Brevet FR2845366A1 — publié le 20040409

MACHINERIE EMBARQUEE POUR ASCENSEUR La présente invention a pour objet un concept de motorisation entièrement 5 réuni, dans un caisson mobile solidaire d'un vérin hydraulique. Ce concept est particulièrement étudié pour un déplacement, verticale ou incliné, dans une limite déterminée, du type ascenseur ou autre installation similaire. Dans la présente demande de brevet, ce concept s'adapte, à un ascenseur 10 ou similaire. Il faut entendre non seulement les ascenseurs au sens propre du terme, mais également des monte-charge, monte- voiture ou des dispositifs montehandicapés. La motorisation pour l'entraînement d'un ascenseur hydraulique est en. générale, 15 disposée à l'extérieur de la gaine. A ce jour aucun ascenseur, ne fonctionne avec un vérin, lui-même mobile (vérin plus la tige de vérin). Dans le concept présenté le vérin est solidaire d'un caisson qui réuni tout le nécessaire, groupe moteur pompe avec un circuit complet de composant pour assurer la motorisation et la manoeuvre en toute sécurité. On entend par ensemble de sa motorisation, le vérin, le groupe moteur et pompe, le réservoir de fluide, l'appareillage de commande électrique, de contrôle, et de secours. La machinerie est totalement embarquée. La présente demande de brevet à pour but de répondre à une demande du 25 marché à savoir: l'ascenseur sans machinerie et de couvrir une gamme assez large, d'une charge de 225 kg, à des charges de 3000 kg et plus. Quelques caractéristiques de la liste, non exhaustive des avantages dans la demande de brevet. - La hauteur de la gaine de 2 à 15 étages. - La vitesse est de 0,60 m/s à 2,50 m/s. - Une économie d'énergie liée à l'emploi dans le circuit hydraulique, d'un système de récupération d'énergie lors de la descente de la cabine à l'aide d'un accumulateur, permet une restitution de cette énergie accumulée, lors de la montée. La masse totale de la cabine et de tous ses composants sont compensés par la pression de l'accumulateur. -L'armoire de manoeuvre électrique, est située dans le caisson. -Seule la carte électronique de contrôle appelée dans la présente demande " armoire de contrôle " se trouve dans le faux plafond de la cabine. L'accès se fait par l'intérieur de la cabine, le déverrouillage ne peut s'effectuer que par un 45 professionnel, depuis le toit de la cabine. - Le caisson désigné dans la présente demande est "la machinerie " se trouve sous le plancher de la cabine, l'accès se faisant depuis l'intérieur de la cabine par une trappe, qui est en faite, le plancher. -. 12845366 DESCRIPTION DE LA DEMANDE DU BREVET Le vérin est solidaire d'un caisson appelé machinerie, l'ensemble est fixé à la structure porteuse de la cabine d'ascenseur. 3 arrangements sont possibles. Ils se distinguent par la position des guides et par le nombre, de nappes de câbles de traction, ancrées en haut de la gaine. 10 1er arrangement: Pour les cabines d'ascenseurs de 225 kg à 1000 kg, les rails de guidage sont installés, sur un même côté dans la gaine, cette disposition est désignée dans le 15 jargon professionnel " guidage latéral ". Le vérin est placé dans les mêmes rails, pour guider la traverse mobile. Les poulies du moufle sont toutes placées en dessous de la cabine. La traction est dite latérale, elle se fait alors dans le même alignement des guides, par une seule nappe de câbles fixée en haut de la gaine. 20 2ème arrangement: Pour les cabines de charge utile, supérieure à 1 000 Kg, les rails de guidage sont installés sur un même côté dans la gaine et guident la structure porteuse assez 25 large. Du côté opposé un guide supplémentaire est alors positionné formant un triangle, pour une meilleure stabilisation de la cabine. Dans cet arrangement la traction est centrale, les câbles tirent la cabine des 2 côtés latéraux, en passant par le dessous du plancher cabine. Les poulies du moufle et les poulies de renvoi sont toutes placées en dessous de la cabine. La disposition de ces guides n'est pas 30 représentée dans les figures jointes. Dans le cas d'une traction centrée, les deux nappes de câbles sont fixées en haut de la gaine. La solution de traction centrée, permet aux ascenseurs de charges utiles importantes, de profiter du concept, machinerie embarquée. Cet arrangement permet l'utilisation, d'un seul vérin pour éviter les problèmes de synchronisations de plusieurs vérins pour une même charge. 