Brevet FR2705656A1 — publié le 19941202

BRANCHEMENT HYDRAULIQUE POUR LA COMMANDE DE MOTEURS HYDRAULIQUES ASSOCIES A UN TREUIL A FRICTION EN AMONT DUQUEL UN TAMBOUR D'ACCUMULATION EST INSTALLE La présente invention se rapporte à un branchement hy- draulique pour la commande de moteurs hydrauliques associés à un treuil à friction en amont duquel un tambour d'accumula- tion est installé, lesdits moteurs étant reliés à une pompe hydraulique par l'intermédiaire de conduits hydrauliques, branchement dans lequel un limiteur de pression respectif est intégré dans l'un considéré des conduits hydrauliques reliant la pompe hydraulique aux moteurs hydrauliques, et dans un conduit transversal reliant les conduits hydrauliques raccor- dés à la pompe hydraulique. Lors de la pose de câbles dans des canalisations tu- bulaires ou des canaux s'étendant sous terre, les câbles sont dévidés de tambours à l'aide de treuils à friction désignés par "cabestans", puis sont respectivement introduits dans les canalisations tubulaires ou dans les canaux. Les câbles pré- sentent fréquemment une longueur de plusieurs centaines de mètres. Le trajet de mise en place est tributaire des cir- constances préétablies localement, en décrivant souvent des courbes. Pour introduire un câble dans un tube, un filin d'acier est tout d'abord dévidé d'un rouleau d'accumulation, puis inséré dans le tube par l'intermédiaire du treuil à friction. Un bouchon, auquel le filin d'acier est assujetti, est acheminé à cette fin à travers le tube, au moyen d'air comprimé. Dans l'enchaînement, le câble devant être posé est rattaché à l'extrémité libre du filin d'acier. A présent, le câble peut être introduit dans le tube à l'aide du treuil à friction. Le treuil à friction et le tambour d'accumulation sont l'un et l'autre entraînés. En règle générale, cet entraine- ment est assuré par des moteurs hydrauliques. Ces derniers sont alimentés en fluide hydraulique par une pompe hydrauli- que à cylindrée variable. Jusqu'à présent, les moteurs hy- drauliques étaient reliés l'un à l'autre dans un branchement classique en parallèle. Le diamètre d'enroulement décroît en permanence au fur et à mesure que le filin d'acier est dévi- dé du tambour d'accumulation. Il en résulte, respectivement, que la vitesse de dévidage diminue ou que la vitesse angu- laire du tambour d'accumulation augmente pour une vitesse de dévidage constante. Cela se traduit par une demande supérieu- re du moteur du tambour en fluide hydraulique, c'est-à-dire par une augmentation du volume d'absorption du moteur du tam- bour. Cela implique que le moteur du cabestan ne dispose pas d'une quantité de fluide hydraulique suffisante, et que l'en- semble du système se ralentit. De ce fait, le temps exigé par le passage d'un câble s'en trouve notablement prolongé. C'est pourquoi, en vue de contourner la difficulté, il est néces- saire d'employer un moteur de cabestan à volume d'absorption variable. Comme déjà mentionné ci-avant, un bouchon est tout d'abord mis en mouvement dans le tube, au moyen d'air compri- mé. S'il advient que ce bouchon se coince, le treuil à fric- tion ne subit plus aucune résistance et le filin d'acier pa- tine sur le tambour du treuil à friction. Cependant, le tam- bour d'accumulation a tendance à poursuivre le dévidage du fait de sa masse d'inertie. Pour maintenir le filin d'acier bandé au cours du pro- cessus de dévidage, le moteur hydraulique du tambour d'accu- mulation est sollicité par un couple de freinage. Dans le mo- de de branchement connu, l'on opère avec un couple de frei- nage réglé de manière fixe. Ce couple est préétabli par l'in- termédiaire d'un limiteur de pression et est intégralement imposé au moteur du tambour, indépendamment du diamètre. La puissance de freinage totale doit alors être intégralement convertie en de la chaleur. Un autre inconvénient réside dans le fait que le cou- pie de freinage réglé doit également être utilisé pour la mise à l'arrêt du tambour d'accumulation. En conséquence, il doit être surdimensionné étant donné qu'il doit garantir une mise à l'arrêt sûre du tambour d'accumulation, également lors