Brevet FR2686976A1 — publié le 19930806

CAPTEUR DE LA FORCE DU VENT A DECLENCHEMENT A SEUIL La présente invention concerne un capteur de la force du vent à déclenchement à seuil. Lorsque la force d'un vent doit, à partir d'une certaine intensité, être prise en compte, parce que dangereuse, dans le fonctionnement de divers dispositifs, on utilise, actuellement, des anémomètres à déclenchement de seuil. A titre d'exemples, on peut citer, comme champs d'application, le domaine des transports par câble du type télésiège, téléphérique ou télécabine, et le domaine du levage par grues, notamment grues de travaux publics. Traditionnellement, la caractéristique du vent l'on prend en compte est sa vitesse dont on effectue une mesure à l'aide d'un capteur de vitesse appelé anémomètre. Ce capteur donne la vitesse du vent de façon continue à l'endroit où il est installé. L'indication de la vitesse du vent fournie par l'anémomètre est transmise, par un circuit électrique de liaison, à un comparateur dans lequel elle est comparée à une valeur seuil. La transmission de l'indication de la vitesse du vent et sa comparaison à une valeur seuil entraînent une perte de temps, notamment lorsque la vitesse du vent doit être prise en compte pour des raisons de sécurité. En outre, cette vitesse n'est pas le facteur à prendre en considération à l'égard de la sécurité. En effet, le facteur essentiel est la force du vent qui, à vitesse égale, varie en fonction de la pression atmosphérique, de la température et de l'hygrométrie. Il en résulte que pour que la mesure de la vitesse du vent permette l'émission d'un signal correspondant à un dépassement de seuil de la force du vent, il est nécessaire que la valeur de seuil de vitesse du vent soit corrigée régulièrement en fonction des paramètres atmosphériques régnant au moment de la correction. Cette obligation de corriger régulièrement une valeur de référence introduit dans les installations existantes un facteur d' insécurité. La présente invention a pour but de fournir un capteur de la force du vent, à déclenchement à seuil, destiné à indiquer que la force du vent a atteint une valeur égale ou supérieure à un seuil prédéterminé, valeur dont il faut tenir compte directement, sans passer par un comparateur. A cet effet, le capteur qu'elle concerne comprend un corps tubulaire d'axe vertical supportant une tige d'axe vertical au repos, dont l'extrémité supérieure, extérieure au corps tubulaire, porte un organe soumis à la force du vent, tandis que sa partie inférieure, située à l'intérieur du corps tubulaire, porte, au voisinage de son extrémité libre, un disque reposant normalement sur une nervure annulaire ménagée pour lui servir de siège à l'intérieur du corps tubulaire, un détecteur de présence logé dans ce corps tubulaire étant associé à l'extrémité inférieure libre de la tige précitée pour détecter tout déplacement de cette extrémité par suite du basculement de la tige dans une direction quelconque, par pivotement d'un point d'appui de son disque sur le point correspondant de son siège, sous l'effet de la force du vent. Cette disposition permet d'obtenir un basculement de la tige supportant l'organe sensible à la force du vent, dès que la force du vent a atteint ou dépassé une valeur de seuil prédéterminée. Le basculement de la tige provoque l'actionnement du détecteur de présence qui transmet, par une liaison électrique, un signal indiquant que la force du vent a atteint ou dépassé la valeur de seuil, sans qu'une comparaison dans un comparateur n'ait été nécessaire. Ce détecteur de présence peut être constitué, tout simplement, par un interrupteur normalement fermé et dont l'ouverture interrompt un circuit électrique passant par lui, cette interruption étant mis à profit pour l'émission d'un signal qui correspond à l'atteinte ou au dépassement du seuil de force du vent, ce signal pouvant servir soit à avertir un opérateur, soit à interrompre immédiatement le fonctionnement du dispositif ou de l'installation concerné si les risques encourus le nécessitent. Afin d'obtenir un basculement de la tige quelle que soit la direction du vent, l'organe soumis à la force du vent est constitué par un élément tubulaire fermé à son extrémité inférieure et dont l'extrémité supérieure est fermée par un bouchon amovible permettant la mise en place dans sa cavité cylindrique, ou le retrait hors de cette cavité, de produits de lestage. Cette disposition permet aussi de régler avec précision la valeur de seuil de la force du vent. Pour qu'au repos le disque soit bien appliqué contre la nervure annulaire qui lui sert de siège, le détecteur de présence associé à l'extrémité inférieure de la tige qui supporte l'organe tubulaire est constitué par un interrupteur dont le doigt de commande, éventuellement équipé d'une bille, est normalement maintenu au contact de l'extrémité inférieure de la tige par un ressort dont la force est inférieure au poids de l'ensemble constitué par la tige, son disque et son organe