Brevet FR2743359A1 — publié le 19970711

La présente invention concerne un treuil pour enrouler et dévider un élément flexible continu, notamment un câble électrique ou un tuyau. L'enroulement et le dévidage d'un élément flexible continu dans lequel circule un flux, qu'il s'agisse de courant, de signaux électriques ou d'un fluide, en vue de son stockage autour d'un tambour nécessite, dans toutes les conceptions connues d'un treuil, des moyens de raccordement comportant des joints dits tournants, qu'il s'agisse de joints électriques ou de raccordements hydrauliques. En effet, toutes les conceptions connues d'un treuil comportent un tambour motorisé d'enroulement d'axe horizontal autour duquel l'élément flexible est enroulé ou déroulé en fonction du sens de rotation du tambour, une extrémité de l'élément flexible étant reliée par un dispositif à joint tournant à un autre élément flexible qui rejoint le treuil, le dispositif à joint tournant étant le plus souvent agencé coaxialement au tambour d'axe horizontal au voisinage de l'une des extrémités axiales de celui-ci. L'invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'un treuil qui permette de supprimer les dispositifs à joints tournants et donc de pouvoir enrouler et dévider un tronçon de grande longueur d'un élément flexible qui se prolonge par ailleurs, au-delà du treuil, en continu, c'est-à-dire sans dispositif à joints tournants. Dans ce but, I'invention propose un treuil caractérisé en ce qu'il comporte un tambour fixe de stockage d'axe vertical autour duquel l'élément flexible est stocké en spires et sur lequel l'élément flexible est enroulé ou dévidé latéralement par un bras qui guide l'élément flexible en regard de la paroi latérale du tambour et qui est entraîné en rotation autour du tambour par un organe d'entraînement sur lequel l'élément flexible est guidé pour sortir ou entrer selon l'axe de rotation du treuil. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - I'élément flexible est stocké en spires, depuis la partie inférieure du tambour sur laquelle est maintenue une partie de l'élément flexible, et progressivement vers la partie supérieure jusqu'à l'altitude de la portion du bras sur lequel l'élément flexible est guidé - le bras de guidage porte un galet de guidage de l'élément flexible qui est monté à rotation sur le bras autour d'un axe sensiblement horizontal non radial et non tangent par rapport au tambour - le bras de guidage s'étend verticalement depuis le bord périphérique d'un plateau horizontal supérieur d'entraînement en forme de disque coaxial au tambour - la face supérieure du plateau d'entraînement porte une roue de guidage d'axe horizontal qui s'étend dans un plan sensiblement radial pour orienter l'élément flexible depuis le galet de guidage jusqu'à une zone de sortie ou d'entrée dans laquelle il s'étend selon l'axe de rotation du plateau - I'élément flexible entre ou sort du treuil à travers le tambour coaxialement à ce dernier - le plateau supérieur d'entraînement est percé centralement pour le passage de l'élément flexible - le tambour fixe est creux et il comporte un pied central sur l'extrémité supérieure duquel le plateau d'entraînement est monté tournant - le pied central est percé coaxialement pour le passage de l'élément flexible - le treuil comporte un moteur électrique d'entraînement en rotation et des moyens de blocage en rotation du plateau qui sont agencés à l'intérieur du tambour creux, ainsi qu'une source autonome d'alimentation du moteur - le moteur est un moteur-frein. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective qui illustre un treuil réalisé conformément aux enseignements de la présente invention ; et - la figure 2 est une vue en section axiale partielle du treuil de la figure 1 passant par un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue de guidage. Le treuil 10 représenté sur les figures comporte un tambour 12 d'axe X-X vertical. Le tambour 12 est un tambour fixe qui est constitué pour l'essentiel par une paroi cylindrique en forme de jupe 14 d'axe X-X qui est fixé, par exemple par soudage, au voisinage de son bord inférieur 16 sur un plateau inférieur fixe en forme de disque 18 dont le diamètre est supérieur au diamètre du tambour 12 de manière à délimiter une joue inférieure 20. La joue 20 peut notamment servir pour fixer le treuil 10 sur un élément de structure fixe tel que par exemple une tôle 22 illustrée à la figure 1. Dans la cavité cylindrique interne 24 du tambour 12, celui-ci comporte un pied central 28 de forme générale tubulaire qui est fixé coaxialement au tambour 12 par une bride inférieure 26 vissée ou soudée sur le plateau inférieur 18. Le pied central tubulaire 28 s'étend verticalement audelà du bord annulaire d'extrémité supérieure 30 du tambour 12 et il présente un profil étagé de manière à délimiter un tronçon d'extrémité libre 32 de diamètre réduit séparé du corps principal par un épaulement radial annulaire 34 sur lequel prend appui, avec interposition d'un roulement 36, un épaulement radial 38 appartenant à un manchon tubulaire 40 monté à rotation autour du pied 28 et donc autour de l'axe X-X. Des moyens 42, constitués par exemple par des roulements à aiguilles, participent au guidage en rotation du manchon 40 et sont interposés à cet effet entre le manchon 40 et la paroi cylindrique étagée du pied central tubulaire 28. La portion d'extrémité supérieure 44 du manchon 40 est également percée coaxialement par un trou 45 aligné avec l'alésage central 48 du pied tubulaire 28. L'épaulement radial 38 constitue une surface de butée verticale pour le plateau supérieur en forme de disque 46 du treuil 12 qui est le plateau d'entraînement au sens de l'invention. Le plateau 46 comporte un trou central 48 pour le passage du tronçon supérieur 44 du manchon 40 et il est lié en rotation au manchon 40 par des vis qui assurent également la liaison en rotation du manchon 40 et du plateau supérieur 46 avec une couronne dentée 50. L'ensemble constitué par le manchon 40, le plateau 46 et la couronne dentée 50 constitue ainsi un ensemble d'entraînement monté à rotation autour de l'axe X-X au-dessus du tambour fixe 12. Le plateau supérieur d'entraînement 46 est délimité par un bord périphérique circulaire 54 et son diamètre est sensiblement égal à celui du plateau inférieur fixe 18. Afin d'assurer l'entraînement en rotation, dans les deux sens, du plateau d'entraînement 46, un moteur électrique 56 est agencé dans la cavité 24 du tambour 12 dont le boîtier est fixé au tambour par des moyens (non représentés) et dont I'arbre de sortie 60 entraîne en rotation un pignon 62 qui engrène en permanence avec la couronne dentée 50. On comprend que l'entraînement en rotation dans l'un ou l'autre sens du moteur électrique 56 provoque la rotation dans l'autre sens du plateau d'entraînement 46 par rapport au tambour fixe 12, autour de l'axe vertical X-X. Le moteur électrique 56 peut par exemple alimenté à partir d'une source autonome d'énergie qui est constituée par une batterie d'accumulateurs, agencée dans la cavité interne 24 mais qui n'est pas représenté sur les figures. Afin d'assurer la commande du moteur 56, ce dernier est associé à un circuit électronique de commande (non représenté), qui reçoit notamment des signaux d'un boîtier 64 de commutateurs de fin de courses fixé dans la cavité 24 comportant un train d'engrenages qui est commandé par une roue dentée 66 de la partie supérieure du boîtier 64 qui engrène en permanence avec une couronne dentée 68 liée en rotation au manchon 40 à la partie inférieure de ce dernier. Le moteur 56 peut être commandé par des moyens de télécommande à distance (non représentés) envoyant des ordres par voie hertzienne ou par des fils 70 tels que ceux représentés à la figure 2. Le treuil 10 est ici un treuil pour l'enroulement et le dévidage d'un câble électrique continu C. Le câble C est par exemple un câble électrique permettant de faire monter ou descendre une sonde