de l'immobilisation brusque de l'introduction du câble (coin- cement du bouchon) et, par ailleurs, lorsque ledit bouchon sort à l'extrémité du tube (suppression de la pression pneu- matique). Du fait que le couple de freinage, destiné à bander le filin entre le treuil à friction et le tambour d'accumu- lation, demeure égal durant tout le processus de dévidage, également lorsque le diamètre d'enroulement change, et du fait que, d'autre part cependant, la force de dévidage varie avec le diamètre d'enroulement, il en résulte des variations dans la tension du filin. En effet, cette dernière est direc- tement proportionnelle à la variation du diamètre. La tension du filin est faible lorsque le diamètre est grand, et forte lorsque le diamètre est petit. En partant de ces considérations, l'invention a pour objet de fournir un branchement hydraulique conçu pour com- mander des moteurs hydrauliques associés à un treuil à fric- tion en amont duquel un tambour d'accumulation est installé, ce branchement garantissant une coordination automatique des rapports entre les couples et les pressions dans les diffé- rentes conditions de service. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'un distributeur, dont la commande peut être inver- sée en fonction de la direction d'enroulement, est prévu dans les conduits hydrauliques gagnant le moteur hydraulique du tambour d'accumulation, entre les raccords du conduit trans- versal avec les conduits hydrauliques menant à la pompe hy- draulique, et le limiteur de pression intégré dans le conduit hydraulique menant au moteur hydraulique du tambour d'accumu- lation; et par le fait que le limiteur de pression est réa- lisé sous la forme d'une valve de réduction/freinage, pouvant être influencée par la pression régnant dans le conduit hy- draulique menant au moteur hydraulique du treuil à friction. L'aspect essentiel de l'invention réside dans la me- sure consistant à intégrer, dans les conduits hydrauliques menant au moteur hydraulique du tambour d'accumulation, une valve de réduction/freinage et un distributeur dont la com- mande peut être inversée en fonction de la direction d'enrou- lement. La valve de réduction/freinage peut être influencée par la pression régnant dans le conduit hydraulique menant au moteur hydraulique du treuil à friction. Le raccord de commande de la valve de réduction/frei- nage est alors relié, au moyen d'un conduit de commande, au conduit hydraulique menant au moteur hydraulique du treuil à friction. Le distributeur est constitué, de préférence, par un distributeur du type 4/2. Avantageusement, les raccords de commande du distribu- teur sont soumis à l'influence de la pression régnant dans les conduits hydrauliques menant au moteur hydraulique du tambour d'accumulation. Lors de l'enroulement du filin d'acier, respectivement lors de l'introduction d'un câble, le branchement agit comme le branchement en parallèle connu jusqu'à présent. Au stade du dévidage du filin d'acier, le distributeur commute toute- fois de manière automatique, si bien que le moteur hydrauli- que du tambour d'accumulation remplit additionnellement la fonction d'une pompe. Alors que, dans le branchement établi jusqu'à présent, le dévidage se ralentit de plus en plus sui- te à la diminution du diamètre d'enroulement du tambour d'ac- cumulation, et suite à la plus grande demande corrélative du moteur du tambour en fluide hydraulique, ce ralentissement est supprimé dans le branchement conforme à l'invention. Dé- sormais, au cours du processus de dévidage (fonctionnement par générateur), le moteur du tambour alimente additionnel- lement le circuit hydraulique en fluide hydraulique. Le mo- teur du tambour tourne de plus en plus vite au fur et à me- sure que le diamètre d'enroulement diminue, de sorte que le dévidage peut même avoir lieu avec vitesse accrue. Un moteur à puissance constante peut, à présent, être utilisé en tant que moteur du cabestan pour toute la plage diamétrale. Lors du dévidage, le moteur du tambour développe une pression représentant la pression de charge. Le branchement conforme à l'invention a pour effet que la