la forme d'une bague flexible élastique sur laquelle son fixés des éléments constitutifs de la garniture, profilés suivant la forme de la gorge, avec des espacements entre eux, ces éléments de revêtement étant pourvus de trous débouchants à travers lesquels un lien flexible est engagé qui se présente sous la forme d'un câble ou d'un ressort de traction. Dans le but d'assurer des espacements garantis entre les éléments constitutifs de la garniture, pour prévenir leur collision, on met des douilles en caoutchouc ou des ressorts de compression entre eux. La poulie est également équipée d'un dispositif destiné à assurer la tension du lien flexible, à compenser son allongement au cours du fonctionnement de la poulie ainsi qu'à le relâcher pour le remplacement des éléments constitutifs de la garniture mis hors d'état d'utilisation. Cependant, lorsqu'une garniture de la poulie fonctionne pendant une longue période de temps en milieux agressifs, le lien flexible peut être atteint par la corrosion, ce qui peut conduire à sa mise hors service prématurée. Il convient aussi de noter que des charges dynamiques agissant pendant le travail sur le dispositif de réglage de la tension du lien flexible le mettent hors service. On perd alors un temps considérable pour réparer la poulie, ce qui influe d'une manière négative, en général, sur le rendement des installations d'extraction des mines. On s'est donc proposé de créer une poulie dans laquelle les éléments de revêtement seraient montés dans la jante de la poulie de manière à simplifier la conception de la poulie et à augmenter la fiabilité de fonctionnement de la poulie. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une poulie comportant un moyeu sur la circonférence duquel sont radialement fixés des rayons, une jante fixée sur lesdits rayons et des éléments constitutifs du revêtement, montés librement dans la gorge de la jante avec des espacements entre eux et entourés d'un câble, ladite poulie étant caractérisée en ce que chaque élément constitutif du revêtement comprend au moins une partie constituée par un élément magnétique, les éléments magnétiques d'éléments constitutifs du revêtement voisins étant orientés l'un vers l'autre par leurs pôles homonymes. La présente invention permet d'augmenter la fiabilité de fonctionnement de la poulie et ainsi que la capacité de transport d'un dispositif de levage. En outre, les éléments magnétiques retiennent, dans la jante de la poulie, les parties séparées des éléments constitutifs détériorés du revêtement dans le cas où ils seraient cassés en deux parties. On assure ainsi la possibilité de retenir les éléments constitutifs détériorés de revêtement dans la jante et de leur remplacement rapide, donc d'augmenter la fiabilité de fonctionnement de la poulie. En même temps, l'invention permet d'éliminer, de la poulie, le dispositif assurant la tension des liens flexibles ce qui influe d'une manière favorable sur la fiabilité de fonctionnement de la poulie. La disposition d'éléments magnétiques voisins assure un espacement garanti entre les éléments constitutifs du revêtement. Conformément à l'un des modes de réalisation de l'invention, les éléments de revêtement sont fabriqués en un polymère à propriétés magnétiques. Ce mode de réalisation est simple d'après sa conception, fiable et, de plus, les éléments endommagés de revêtement peuvent être remplacés rapidement. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les éléments magnétiques de chaque élément constitutif du revêtement se présentent sous forme d'aimants permanents logés dans le corps d'un élément de revêtement suivant toute sa longueur, en dehors de la zone de contact du câble avec cet élément constitutif du revêtement. En comparaison avec le mode de réalisation précédent, ce mode de réalisation est moins coûteux et il est plus avantageux de l'utiliser pour les poulies d'un diamètre relativement petit, compris entre 1,5 et 3 m. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaStront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une poulie pourvue d'un revêtement mobile, selon l'invention - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II sur la figure 1 - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III sur la figure 2 - la figure 4 représente l'ensemble B de la figure 3. La poulie selon l'invention comporte un moyeu 1 (figure 1) sur lequel sont fixés des rayons 2 radialement, suivant sa circonférence. Une jante 3 est fixée sur les rayons 2. Un revêtement mobile est monté librement dans la gorge de la jante 3, est fermé en boucle autour de la jante 3 et l'épouse suivant l'arc d'enroulement. Le revêtement mobile est formé par des éléments constitutifs 4 (figures 2 à 4) en polymère, par exemple, en polyamide ou polyuréthane. Chaque élément de revêtement 4 comporte au moins une partie représentant un élément magnétique. Les éléments magnétiques faisant partie des éléments de revêtement 4 sont orientés l'un vers l'autre par leurs pôles homonymes. Un câble de levage 5 (figures 2 à 6) est posé sur les éléments constitutifs 4 du revêtement. Les éléments magnétiques de chaque élément de revêtement 4 sont des aimants permanents 6 disposés dans le corps de l'élément de revêtement 4 suivant toute sa longueur, en dehors de la zone de son contact avec le câble 5. Les éléments de revêtement 4 peuvent également être fabriqués en un polymère à propriétés magnétiques. Les éléments de revêtement 4 sont disposés dans la jante 3 de la poulie avec des espacements S1 dans les limites de l'arc embrassé par le câble 5 sur la poulie (figure 3), et en dehors de l'arc embrassé par le câble 5 de la poulie, les éléments de revêtement