tubulaire. Pour améliorer le contact entre la tige et la bille du détecteur de présence et, notamment, améliorer la stabilité de ce contact, la tige est équipée d'un embout cylindrique dont la face terminale plane est en contact avec une bille dont est équipé le doigt de commande de l'interrupteur. Le détecteur de présence associé à la tige qui supporte l'organe sensible à la force du vent peut aussi être du type magnétique en étant constitué, par exemple, par un interrupteur à commande magnétique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité supérieure du corps tubulaire est fermée par un couvercle qui limite le basculement du disque et donc de la tige et qui présente, en son centre, un trou pour le passage de la tige. Afin d'obtenir un fonctionnement exempt de mouvements parasitaires dûs aux vibrations, suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le corps tubulaire est fermé par un fond étanche permettant son remplissage par un fluide amortisseur de vibrations tel que de l'huile hydraulique. Pour protéger ce capteur contre la pénétration de différents corps étrangers, tels que des poussières, susceptibles de fausser son fonctionnement, le trou central du couvercle pour le passage de la tige est équipé d'un soufflet d'étanchéité. Pour améliorer la sensibilité de ce capteur et de limiter l'effet de ventouse, suivant une caractéristique intéressante de ce capteur, la nervure annulaire qui sert de siège au disque porté par la tige verticale est constituée par une arête de section transversale triangulaire. Pour une meilleure sensibilité, suivant une autre caractéristique de ce capteur, la partie inférieure de la tige est filetée et vissée dans un trou taraudé au centre du disque de façon à permettre le réglage de la position du disque, tandis qu'un contre-écrou permet le blocage relatif, après réglage, de la tige et du disque. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce capteur Figure 1 en est une vue en coupe longitudinale, en position de repos, c'est-à-dire non actionné par le vent Figure 2 est une vue similaire à figure 1 montrant le capteur actionné par le vent. Comme montré à la figure 1, ce capteur comprend un corps tubulaire 1 d'axe vertical et dont l'extrémité inférieure est fermée par un fond étanche 2. Le corps tubulaire 1 porte une nervure annulaire intérieure 3. Une tige 4 d'axe vertical au repos possède une extrémité supérieure 5 extérieure au corps 1 et une extrémité inférieure 6 logée à l'intérieur de ce corps 1. L'extrémité supérieure 5 de la tige 4 porte un organe soumis à la force du vent 7 constitué par un élément tubulaire fermé à son extrémité inférieure par un fond et, à son extrémité supérieure 9, par un bouchon amovible 10 permettant de déposer à son intérieur ou d'en retirer des produits de lestage en vue de régler, à la valeur désirée, le seuil de force du vent susceptible de provoquer le basculement de la tige 4, comme illustré sur la figure 2. La tige 4 porte, au voisinage de son extrémité inférieure libre 11, un disque 12 d'un diamètre légèrement inférieur à celui de l'alésage du corps tubulaire 1. Ce disque 12 repose normalement sur la nervure annulaire intérieure 3 du corps 1, qui lui sert de siège. Il est fixé à la tige 4 par vissage et contre-écrou de blocage 27, ce qui permet de régler à volonté, sa position le long de cette tige, dans un but décrit ultérieurement. Un détecteur de présence 13 est logé dans le corps 1 pour détecter tout éloignement, de l'extrémité inférieure libre 11 de la tige 4. Dans l'exemple illustré sur le dessin, le détecteur de présence 13 est constitué par un interrupteur dont le doigt de commande 14 est normalement maintenu au contact de l'extrémité inférieure libre 11 de la tige 4 par un ressort dont la force est inférieure au poids de l'ensemble constitué par la tige 4, son disque 12 et son organe tubulaire 7. En l'absence de vent ou en présence d'une force de vent inférieure au seuil précité, le capteur occupe sa position de repos illustrée par la figure 1, c'est-à-dire que son organe 7 soumis à la force du vent et, par conséquent, sa tige 4 sont verticaux. Le poids de l'ensemble constitué par la tige 4, son disque 12 et son capteur tubulaire 7 étant supérieur à la force du ressort du doigt de commande 14 de l'interrupteur 3, le disque 12 repose sur son siège 3. Le doigt de commande 14 de l'interrupteur 3 est en contact, direct ou indirect, avec l'extrémité inférieure 11 de la tige 4 en étant maintenu en position basse, c'est-à-dire en position de fermeture du circuit électrique qu'il contrôle. Si la force d'un vent horizontal tel que représenté à la figure 2 par les flèches 15, dépasse la valeur de seuil déterminé par le lestage de l'organe 7 et la position du disque 12, et quelle que soit l'orientation de ce vent, l'ensemble mobile constitué par la tige 4, le disque 12 et l'organe tubulaire 7 tend à basculer dans le même sens, c'est-à-dire dans le sens de la flèche 17, autour du point d'appui 16 du disque 12 sur le siège 3, car