pression de pom- page et la pression de charge se contrebalancent. Le moteur du tambour fonctionne ensuite en s'opposant à la pression de pompage et à la valve de réduction/freinage. Cette valve de réduction/freinage doit uniquement supprimer la différence de pression entre la pression de charge et la pression de pompage. La différence entre la pression de charge et la pression de pompage, dictée par l'agencement structurel, se traduit par le couple de freinage souhaité respectivement imposé au tambour d'accumulation ou au moteur du tambour. Alors que, dans le branchement concrétisé jusqu'à pré- sent, la puissance de freinage était totalement annulée, c'est-à-dire convertie en de la chaleur, seule une fraction de cette puissance de freinage demeure désormais perdue. Grâce au branchement conforme à l'invention, le cou- ple de freinage s'adapte au diamètre d'enroulement. Cela si- gnifie qu'un fort couple de freinage est présumé pour un grand diamètre d'enroulement; le couple de freinage est conséquemment plus faible pour un petit diamètre d'enroule- ment. Pour la fonction freinage, le couple de freinage se règle automatiquement sur le diamètre d'enroulement. Pour la fonction mise à l'arrêt, un couple de freinage supérieur se règle automatiquement. Le point particulièrement important consiste en ce que, précisément lorsque le diamètre d'enrou- lement du tambour d'accumulation est petit, et lorsque la vitesse angulaire maximale est par conséquent atteinte, le rapport maximal entre le couple de freinage et le couple de mise à l'arrêt est également associé à cette condition de service. Si précisément, jusqu'à présent, les rapports entre les couples étaient même modifiés négativement dans des si- tuations de service défavorables, les rapports entre les cou- ples, respectivement aussi les rapports entre les pressions, s'adaptent désormais automatiquement aux conditions de ser- vice particulières. Si, au cours du processus de dévidage, une immobilisation survient pour de quelconques raisons, le filin d'acier patine sur le cabestan. Il en résulte une sup- pression de la pression dans le circuit hydraulique. Par l'intermédiaire du conduit de commande, entre la valve de réduction/freinage et le conduit hydraulique menant au moteur du cabestan, une modification des rapports entre les pres- sions est provoquée dans ladite valve de réduction/freinage. De ce fait, la pression de charge régnant dans la valve de réduction/freinage est immédiatement transformée en la pres- sion de réglage de cette valve. La pression de maintien des- tinée au moteur hydraulique du tambour d'accumulation s'en trouve de la sorte accrue, ce qui occasionne aussitôt l'aug- mentation du couple de freinage qui correspond alors au cou- ple antagoniste maximal. Lors d'un processus normal de dévidage, le branche- ment conforme à l'invention provoque un transport constant des volumes d'absorption en direction du moteur hydraulique qui, du fait de la variation du diamètre d'enroulement sur le tambour d'accumulation, réclame un plus grand volume d'ab- sorption. Un autre avantage réside dans le fait que l'agencement du branchement nouveau se traduit globalement, dans le cir- cuit hydraulique, par un dégagement de chaleur moindre, de sorte qu'une moins grande quantité de chaleur doit également être dissipée. Cela exerce une influence positive sur le fonctionnement des groupes hydrauliques. Les frais de fonc- tionnement, ainsi que les coûts de maintenance, sont par con- séquent abaissés. L'invention est commentée plus en détail, ci-après, à l'appui d'un exemple de réalisation illustré sur le dessin. En vue d'une meilleure compréhension, le schéma de branche- ment hydraulique a été illustré de manière techniquement schématisée, c'est-à-dire qu'il ne représente pas tous les moyens qui sont naturellement nécessaires dans la pratique, tels que des soupapes, des étranglements, des accumulateurs, des réservoirs, etc., mais qui revêtent néanmoins un carac- tère secondaire pour l'explication de l'idée inventive. Le dessin illustre schématiquement un treuil à fric- tion 1 et un tambour d'accumulation 2. Un filin