40 3ème arrangement: Le vérin, pour les courses (distance parcourue depuis la porte la plus basse, à la porte la plus haute) importantes, collabore avec un encadrement mobile, nommé 45 chariot télescopique. Le chariot télescopique est relié par une chaîne de traction prévue à cet effet, depuis son attache en partie haute dudit chariot. La chaîne passe ensuite par la partie basse du vérin sur une petite poulie et remonte, sur un point fixe situé dans la machinerie sous la cabine. Lorsque le vérin se déploie, la chaîne tire, sur la partie haute du chariot télescopique qui se déplace en même temps. Le chariot télescopique permet de doubler la course, avec l'avantage de ne pas avoir à rajouter du fluide hydraulique. Les poulies mobiles du moufle sont fixées sur la partie basse du chariot télescopique. L'écartement du moufle a pour effet, de déplacer la cabine. Les poulies fixes du moufle et les poulies de renvoi, sont solidement installées, 10 dans la structure inférieure du caisson machinerie de la cabine. Cette disposition permet d'occuper un espace libre non utilisé habituellement. Le positionnement des poulies sous la cabine permet de réduire de façon très significative, la hauteur d'arrivée de l'ascenseur, en haut de la gaine. Ce détail important, permet d'utiliser ce type d'ascenseur, dans pratiquement toutes les 15 cages d'escaliers, notamment pour les immeubles ayant une de hauteur sous plafond très limitée. Cette conception on-board permet d'avoir tous les éléments réunis dans le même espace. La maintenance est possible depuis l'intérieure de la cabine. L'accès à la 20 carte de contrôle, se fait par le faux plafond. Le groupe moteur pompe et tous les composants hydrauliques sont accessibles par l'ouverture de la trappe formant le plancher. La cabine devient alors, une salle de machinerie. 25 Pour la manutention, du groupe moteur pompe et l'accumulateur, des crochets, fixes ou amovibles sont prévus au-dessus de la trappe, dans la structure du toit de la cabine. Ces crochets sont cachés par le faux plafond, si le choix est de les laisser à demeure. La récupération d'énergie est basée selon la "loi de Mariotte ", à l'aide d'un accumulateur de pression. Le calcul et fait de la façon suivante. La masse statique de l'ascenseur à vide est transformée en pression calculée sur la section du vérin. Cette pression est équivalente à la masse statique de l'ensemble du matériel suspendu. La pression équivalente à la masse suspendue est ensuite multipliée par le nombre de poulies du moufle. Par exemple lorsque sur l'extrémité de la tige il y a 3 poulies, la pression est multipliée par 6, pour obtenir la valeur de pression nominale nécessaire. Un volume de gaz inerte, est alors emmagasiné dans l'accumulateur, correspondant à la valeur de pression nominale appelée P 0. 40 La valeur de pression passe à P2, lorsque, tout le volume de fluide, équivalent au déplacement de la tige du vérin est transféré dans l'accumulateur et vient comprimer la vessie contenant le gaz inerte. La lecture de cette pression maximum dite P2 est possible, lorsque la tige est entièrement rentrée dans le vérin, cabine au 45 dernier niveau bas. Le transfert du fluide entre le vérin et l'accumulateur est assuré par la rotation de la pompe. La rotation est bidirectionnelle, suivant le sens de déplacement de la cabine. Ce principe de transfert élimine tout problème de laminage du fluide et élimine une élévation de température du fluide hydraulique, même pour une cadence de fonctionnement assez élevée. La présence dans le circuit d'un accumulateur de pression, allège de façon non 5 négligeable la consommation d'énergie. Pour simplifier l'explication, la pression de l'accumulateur peut faire monter l'ascenseur au dernier niveau, sans consommation d'énergie, la masse suspendue est neutralisée par la pression de l'accumulateur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La FIG. 1, représente le schéma d'un vérin, muni de sa traverse mobile et de 3 poulies. Ces trois poulies se déplacent avec la tige vers le bas, lorsque le vérin est soumis à une pression hydraulique. 