S qui comporte différents capteurs des paramètres relatifs à la composition et aux paramètres physiques de l'eau d'un cours d'eau. A cet effet, un tronçon d'extrémité libre C1 du câble C est relié à la sonde S qui tend ce tronçon C1 par gravité. Le tronçon C1 tend le câble dont un tronçon C2 tend en permanence à travers le treuil 10 en passant le trou 46 et l'alésage 48, et coaxial à l'axe X-X de rotation du treuil, c'està-dire à l'axe de rotation du plateau 46. Le tronçon C2 se prolonge ensuite par un tronçon C3 qui passe dans une gorge 72 d'une poulie ou roue 74 qui est montée sur le plateau d'entraînement 46. La poulie 74 est une poulie d'axe de rotation horizontal Y-Y qui est montée à rotation au moyen d'une chape 75 fixée sur la face supérieure 47 du plateau d'entraînement 46. Le passage sur la poulie 74 permet de modifier l'orientation du câble qui est ainsi orienté, après avoir fait sensiblement un demi-tour en direction d'un bras de guidage et d'entraînement 76. Pour faciliter le guidage en direction du bras 76, il est possible de prévoir un galet 78 fixé sur la face supérieure 47 du plateau 46. Le galet 78 est un galet d'axe horizontal Z-Z, parallèle à l'axe Y-Y de la roue 74 et il est aménagé au voisinage du bord 54 du plateau 46 sur lequel il est monté par une chape 81. Le bras d'entraînement 76 s'étend verticalement depuis le plateau supérieur 46 auquel il est fixé par une partie supérieure 80 à angle droit. Dans l'exemple illustré sur les figures, le bras 76 est constitué par une plaque verticale de tôle 75 qui s'étend dans un plan qui n'est ni radial ni tangent par rapport au tambour 12. Le bras 76 est lié en rotation au plateau supérieur d'entraînement 46 et il porte à rotation un galet de guidage 82 d'axe U-U sensiblement horizontal qui délimite une gorge 84 sur laquelle passe un tronçon C4 du câble qui, au moment du passage sur le galet, est d'orientation sensiblement verticale. En fonction des applications, et notamment en fonction du diamètre du câble C et de la quantité de câble C que l'on souhaite stocker sur le treuil, la position verticale de l'axe U-U du galet 82 peut être réglée en modifiant la position de ce dernier le long du bras 76 qui peut comporter à cet effet plusieurs trous 77 destinés à recevoir la tige constituant l'axe de rotation du galet 82. Au-delà du galet 82, le câble C est enroulé en spires C5 autour du tambour 12, le nombre de spires correspondant à la quantité de câble stockée. Le câble C peut être dévidé entièrement du tambour 12 jusqu'à sa partie C6 agencée au voisinage du bord inférieur du tambour 12 qui est maintenu par rapport à ce dernier en le traversant par exemple pour pénétrer dans la cavité 24 puis sortir par un trou prévu à cet effet dans le plateau inférieur 18. Le fonctionnement du treuil est le suivant. Lorsque l'on désire provoquer la remontée de la charge, il faut commander le moteur 56 de manière que le plateau 46 et le bras 76 soient entraînés dans le sens horaire en considérant la figure 1. En effet, ce mouvement de rotation provoque l'entraînement du câble par le galet 82 qui enroule progressivement le câble C en spires C5 autour du tambour 12. Au cours de cet enroulement, le câble C est tiré et il roule successivement sur la poulie 74, le galet 78 et le galet 82 du bras 76. Dès que l'on arrête la rotation du moteur 56 et du plateau 46, par exemple par une simple commande de l'arrêt du moteur-frein 56, on provoque l'arrêt du câble C, et donc l'arrêt du mouvement de translation verticale vers le haut de la sonde S. Inversement, si l'on désire procéder à la descente de la sonde S, il faut commander la rotation du plateau 46 dans le sens anti-horaire en considérant la figure 1. Ce mouvement de rotation permet de dévider latéralement le câble enroulé en spires C5, celui-ci demeurant tendu du fait de l'effort de gravité appliqué par la sonde S au tronçon vertical C2. Comme on le comprend aisément, la conception du treuil 10 selon l'invention permet de ne