d'acier 3, symbolisé par un pointillé et s'étendant entre ces deux élé- ments, est guidé par l'intermédiaire du treuil à friction 1 et débouche dans une canalisation tubulaire non représentée dans ce cas. Le treuil à friction 1 est accouplé, par l'in- termédiaire d'une transmission 4, à un moteur 5 de cabestan. Par l'intermédiaire d'une transmission 6, le tambour d'accu- mulation 2 est relié à un moteur 7. Tant le moteur 5 du cabestan,que le moteur 7 du tam- bour,sont alimentés en fluide hydraulique par une pompe 8 à cylindrée variable. Des conduits hydrauliques 9, 10 sont rac- cordés à cette pompe 8. La pression de pompage P1 est appli- quée à un distributeur 11 du type 4/2 par l'entremise du con- duit hydraulique 9, de même qu'elle est appliquée, par l'in- termédiaire d'un conduit de commande 12, à un raccord de com- mande 13 dudit distributeur 11. La liaison avec le moteur 5 du cabestan est assurée par un conduit hydraulique 14, d'une bifurcation 15 jusqu'au côté entrée dudit moteur 5. Les conduits hydrauliques 9, 10 sont reliés par l'in- termédiaire d'un conduit transversal 16. Un limiteur de pres- sion 17 est intégré dans ce conduit transversal 16. Un con- duit de retour 18 part du moteur 5 du cabestan, et gagne une bifurcation 19 (raccord) dans le conduit hydraulique 10. Le conduit transversal 16 communique avec le conduit hydraulique 9 par l'entremise d'une bifurcation 19' (raccord). Une valve 20 de mise en circuit de la pression, asso- ciée à un conduit de contournement 21, est prévue dans le conduit de retour 18. Le sens de circulation, dans le conduit de contournement 21, est préétabli par un clapet antiretour 22. Les raccords de travail du distributeur Il du type 4/2 peuvent être commutés sur le moteur 7 du tambour par l'inter- médiaire de conduits hydrauliques 23, 24. Une valve 25 de ré- duction/freinage (limiteur de pression) est intégrée dans le conduit 23. Grâce à un clapet antiretour 26, cette valve 25 peut être librement parcourue par un flux au moyen d'un con- duit 29, d'un raccord 27 à un raccord 28, à l'opposé de la direction normale de mise en circuit. La valve 25 de réduction/freinage est reliée, au moyen d'un conduit de commande 30, au conduit hydraulique 14 menant au moteur 5 du cabestan. Le processus de dévidage implique les conditions de service exposées ci-après. Par l'intermédiaire des conduits hydrauliques 9 et 14, la pression de pompage P1 agit sur le moteur 5 du cabestan. Cette pression de pompage P1 est simultanément appliquée au distributeur 11 du type 4/2, ainsi qu'au raccord de commande 13 par l'entremise du conduit de commande 12. Le distributeur 11 est, de la sorte, commuté à la position de croisement. De là, la pression de pompage Pl agit sur la valve 25 de réduc- tion/freinage. Au moyen du conduit 29 et par l'intermédiaire du clapet antiretour 26, cette valve peut être librement par- courue par un flux en direction du moteur 7 du tambour. La pression de pompage P1 engendre, sur le moteur 5 du cabestan, un couple de rotation spécifique md2 provoquant une traction du filin qui dévide ce filin d'acier 3 du tam- bour d'accumulation 2. Du fait du bras de levier exercé par le diamètre d'enroulement, la traction du filin agissant sur le tambour 2 impose un couple de rotation spécifique md1 au moteur 7 du tambour. Suite à la présence de la transmission de démultiplication 6, ledit moteur 7 développe par consé- quent une pression de charge DL dans le circuit hydraulique. Pour des considérations structurelles, la pression de charge DL est toujours supérieure à la pression de pompage Pl- D'un point de vue purement technique concernant le bran- chement, la pression de charge DL et la pression de pompage Pl se contrebalancent sur la valve 25 de réduction/freinage. Comme la pression de charge DL est supérieure à la pression de pompage P1, le clapet antiretour 26 se ferme et le moteur 7 du tambour fonctionne en s'opposant, d'une part, à la pres- sion de pompage P1 et, d'autre part, à la valve 25. La diffé- rence de pression, entre la pression de charge DL et la pres- sion de pompage P1, est supprimée par l'intermédiaire de la