Brevet FR2782505A1 — publié le 20000225

i DISPOSITIF HYDRAULIQUE POUR MANOEUVRE D'ASCENSEUR La présente invention est relative à un dispositif hydraulique d'entraînement en va-et-vient d'une charge soumise à une force antagoniste s'opposant en continu à l'un des sens du mouvement de cette charge. L'invention s'applique notamment aux ascenseurs munis d'un tel dispositif hydraulique dans lequel la charge est constituée d'une cabine qui est soumise à la gravité au cours des mouvements de montée et de descente. Les ascenseurs classiquement rencontrés possèdent des systèmes d'entraînement qui doivent pouvoir entraîner en montée et en descente des cabines souvent très lourdes. Aussi, les systèmes d'entraînement sont très volumineux et sont généralement placés soit au sommet de l'immeuble dans lequel est placé l'ascenseur, soit à la base de cet immeuble. Ils sont généralement gênants et sont compliqués à implanter dans l'architecture de l'immeuble. L'invention a pour but de résoudre les inconvénients mentionnés ci- dessus en fournissant un dispositif hydraulique d'entraînement qui soit d'un encombrement réduit afin de faciliter son implantation tout en étant fiable et peu coûteux en énergie. A cet effet, selon l'invention, un dispositif hydraulique du type précité, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique sous pression comportant: - au moins un accumulateur d'énergie hydraulique dans lequel est stocké un fluide dont la pression dépend de la quantité de fluide stockée; - un actionneur hydraulique lié à la charge; et - une pompe hydraulique qui communique d'une part avec l'accumulateur et d'autre part avec l'actionneur en étant interposée entre eux, la pompe hydraulique étant adaptée pour imposer un débit prédéterminé de fluide sélectivement expulsé hors de l'accumulateur vers l'actionneur et stocké dans l'accumulateur à partir de l'actionneur, respectivement lors du déplacement de la charge selon un premier sens à l'encontre de la force antagoniste s'opposant à ce mouvement et lors du retour de la charge selon le deuxième sens de déplacement, le volume de fluide stocké dans l'accumulateur étant au moins égal au volume nécessaire pour déplacer l'actionneur sur la totalité de sa course. Ainsi, le dispositif selon l'invention est facilement implantable et consomme peu d'énergie dans la mesure o la puissance nécessaire est essentiellement fournie par le fluide sous pression contenue dans l'accumulateur et donc par l'énergie potentielle de la charge. L'énergie développée au cours du mouvement de descente est en quelque sorte récupérée pour être réutilisée lors du mouvement de montée. Le dispositif hydraulique suivant l'invention peut éventuellement comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la pression et le volume du fluide stocké dans l'accumulateur étant adaptés pour que la charge se déplace d'elle même dans le deuxième sens de déplacement, la pompe étant adaptée pour freiner alors le transfert du fluide vers l'accumulateur; - la pompe hydraulique est une pompe unidirectionnelle reliée à l'accumulateur et à l'actionneur respectivement par une première et une deuxième connexions hydrauliques, au moins une vanne de sélection étant disposée sur ces deux connexions pour maintenir un sens d'écoulement du fluide dans la pompe indépendant du sens de déplacement de la charge; - un clapet anti- retour est interposé entre la vanne de sélection et la pompe pcur maintenir la charge en une position prédéterminée après arrêt de la pompe; - une soupape de décharge est interposée entre -a vanne de sélection et le clapet anti-retour pour renvoyer Le fluide vers un réservoir lors d'une surpression survenant dans le circuit; - une conduite relie le réservoir à la deuxieème connexion pour ramener le fluide envoyé dans le réservoir vers l'accumulateur; - un clapet anti- retour est monté sur la conduite; - la pompe hydraulique comprend un moteur d'entraînement et des parties constitutives de pompage, entre lesquels est interposé un boîtier anti-dériveur permettant auxdites parties constitutives de pompage de ne pas fonctionner en moteur; et - la pompe hydraulique est une pompe unidirectionnelle reliée à l'accumulateur et à l'actionneur par une première et une deuxième connexions hydrauliques qui se prolongent respectivement par deux conduits sur lesquels sont montées des vannes de coupure couplées à des clapets anti-retour de sorte que la pompe est unidirectionnelle quelque soit le sens de déplacement de la charge. L'invention a en outre pour objet un ascenseur à bord duquel est embarqué le dispositif hydraulique possédant une ou plusieurs des caractéristiques mentionnées ci-dessus. Deux exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif hydraulique selon la présente invention destiné à être implanté à bord d'un ascenseur; et - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure! d'un deuxième mode de réalisation du dispositif hydraulique. Le dispositif hydraulique 1 représenté à la figure 1 est destiné à être implanté à bord d'un ascenseur possédant une cabine (non représentée) entraînée en montée et en descente par l'intermédiaire d'un actionneur hydraulique 3 qui prend ici la forme d'un piston. Le dispositif hydraulique I selon la présente invention est constitué d'une série d'accumulateurs d'énergie hydraulique 2 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une première connexion hydraulicue 5 à une pompe hydraulique 4 qui communique par ailleurs par une deuxième connexion hydraulique 6 avec l'actionneur hydraulique 3. Les accumulateurs 2 sont constitués d'enceintes dans lesquelles est stocké un fluide hydraulique, tel que par exemple de l'huile, sous une certaine pression maximale prédéterminée. Ces accumulateurs peuvent notamment être hydropneumatiques. La pompe hydraulique 4 est une pompe motorisée qui comprend un moteur 7 lui-même relié aux parties constitutives de pompage de la pompe par un boîtier anti- retour mécanique 8 également appelé boîtier anti-dériveur. Le moteur 7 est de préférence un moteur électrique à vitesse variable qui permet d'ajuster la vitesse de rotation de la pompe. Les parties constitutives de pompage sont de technologie indifférente pourvu que l'ensemble ait de bonnes performances (rendement, pulsations). Le caractère invariable du sens de rotation de la pompe est assuré par la présence du boîtier anti-dériveur 8 fonctionnant à la manière d'une roue libre. Afin d'assurer le fonctionnement de la pompe 4 dans un seul sens, quel que soit le sens d'écoulement du fluide dans les première 5 et deuxième 6 connexions, ces connexions hydrauliques possèdent une (ou plusieurs) vanne de sélection qui permet de diriger le flux hydraulique provenant de la pompe 4 soit vers l'actionneur hydraulique 3 (position A), soit vers les accumulateurs 2 (position C) suivant que la cabine de l'ascenseur doit être entraînée en montée ou en descente. La deuxième connexion hydraulique 6 est munie, en un point situé entre la vanne de sélection 10 et l'actionneur 3, d'une vanne de coupure 11 qui permet de mettre ou non en communication la vanne de sélection 10 avec l'actionneur 3. Les accumulateurs 2, la pompe hydraulique 4 et l'actionneur 3 forment un circuit hydraulique sous pression dans lequel est transférée, suivant le principe des "vases communiquants", une certaine quantité de fluide contenu dans les accumulateurs 2 vers l'actionneur 3 et inversement en fonction de la position à atteindre par la cabine. Afin d'éviter les surpressions dans le circuit, une soupape de sécurité 12 est installée sur la deuxième connexion hydraulique 6, entre la vanne de sélection 10 et la pompe 4, afin de provoquer une fuite d'huile en direction d'un réservoir 13. Ces fuites sont dirigées vers le réservoir 13 grâce à une conduite de surpression 14 sur laquelle est monté un clapet anti-retour 15 empêchant le retour du fluide dans le circuit à partir du réservoir 13. Les surpressions sont par exemple produites par la pcm.pe 4. Lorsqu'une certaine quantité d'huile de fuite s'est accumulée dans le réservoir 13, il est possible de retourner cette quantité dans le circuit par l'intermédiaire d'une conduite de retour 16 piquée sur la deuxième connexion hydraulique 6, entre la vanne de sélection 10 et la vanne de coupure 11. Sur cette conduite de retour 16 est monté un clapet anti-retour 17 empêchant le fluide du circuit de 1' s'écouler vers le réservoir 13. En pratique, l'huile est retournée dans le circuit lorsque le réservoir 13 est pratiquement plein. Afin de provoquer la montée de la cabine de l'ascenseur, la vanne de sélection 10 est commandée en position A et la vanne de coupure 11 est commandée en position ouverte. Le moteur 7 est alimenté en énergie électrique et provoque la rotation de la pompe 4. Le sens d'écoulement du fluide dans le circuit se fait selon les flèches Fm. L'huile est envoyée dans l'actionneur 3 à partir des accumulateurs 2. Le moteur 2 fournit très peu d'énergie dans la mesure o la majeure partie de l'énergie est fournie par les accumulateurs 2. L'énergie consommée par le moteur 7 est liée uniquement au rôle de régulateur de débit joué par la pompe 4. Lorsque l'ascenseur arrive à un étage D5 présélectionné par un opérateur, le moteur ralentit et le débit de fluide s'écoulant dans le circuit diminue usqu'à l'arrêt de la cabine. Cette