faire appel à aucun point tournant, le câble C étant continu depuis la sonde S jusqu'à sa sortie C6 du treuil. Outre son aspect économique, le fait de pouvoir se dispenser de joints tournants permet aussi d'utiliser le treuil 10 pour un câble comportant des fils électriques ou des fibres optiques par la transmission de signaux de faible intensité et à faible rapport signal/bruit. Les dimensions des différents composants du treuil dépendent bien entendu de ses applications et notamment de la masse à treuiller. Outre la continuité du câble C, la conception selon l'invention permet aussi de l'utiliser pour tout élément flexible sans appliquer à ce dernier aucun effort de torsion dans la mesure où le câble conserve sa "mémoire de forme". L'invention n'est pas limitée à un treuil motorisé pour un câble électrique. Le treuil peut servir à enrouler un tuyau flexible dans lequel circule un liquide ou un gaz et ceci sans joint tournant. Le plateau peut aussi être entraîné manuellement. REVENDICATIONS 1. Treuil (10) pour enrouler et dévider un élément flexible continu (C), notamment un câble électrique ou un tuyau, caractérisé en ce qu'il comporte un tambour fixe (12) de stockage d'axe vertical (X-X) autour duquel l'élément flexible (C) est stocké en spires (C5) et sur lequel l'élément flexible (C) est enroulé ou dévidé latéralement par un bras (76) qui guide l'élément flexible (C) en regard de la paroi latérale (14) du tambour (12) et qui est entraîné en rotation autour du tambour par un organe d'entraînement (46) sur lequel l'élément flexible (C2) est guidé pour sortir ou entrer selon l'axe (X-X) de rotation du treuil. 2. Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément flexible (C) est stocké en spires (C5), depuis la partie inférieure du tambour (12) sur laquelle est maintenue une partie (C6) de l'élément flexible, et progressivement vers la partie supérieure jusqu'à l'altitude de la portion (82) du bras sur lequel l'élément flexible est guidé. 3. Treuil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bras de guidage (76) porte un galet (82) de guidage de l'élément flexible (C4) qui est monté à rotation sur le bras (76) autour d'un axe sensiblement horizontal (U-U) non radial et non tangent par rapport au tambour (12). 4. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bras de guidage (76) s'étend verticalement depuis le bord périphérique (54) d'un plateau horizontal supérieur d'entraînement (46) en forme de disque coaxial au tambour (12). 5. Treuil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face supérieure (47) du plateau d'entraînement (46) porte une roue (74) de guidage d'axe (Y-Y) horizontal qui s'étend dans un plan sensiblement radial pour orienter l'élément flexible (C3) depuis le galet de guidage (82) jusqu'à une zone de sortie ou d'entrée (C2) dans laquelle il s'étend selon l'axe de rotation du plateau (46). 6. Treuil selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément flexible (C2) entre ou sort du treuil à travers le tambour (12) coaxialement à ce dernier. 7. Treuil selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le plateau supérieur d'entraînement (46) est percé centralement (45, 48) pour le passage de l'élément flexible (C2). 8. Treuil selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le tambour fixe (12) est creux (24) et en ce qu'il comporte un pied central (28) sur l'extrémité supérieure (32) duquel le plateau d'entraînement (46) est monté tournant. 9. Treuil selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le pied central (28) est percé coaxialement (48) pour le passage de l'élément flexible (C2). 10. Treuil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique (56) d'entraînement en rotation et des moyens de blocage en rotation du plateau (46) qui sont agencés à l'intérieur du tambour creux (12), ainsi qu'une source autonome d'alimentation du moteur. 11. Treuil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moteur (56) est un moteur-frein.