sont disposés avec un espacement constant & (figure 1) entre eux. La poulie fonctionne de la manière suivante. Pendant la rotation de la poulie, conjointement avec la jante 3 dans la direction indiquée par la flèche A sur la figure 1 (levage d'une charge), le câble 5 s'enroule sur la poulie et la tension dans le câble 5 mesurée dans les limites de l'arc d'enroulement du revêtement, à des charges dynamiques nulles, varie suivant la loi d'Eiler proportionnellement à la valeur e où e est la base des logarithmes naturels, f est le coefficient de frottement, est l'angle d'enroulement du câble sur la poulie. Selon la loi de variation de la tension dans le câble 5, ce dernier subit (selon la loi de Hooke) un allongement élastique variable sur l'arc d'enroulement. Les fils du câble 5 s'enfoncent dans la surface des éléments constitutifs 4 du revêtement et, de ce fait, l'adhérence du câble 5 aux éléments 4 est supérieure à celle des éléments constitutifs 4 du revêtement à la jante 3 de la poulie. En conséquence, des espacements & se forment entre les éléments constitutifs 4 du revêtement dont la valeur variera dans les limites de l'arc d'enroulement, à partir du point où le câble 5 commence à s'enrouler sur la jante 5 de la poulie jusqu'au point où le câble 5 quitte la poulie conformément à la variation de l'allongement élastique du câble 5. En présence de contraintes dynamiques dans le câble 5, l'allongement élastique de ce dernier peut avoir nimporte quel autre caractère, c'est-à-dire correspondre à la loi d'Eiler, mais les espacements 61 correspondront toujours à la loi réelle de variation de l'allongement élastique du câble 5 dans les limites de l'arc d'enroulement (dans ce cas, certains des éléments constitutifs 4 se trouvent trop rapprochés et un espacement 61 d'une valeur augmentée s'établit entre d'autres éléments de revêtement). Lorsque, pendant le fonctionnement de la poulie, les éléments constitutifs 4 du revêtement sortent au-delà des limites de l'arc d'enroulement du câble 5 sur la poulie, les éléments constitutifs 4 du revêtement, rapprochés l'une de l'autre à une courte distance, se repoussent grâce au fait qu'ils sont orientés l'un vers l'autre par leurs pôles homonymes. De ce fait, les éléments de revêtement 4 se déplacent et un espacement g2 s'établit entre ceux-ci. Grâce à ce déplacement des éléments de revêtement 4 à l'extérieur de l'arc d'enroulement du câble 5 sur la poulie, la valeur variable de l'espacement c, qui dépend de l'allongement élastique du câble 5, sera ramenée toujours à la valeur initiale et, en conséquence, une valeur constante de l'espacement & s'y établit.Si les éléments de revêtement 4 n'avaient pas pu se positionner d'eux-mêmes, à chaque tour de la poulie, et former l'espacement ils se seraient entassés en définitive étroitement en groupe sans espacement et le câble 5, en se déplaçant, lors de l'allongement élastique par rapport aux éléments constitutifs 4, les aurait usés forcément. Cet inconvénient est dû à ce qu'à la différence du revêtement selon l'invention (dans lequel les éléments de revêtement se déplacent conjointement avec le câble 5 et leur usure n'a lieu qu'à l'endroit où ils entrent en contact avec la jante 3 et sont soumis à l'action de basses pressions spécifiques), le câble 5 se déplace lors de l'allongement élastique par rapport aux éléments de revêtement 4 immobiles à cause de l'absence de leur auto-positionnement et d'auto-établissement de l'espacement O .Dans ce cas, les éléments de revêtement 2 4 s'usent à l'endroit de leur contact avec le câble 5 où ils sont soumis à l'action de hautes pressions spécifiques. Le revêtement est également retenu lorsqu'il travaille au décollement (c'est-à-dire lorsqu'il subit l'action des forces centrifuges agissant en dehors de l'arc d'enroulement du câble 5 sur la poulie). En même temps, grâce à la particularité du fonctionnement des aimants permanents, les éléments de revêtement 4 se déplacent relativement facilement dans la direction tangentielle ce qui est assuré par le repoussement entre eux de leurs pôles homonymes, grâce à quoi ils se positionnent en formant un espacement 62 entre eux. En même temps, la possibilité est offerte aux éléments constitutifs 4 de s'user sur toute leur épaisseur, même jusqu'à la jante 3 de la poulie, la sécurité de travail étant parfaitement assurée. L'emploi du dispositif conçu permet d'augmenter la fiabilité de fonctionnement de la poulie et assure le remplacement rapide des éléments de revêtement détériorés ce qui influe d'une manière favorable sur la capacité de transport des installations d'extraction des mines. REVENDICATIONS 1. Poulie comportant un moyeu sur la circonférence duquel sont radialement fixés des rayons, une jante fixée sur les rayons et des éléments constitutifs d'un revêtement montés librement dans la gorge de la jante avec un espacement entre eux et embrassés par un câble (5), caractérisée en ce que chaque élément de revêtement (4) comprend au moins une partie représentant en soi un élément magnétique (6), les éléments magnétiques (6) des éléments constitutifs (4) de revêtements voisins étant orientés l'un vers l'autre par leurs pôles homonymes. 2. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de revêtement (4) sont fabriqués en un polymère ayant des propriétés magnétiques. 3. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments magnétiques de chaque élément de revêtement (4) se présentent sous la forme d'aimants permanents (6) dont chacun est logé dans le corps de son élément de revêtement (4) suivant toute la longueur de ce dernier, en dehors de la zone de contact du câble (5) avec l'élément de revêtement (4).