15 La FIG. 2, représente le schéma du vérin, muni de sa traverse mobile et de poulies. Ces poulies sont reliées par des câbles, à d'autres poulies fixées dans la machinerie de la cabine. Ces deux ensembles de poulies fixes et mobiles, constituent un moufle. La FIG. 3, représente de face, les deux ensembles de poulies, liés par une nappe de câbles de traction et un point fixe cabine, situés dans la machinerie en dessous de la cabine. Pour une meilleure compréhension, à propos des nappes de câbles, lorsque la 25 traction est latérale, la nappe est désignée 1ère nappe de câbles, pour une traction centrée il y aura une 2eme nappe de câbles. La FIG. 4, représente principalement les composants nécessaires et donnent une idée des avantages du concept embarqué. On distingue sur cette 30 figure: - Les crochets de manutention. - Le faux plafond amovible et son verrouillage accessible depuis le toit. - L'armoire de manoeuvre électronique. - Une boîte à boutons, à l'intérieur de la cabine. - Une trappe, avec 2 abattants, formants le plancher de la cabine. - Dans le caisson machinerie un groupe moteur pompe et un accumulateur. - Le vérin et les deux ensembles de poulies fixes et mobiles. - L'armoire de commande. La FIG. 5, représente une autre configuration de mouflage, celle-ci est appropriée à une traction centrée, avec deux nappes de câbles, les poulies de renvoi, et la déviation de la 2ème nappe. La poulie 31, est le point zéro de la rotation, cette poulie ne tourne pas, elle a une importance capitale, elle permet 45 d'équilibrer la tension des câbles entre les deux nappes. La FIG. 6, représente la FIG. 5 sous un autre angle, avec la cabine. La FIG. 7, est une vue très schématique, d'un vérin collaborant avec un 50 chariot télescopique. En faite, le vérin se trouve dans l'encombrement du chariot télescopique. Pour une meilleure compréhension ils sont dessinés séparés. En réalité ces deux éléments sont imbriqués et ne nécessitent pas d'espace supplémentaire dans la gaine pour l'installation. La chaîne est représentée fixée aux deux extrémités. Une des extrémités est fixée dans le caisson, l'autre sur la partie supérieure du chariot télescopique. Les poulies mobiles se trouvent sur la partie inférieure du chariot télescopique. DESCRIPTION DETAILLEE DE LA DEMANDE DE BREVET Le vérin (1) est fixé à la machinerie (4), qui est située en dessous de la 15 structure porteuse (3) de la cabine (5)d'ascenseur, suivant 3 arrangements possibles. Se référant tout d'abord à la première figure, le vérin (1) est suspendu par la base, sur la traverse (10) de la structure porteuse (3) de la cabine (5). La tige (2) se déploie vers les bas. A l'extrémité de la tige (2) qui est libre. Des poulies sont fixées et guidées dans les rails de la cabine (5), non représentés sur 20 cette figure, par une traverse mobile (14). On comprend à la vue de la figure 2, que les poulies de la traverse mobile (14), sont reliées par une nappe de câbles (16), aux poulies (8) fixées, dans la machinerie (4), en dessous de la cabine (5). Le moindre mouvement de la tige (2) de vérin (1), provoque l'écartement du moufle. On devine aisément que cet 25 écartement provoque un allongement des câbles et entraîne la cabine (5) vers le haut. Par la figure 3, on distingue, la nappe de câbles (16) fixée à une extrémité, sur le point fixe (11) situé en dessous de la cabine (5) dans la machinerie (4). La nappe de câbles (7) passe ensuite alternativement, sur les poulies de la traverse mobile 30 (14) et les poulies du moufle fixe (8) de la machinerie (4). La 1ere nappe de câbles (15), monte vers son point d'attache, en haut de la gaine, non représenté sur cette figure. Les poulies du moufle fixe (8) sont toutes placées en dessous de la cabine (5). La traction dans cet arrangement est dite latérale, elle se fait alors dans le même 35 alignement des guides, par une seule nappe de câbles (15). Pour les cabines de charge utile, supérieure à 1 000 Kg, les rails de guidage sont installés d'une part, sur un même côté dans la gaine et guident la structure porteuse (3) assez large. Du côté opposé, un guide supplémentaire est alors 40 positionné, formant un triangle, pour une meilleure stabilisation de la cabine (5). Pour une traction centrale, une