valve 25, d'o résulte le couple de freinage souhaité respec- tivement imposé au tambour d'accumulation 2 ou au moteur 7 du tambour. Les rapports entre les diamètres d'enroulement varient en permanence sur le tambour d'accumulation 2. Cela implique une variation permanente de la pression de charge DL pour les diamètres dx considérés. Cette pression de charge DL associée résulte du volume d'absorption des deux moteurs hydrauliques et 7; des rapports de démultiplication i1, i2 dans les transmissions 4 et 6; du rapport existant respectivement en- tre les diamètres d'enroulement d1 du treuil à friction 1,et le diamètre d'enroulement dx du tambour d'accumulation 2; ainsi que du rapport d'activation de la valve 25 de réduc- tion/freinage. Ce rapport d'activation est une grandeur ca- ractéristique de la valve 25 qui est préétablie structurel- lement, et il est conditionné par des surfaces opposées à l'intérieur de ladite valve 25, et pouvant être sollicitées par la pression. Le conduit de commande 30 est prévu entre la valve 25 de réduction/freinage et le conduit hydraulique 14. De la sorte, ladite valve 25 est placée sous l'influence de la pression de pompage P1. S'il advient, lors du dévidage du filin d'acier 3, que ce filin 3 patine sur le treuil à fric- tion 1, la pression de pompage P1 est supprimée. Etant donné que cette pression de pompage Pl règne également dans le con- duit de commande 30, cela se traduit alors par une modifica- tion des rapports entre les pressions, du fait que la pres- sion de charge DL est immédiatement transformée en une pres- sion de réglage DE de la valve 25. Ainsi, la pression de maintien destinée au tambour d'accumqLatSizn 2 augmente jus- qu'à la valeur maximale, si bien que Le. couple de freinage, imposé en service normal, est de nouveau accru pour attein- dre le couple de mise à l'arrêt. Il va de soi que de nombreses r:zcfications peuvent être apportées au branchement hyz-uLiue Éécrit et représen- té, sans sortir du cadre de l'inr-enioen. -R E V E N D I C A T I 0 N S- 1. Branchement hydraulique pour la commande de moteurs hydrauliques (5, 7) associés à un treuil à friction (1) en amont duquel un tambour d'accumulation (2) est installé, les- dits moteurs étant reliés à une pompe hydraulique (8) par l'intermédiaire de conduits hydrauliques (9, 10), branchement dans lequel un limiteur de pression respectif (25, 17) est intégré dans l'un considéré des conduits hydrauliques (9, 10) reliant la pompe hydraulique (8) aux moteurs hydrauliques (5, 7), et dans un conduit transversal (16) reliant les conduits hydrauliques (9, 10) raccordés à la pompe hydraulique (8), branchement caractérisé par le fait qu'un distributeur (11), dont la commande peut être inversée en fonction de la direc- tion d'enroulement, est prévu dans les conduits hydrauliques (9, 10) gagnant le moteur hydraulique (7) du tambour d'accu- mulation (2), entre les raccords (19, 19') du conduit trans- versal (16) avec les conduits hydrauliques (9, 10) menant à la pompe hydraulique (8), et le limiteur de pression (25) intégré dans le conduit hydraulique (23) menant au moteur hydraulique (7) du tambour d'accumulation (2); et par le fait que le limiteur de pression (25) est réalisé sous la forme d'une valve de réduction/freinage, pouvant être in- fluencée par la pression régnant dans le conduit hydraulique (14) menant au moteur hydraulique (5) du treuil à friction (1). 2. Branchement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un raccord de commande de la valve (25) de réduction/freinage, et le conduit hydraulique (14) menant au moteur hydraulique (5) du treuil à friction (1), sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un conduit de commande (30). 3. Branchement selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé par le fait que les raccords de commande du distribu- teur (11) sont soumis à l'influence de la pression régnant dans les conduits hydrauliques (9, 10) menant au moteur hy- draulique (7) du tambour d'accumulation (2). 4. Branchement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que le distributeur (11) est un distributeur du type 4/2.