l'effort auquel est soumis l'organe 7 créé un couple suffisant pour provoquer ce basculement. Tant que la force du vent est inférieure au seuil précité, l'ensemble mobile demeure sensiblement vertical, car le couple créé par le vent n'est pas suffisant pour vaincre le couple résistant découlant du poids de cet ensemble et du contact entre le doigt de commande 14 de l'interrupteur 13 et l'extrémité inférieure libre 11 de la tige 4. Lorsque la force du vent devient supérieure ou égale au seuil pour lequel le capteur a été réglé, et l'ensemble mobile capteur 7, tige 4 et disque 3, bascule autour du point 16 dans le sens indiqué par la flèche 17. Ce basculement entraîne la libération du doigt de commande 14 de l'interrupteur 13 qui peut alors librement se déplacer vers le haut, sous l'action de son ressort de rappel, comme illustré sur la figure 2, ce qui fait changer d'état l'interrupteur 13. S'il était fermé, il devient ouvert et inversement. Ce changement d'état, par exemple son ouverture, permet, par la coupure du circuit électrique qu'il contrôle, l'émission d'un signal qui peut être exploité soit pour avertir un opérateur, soit aussi pour interrompre le fonctionnement de l'installation. Lorsque la force du vent retombe en-dessous du seuil, l'ensemble mobile reprend sa position de repos illustrée par la figure 1 avec la tige 4 et l'organe tubulaire 7 verticaux et le disque 12 reposant à nouveau sur son siège 3. Le doigt de commande 14 de l'interrupteur 13 est alors repoussé vers le bas ce qui provoque son retour à son état d'origine, c'est-à-dire à sa position fermée qui autorise la remise en marche de l'installation. Il faut noter que, même en cas de rupture de la tige 4 de l'organe 7 ou d'un autre élément, la sécurité est assurée. En effet, dans ce cas, le doigt de commande 14 de l'interrupteur 13 étant libéré, ce dernier change d'état et le signal d'avertissement d'un opérateur ou d'arrêt de l'installation est émis comme en présence d'un vent de force supérieure au seuil prédéterminé. Naturellement, l'introduction dans la cavité 18 ou le retrait hors de cette cavité de produits de lestage 19, tels que des billes de plomb, permet de régler, à volonté, le couple de résistance au basculement de l'ensemble mobile et, par conséquent, la valeur de seuil de la force du vent provoquant le changement d'état de l'interrupteur 13. Le fonctionnement de ce capteur peut être amélioré en équipant l'extrémité inférieure libre 11 de sa tige 4 d'un embout cylindrique 20 dont la face en bout inférieure plane 21 est en contact avec une bille 22 équipant l'extrémité libre du doigt de commande 14 de l'interrupteur 13. L'extrémité supérieure du corps tubulaire 1 est fermée par un couvercle 23 qui présente en son centre un trou 24 traversé par la tige 4. Comme montré à la figure 2, le basculement de la tige 4 et du disque 12 est limité par le couvercle 23 qui constitue une butée de fin de course de basculement lorsque le disque 12 rentre en contact avec lui, au point 25. Pour éliminer ou, pour le moins, réduire tout risque de vibration parasite, de préférence, le corps tubulaire 1 est rempli d'un fluide amortisseur de vibrations tel que de l'huile hydraulique. Le déclenchement de l'interrupteur 3 se fera, ainsi, de façon franche. Un soufflet flexible 26 équipe le trou central 24 du couvercle 23. Il permet d'empêcher toute pénétration dans le corps tubulaire 1, de matières indésirables, notamment des poussières. Pour diminuer l'effet de ventouse, au niveau du contact entre le disque 12 et son siège 3, la nervure angulaire constituant le siège 3 est de section transversale triangulaire conformant sa face supérieure en une arête. Cette disposition permet aussi de diminuer le frottement entre le disque 12 et son siège 3 et, par conséquent, de procurer à ce capteur une meilleure sensibilité. Enfin, grâce à la forme du siège 3, on peut connaître avec précision le bras de levier du basculement et ce bras de levier est invariable avec la direction du vent. Comme indiqué précédemment, la partie inférieure 6 de la tige 4 est filetée et vissée dans un trou taraudé au centre du disque 12. Le réglage de la position du disque 12 permet de régler la position en hauteur de l'embout 20 par rapport à la bille 22 du doigt de commande 14 de l'interrupteur 13, avec blocage de ce réglage par le contre-écrou 27. L'extrémité supérieure 5 de la tige 4 est emmanchée dans le fond 8 de l'organe tubulaire 7, et bloquée dans cette position par des vis 28. Cette disposition permet de régler, si nécessaire, le couple de basculement en modifiant la longueur de l'emmanchement de l'extrémité 5 dans le fond 8 de l'organe tubulaire 7 ou en modifiant la longueur totale de la tige 4 entre le disque 12 et l'organe 7. Le disque 12 est avantageusement de forme tronconique avec sa petite base 28 tournée vers le haut et sa grande base 29, d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage 30 du corps tubulaire 1, tournée vers le bas. Ces dispositions permettent un basculement