cabine est maintenue en pcsition en commandant la vanne de sélection 10 en position B. Même si cette vanne de sélection 10 n'est pas commandée en position B et est maintenue en position A, la présence d'un clapet anti-retour 18 empêchant le retour du fluide vers les accumulateurs 2 au travers de la pompe 4 assure le maintien de la cabine à l'étage prédéterminé. Les parties constitutives de pompage de la pompe 4 ne peuvent se transformer en moteur hydraulique en tournant dans un sens contraire du fait de la présence du boîtier anti-dériveur 8. Pour entraîner la cabine vers un autre étage sélectionné, le moteur 7 est remis en marche pour entraîner la pompe et injecter une quantité supplémentaire de fluide dans l'actionneur 3. La quantité de fluide contenue dans les 1 accumulateurs 2 est au moins égale à la quantité d'huile nécessaire pour entraîner l'actionneur 3 sur la longueur totale de sa course. Lorsque l'opérateur veut commander l'ascenseur en descente, la vanne de sélection 10 est commandée en position C et la vanne de coupure 11 est maintenue en position ouverte. Le moteur 7 est à nouveau alimenté en énergie et le poids de la cabine provoque l'expulsion du fluide hors de l'actionneur 3 de sorte que le fluide circule dans les flèches Fd et le fluide est retourné vers les accumulateurs 2. La vitesse de descente de l'ascenseur est régulée par le moteur 7 qui contrôle le débit de fluide dans le circuit. La principale quantité d'énergie est fournie par le poids de la cabine en descente, l'énergie consommée par le _ moteur 7 étant simplement celle nécessaire à l'injection du fluide dans les accumulateurs 2 lorsque l'énergie potentielle de la cabine devient insuffisante pour mettre en pression les accumulateurs 2. Pour des raisons de sécurité, un dispositif (non 3 représenté aux figures) interdit la commande de manoeuvre des vannes de sélection et de coupure. De plus, en cas de rupture d'une connexion ou d'une partie constitutive de la pompe par exemple, la vanne de coupure 11 est diaphragmée pour limiter la vitesse de descente de la cabine (qui descend sous son propre poids), et peut être fermée par une commande électrique à tout moment. Pour retourner le fluide contenu dans le réservoir 13 vers les accumulateurs 2 (quantité d'huile de fuite détectée dans le réservoir dépassant un certain seuil), la vanne de sélection 10 est maintenue en position C et la vanne de coupure 11 est fermée. L'activation de la pompe 4 aspire le fluide en direction des accumulateurs 2. On comprend que la pompe hydraulique fonctionne en complément d'énergie lorsque la pression stockée dans les accumulateurs es. plus faible que celle nécessaire à la manoeuvre du vérin ou en absorption d'énergie lorsque la pression stockée dans les accumulateurs est plus élevée que celle nécessaire à la manoeuvre du vérin, s'adaptant ainsi au niveau de la charge à manoeuvrer, au regard de l'énergie stockée. Le deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2 diffère du premier mode précédemment décrit uniquement par la liaison de la pompe hydraulique aux accumulateurs et au vérin. Aussi, les parties constitutives communes aux deux modes de réalisation porteront des références numériques identiques. -5 D Le circuit hydraulique formé par les accumulateurs 2, la pompe hydraulique 4 et l'actionneur 3 ne comprend plus de vanne de sélection mais quatre vannes de coupure 20 à 23 couplées à quatre clapets antiretour 24 à 27, et la pompe ne possède pas de boîtier anti-dériveur. La pompe hydraulique 4 est reliée aux accumulateurs 2 par une première connexion 28 et une deuxième connexion 29 qui constituent respectivement l'entrée et la sortie de la pompe 4. La première connexion 28 se divise en deux conduits et 31 raccordés respectivement aux accumulateurs 2 et au piston 3. Chacun de ces conduits porte respectivement la vanne de coupure 20,21 et le clapet anti-retour 24,25 qui empêche l'écoulement de l'huile depuis la pompe 4 vers les accumulateurs 2 et le piston 3. La deuxième connexion 29 se divise en deux conduits 32 et 33 raccordés respectivement aux accumulateurs 2 et au piston 3. Chacun de ces conduits porte respectivement la vanne de coupure 22,23 et le clapet anti- retour 26,27 qui empêche l'écoulement de l'huile depuis les accumulateurs 2 et le piston 3 vers la pompe 4. Comme précédemment, afin d'éviter les surpressions dans le circuit, la conduite de surpression 14 sur laquelle est monté le clapet anti- retour 15 débouche dans le réservoir 13 et est reliée à la deuxième connexion 29 par la soupape de sécurité 12. De même, le retour du fluide dans le circuit est assuré par la conduite de retour 16 qui est reliée à la