lère nappe de câbles (23) suspendue par son point d'ancrage, non représenté sur les figures, se dirige vers la partie basse du moufle mobile (9), côté vérin (1). La nappe de câbles (6) passe ensuite alternativement, 45 sur les poulies de la traverse mobile (14) et les poulies de la machinerie (4) jusqu'à la poulie (31). La 2eme nappe de câbles (24) du côté opposé, est suspendue également sur un point d'ancrage depuis le haut de la gaine, passe par la poulie de renvoi (21), située sous le plancher cabine (5), continue par le repère (22) vers une autre poulie 50 de renvoi (20) située sous la cabine (5), à l'aplomb des poulies mobiles (9) du *6 moufle jusqu'à la poulie (31). Cette poulie (31) est d'une importance intéressante, elle ne tourne pas, c'est le point neutre ou zéro d'un enroulement inverse des poulies (9), ce point précis aurait pu être remplacer par deux points de fixation, le réglage de la tension des câbles resterait alors en permanence un point critique de 5 tension des câbles. Cette poulie (31) résout les problèmes de façon efficace et permanente. Cet arrangement de passage des câbles, permet d'envisager, la conception de cabine (5) telles que les monte-voiture par exemple, avec la machinerie 10 embarquée. Cette solution, permet aussi d'avoir un seul vérin (1) pour éviter les problèmes de synchronisations de plusieurs vérins pour une même charge. Une autre solution pour les courses importantes, le vérin (1) collabore avec un 15 chariot télescopique (50), embarqué aussi dans la structure porteuse (3) de la cabine (5), permet un déploiement plus important du moufle. La course du vérin (1) est doublée, sans augmentation de volume de fluide hydraulique. Pour ce faire, un vérin (1) et une machinerie (4) du même type utilisés précédemment, sont dans la structure porteuse (3) de la cabine (5), la tige (2) mobile se déploie vers le bas. 20 A l'extrémité de la tige (2) une ou deux poulies (53), (selon la charge) de petites tailles permettent de recevoir des chaînes de traction. Un chariot télescopique (50) est alors installé avec le vérin (1). Les poulies du moufle mobile (9), sont transférées à la base du chariot télescopique (50). Sur la partie haute du chariot télescopique (50), une chaîne (52) de traction, fixée à une attache (54) est reliée à 25 un point fixe (51) dans la machinerie (4) de la cabine (5). Cette même chaîne (52) de traction passe par la poulie (53), prévue à cet effet, fixée sur l'extrémité de la tige (2) de vérin (1). Lorsque la tige (2) se déploie, le chariot télescopique (50) se déplace aussi, l'écartement du moufle est doublé, le déplacement de la cabine (5) est plus important. L'autre aspect de l'invention touche particulièrement, la motorisation et le contrôle (41) regroupés dans un même espace, rendant la conception totalement autonome, sans la nécessité d'un local machinerie indépendant. Pour ce faire, la motorisation se trouve en dessous de la cabine (5) une machinerie 35 (4), cet espace n'est nullement utilisé. L'accès à la machinerie (4) est sécurisé pour le personnel de maintenance et de montage, il se fait depuis le plancher de la cabine (5), il est amovible, comme une trappe (30). Le déverrouillage de cette trappe (30)est possible seulement par une personne habilitée, lorsque la cabine (5) est arrêtée portes ouvertes, depuis l'extérieur, par le seuil, à l'aide d'un outil 40 spécifique. Pour manutentionner le groupe moteur ou l'accumulateur (44) de pression, des crochets (45) de manutention sont prévus à l'aplomb de la trappe (30), dans le plafond cabine (5). Ces crochets (45) de manutention sont fixes ou amovibles, ils 45 sont invisibles pour les usagers, ces derniers se trouvent après le faux plafond (40). Dans ce même faux plafond (40) se trouve également l'armoire de contrôle (41), elle est d'un faible encombrement. Lorsque le faux plafond (40) pivote, l'accès aux organes de contrôle (41) sont à la hauteur de la boîte à boutons en cabine (5). Le déverrouillage (42) de la partie du faux plafond (40) ne peut se 50 faire que depuis le toit de cabine (5) par une personne habilitée. Un détail très important et non visible sur les figures, et qui justifie la présence de l'accumulateur (44) de pression, concerne la récupération d'énergie. La