plus aisé du disque 12 sans nuire à son guidage. La bille 22 interposée entre la tige de commande 14 de l'interrupteur 13 est guidée en translation dans un alésage 31 du corps 1. Lorsque ce capteur est destiné à équiper un téléphérique, une télécabine, ou un télésiège, les différents matériaux et le fluide amortisseur sont choisis pour leur bonne tenue aux basses températures. Par exemple, le corps 1 pourra être réalisé en un matériau présentant une prise au givre minimum et évitant la corrosion. Selon une variante intéressante d'exécution de ce capteur, non représentée sur le dessin, l'organe 7 soumis à la force du vent est constitué par une sphère ou un volume d'une autre forme, afin de le rendre plus sensible à un vent n'ayant pas une direction sensiblement horizontale ou de privilégier une ou plusieurs directions. Selon une autre variante intéressante d'exécution de l'invention, le détecteur 13, au lieu d'être constitué par un interrupteur, peut être du type magnétique et actionné sans contact mécanique par l'embout 20 de la tige 4 qui, dans ce cas, est réalisé en un matériau ferromagnétique. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une amélioration à l'état de la technique en proposant un capteur à déclenchement à seuil permettant d'indiquer directement, et donc sans passer par un comparateur, que la force du vent a atteint ou a dépassé un seuil prédéterminé. REVENDICATIONS 1. Capteur de la force du vent à déclenchement à seuil caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire (1) d'axe vertical supportant une tige (4) d'axe vertical au repos, dont l'extrémité supérieure (5), extérieure au corps tubulaire (1), porte un organe (7) soumis à la force du vent, tandis que sa partie inférieure (6), située à l'intérieur du corps tubulaire (1), porte, au voisinage de son extrémité libre (11), un disque (12) reposant normalement sur une nervure annulaire (3) ménagée pour lui servir de siège à l'intérieur du corps tubulaire (1), un détecteur de présence (13) logé dans ce corps tubulaire (1) étant associé à l'extrémité inférieure libre (11) de la tige (4) précitée pour détecter tout déplacement de cette extrémité par suite du basculement de la tige (4) dans une direction quelconque, par pivotement d'un point d'appui de son disque sur le point correspondant de son siège, sous l'effet de la force du vent. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (7) soumis à la force du vent est constitué par un élément tubulaire fermé à son extrémité inférieure (8) et dont l'extrémité supérieure (9) est fermée par un bouchon (10) amovible permettant la mise en place dans sa cavité cylindrique, ou le retrait hors de cette cavité, de produits de lestage (19). 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (7) soumis à la force du vent est constitué par un élément en forme de volume non tubulaire tel que sphérique ou autre. 4. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de présence (13) associé à l'extrémité inférieure (11) de la tige (4) qui supporte l'organe tubulaire (7) est constitué par un interrupteur dont le doigt de commande (14), éventuellement équipé d'une bille, est normalement maintenu au contact de l'extrémité inférieure (11) de la tige par un ressort dont la force est inférieure au poids de l'ensemble constitué par la tige (4), son disque (12) et son organe tubulaire (7). 5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (4) est équipée d'un embout cylindrique (20) dont la face terminale plane (21) est en contact avec une bille (22) dont est équipé le doigt de commande (14) de l'interrupteur (13). 6. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du corps tubulaire (1) est fermée par un couvercle (23) qui limite le basculement du disque (12) et donc de la tige (4) et qui présente, en son centre, un trou (24) pour le passage de la tige (4). 7. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps tubulaire (1) est fermé par un fond (2) étanche permettant son remplissage par un fluide amortisseur de vibrations tel que de l'huile hydraulique. 8. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le trou central (24) du couvercle (23) pour le passage de la tige (4) est équipé d'un soufflet d'étanchéité (26). 9. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nervure annulaire (3) qui sert de siège au disque (12) porté par la tige (4) verticale est constituée par une arête de section transversale triangulaire. 10. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure (6) de la tige (4) est filetée et vissée dans un trou taraudé au centre du disque (12) de façon à permettre le réglage de la position du disque (12), tandis qu'un contre-écrou (27) permet le blocage relatif, après réglage, de la tige (4) et du disque (12). 11. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de présence (13) est du type magnétique, tel qu'un interrupteur à commande magnétique, de façon à être actionné par un embout (20) équipant la tige (4), et réalisé en un matériau ferromagnétique.