première connexion 28. Lors de la montée de l'ascenseur, les vannes de coupure 20, 23 sont ouvertes tandis que les vannes de coupure 21, 22 sont fermées. Pour obtenir la descente de l'ascenseur, les vannes de coupure 21, 22 sont ouvertes tandis que les vannes de coupure 20, 23 sont fermées. Le sens de circulation du fluide dans la pompe 4 est ainsi toujours le même (flèches F) quelque soit le mouvement à donner à l'ascenseur. Le fonctionnement du dispositif est analogue à celui décrit précédemment. On comprend bien entendu que le dispositif selon la présente invention peut être utilisé pour entraîner d'autres éléments qu'un piston comme par exemple un moteur hydraulique pour mouvoir une charge et peut par exemple être embarqué à bord d'un avion pour provoquer la montée et la descente d'un train d'atterrissage. l1 REVENDICATIONS 1. Dispositif hydraulique (1) d'entraînement en va- et-vient d'une charge soumise à une force antagoniste s'opposant à l'un des sens du mouvement de cette charge, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique (1) sous pression comportant: - au moins un accumulateur d'énergie hydraulique (2) dans lequel est stocké un fluide dont la pression dépend de la quantité de fluide stockée; - un actionneur hydraulique (3) lié à la charge; et - une pompe hydraulique (4) qui communique d'une part avec l'accumulateur (2) et d'autre part avec l'actionneur (3) en étant interposée entre eux, la pompe hydraulique (4) étant adaptée pour imposer un débit prédéterminé de fluide sélectivement expulsé hors de l'accumulateur (2) vers l'actionneur (3) et stocké dans l'accumulateur (2) à partir de l'actionneur (3), respectivement lors du déplacement de la charge selon un premier sens à l'encontre de la force antagoniste s'opposant à ce mouvement et lors du retour de la charge selon le deuxième sens de déplacement, le volume de fluide stocké dans l'accumulateur (2) étant au moins égal au volume nécessaire pour déplacer l'actionneur (3) sur la totalité de sa course. 2. Dispositif hydraulique selon la revendication 1, dans lequel la pression et le volume du fluide stocké dans l'accumulateur (2) étant adaptés pour que la charge se déplace d'elle même dans le deuxième sens de déplacement, la pompe (4) étant adaptée pour freiner alors le transfert du fluide vers l'accumulateur (2). 3. Dispositif hydraulique selon la revendication 2, dans lequel la pompe hydraulique (4) est une pompe unidirectionnelle reliée à l'accumulateur (2) e: à l'actionneur (3) respectivement par une première et une deuxième connexions hydrauliques (5, 6), au moins une vanne de sélection (10) étant disposée sur ces deux connexions (5, 6) pour maintenir un sens d'écoulement du fluide dans la pompe indépendant du sens de déplacement de la charge. 4. Dispositif hydraulique selon la revendication 3, dans lequel un clapet anti-retour (18) est interposé entre la vanne de sélection (10) et la pompe (4) pour maintenir la charge en une position prédéterminée après arrêt de la pompe (4). 5. Dispositif hydraulique selon la revendicaticn 4, dans lequel une soupape de décharge (12) est interposée entre la vanne de sélection (10) et le clapet anti-retour (18) pour renvoyer le fluide vers un réservoir (13) lors d'une surpression survenant dans le circuit (1). 6. Dispositif hydraulique selon la revendication 5, dans lequel une conduite (16) relie le réservoir (13) à la deuxième connexion (6) pour ramener le fluide envoyé dans le réservoir (13) vers l'accumulateur (2). 7. Dispositif hydraulique selon la revendication 6, dans lequel un clapet anti-retour (17) est monté sur la conduite (16). 8. Dispositif hydraulique selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (4) comprend un moteur d'entrainement (7) et des parties constitutives de pompage, entre lesquels est interposé un boîtier anti-dériveur (8) permettant auxdites parties constitutives de pompage de ne pas fonctionner en moteur. 9. Dispositif hydraulique selon la revendicationl ou dans lequel la pompe hydraulique (4) est une pompe unidirectionnelle reliée à l'accumulateur (2) et à actionneur (3) par une première et une deuxième connexions hydrauliques (28,29) qui se prolongent respectivement par deux conduits (30 à 33) sur lesquels sont montées des vannes de coupure (20 à 23) couplées à des clapets anti-retour (24 à 27) de sorte que la pompe (4) est unidirectionnelle quelque soit le sens de déplacement de la charge. 10. Ascenseur comportant une cabine à bord de laquelle est implanté le dispositif hydraulique (1) d'entraînement selon l'une quelconque des revendications precédentes, l'actionneur hydraulique (3) étant constitué par un vérin entraînant la cabine.