récupération d'énergie se fait à l'aide d'un accumulateur (44) de pression. Le 5 volume de gaz inerte emmagasiné dans l'accumulateur (44), donne la valeur de la pression nominale appelée PO. La récupération de l'énergie basée selon la " loi de Mariotte " permet d'équilibrer la masse statique d'un ascenseur, lorsque la cabine (5) se trouve en haut de la gaine, sans sa charge utile, avec un volume de gaz inerte appelé PO. La masse statique de l'ascenseur à vide est équivalente à un 10 volume de gaz inerte emmagasiné dans l'accumulateur (44), cette pression est appelée valeur PO. La valeur de pression passe à P2, lorsque tout le volume de fluide, équivalent au déplacement de la tige (2) du vérin (1) est transféré dans l'accumulateur (44), la cabine (5) se trouve au niveau le plus bas, la pression est donc au maximum. 15 Le transfert du fluide est assuré par la rotation de la pompe (46) du groupe moteur-pompe (31), sa rotation est bi-directionnelle, suivant le sens de déplacement de la cabine (5). Ce principe de transfert élimine tout problème de laminage du fluide, qui n'a aucune incidence sur une élévation de température 20 même pour une cadence de fonctionnement assez élevée. La présence dans le circuit de cet accumulateur (44) de pression, allège de façon non négligeable la consommation d'énergie La pompe (46) hydraulique est bidirectionnelle, elle permet de transférer le 25 volume de fluide entre le vérin (1) et l'accumulateur (44) de pression suivant le sens de déplacement de la cabine (5). Elle tourne à la vitesse souhaitée à l'aide d'un variateur de vitesse. Cette disposition évite l'élévation de la température du fluide par laminage. Dans le système de levage de l'invention, le vérin est de hauteur équivalente de la structure porteuse (3) qui supporte la cabine (5). Dans le premier arrangement de la figure 3, le point fixe (11) d'une extrémité des câbles est relié à un point fixe dans la machinerie (4) sous la cabine (5), pour une 35 traction latérale, lors de l'écartement du moufle, et lorsque l'ascenseur se déplace toutes les poulies tournent à des vitesses différentes. La plus rapide est celle qui collabore avec le câble de suspension. La moins rapide est celle qui se trouve dans l'alignement du point fixe sous la cabine (5). La traction est latérale pour les charges jusqu'à 1 000 Kg. Dans le deuxième arrangement de la figure 5, les câbles de suspensions sont de part et d'autre de la cabine (5) pour une traction centrée, lorsque le moufle est actionné les poulies tournent à des vitesses différentes. Les plus rapides sont celles qui collaborent avec les câbles de suspension. La poulie située dans l'axe 45 de la tige (2) du vérin (1), ne tourne pas. La poulie (31) est le point zéro du moufle, elle est installée pour équilibrer, en permanence, la tension des câbles de traction. La poulie (31), fixée dans l'axe de la tige (2) mobile, dans le 2ème arrangement pour une traction centrée, ne tourne pas, toutes les poulies tournent lorsque le vérin (1) est actionné sauf celle-ci, elle permet d'équilibrer la tension des câbles de traction. Les deux points fixes sont situés en haut de la gaine. La traction est dite centrée, pour les charges supérieures à 1 000 Kg. L'armoire de contrôle (41) se trouve dans le faux plafond (40) de la cabine (5). 5 Lorsque celui-ci est ouvert, le panneau est fixé sur une articulation, lui permettant de pivoter, et de se trouver dans une position verticale, à proximité de la boîte à boutons (43) de la cabine (5). 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Revendications 1. Système de levage pour un ascenseur, comprenant un vérin hydraulique (1) relié à une machinerie hydraulique (4) et 5 agissant sur un moufle, avec lequel coopère une nappe de câbles, pour déplacer une cabine (5) d'ascenseur dans une gaine, caractérisé en ce que le vérin hydraulique (1) est solidaire de la machinerie hydraulique (4) qui est située sous la cabine (5), l'ensemble étant fixé à une structure porteuse 10 (3) de la cabine (5) et embarqué avec la cabine (5). 2. Système de levage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accès à la machinerie hydraulique (4) s'effectue depuis l'intérieur de la cabine (5) en soulevant le plancher 15 qui est conçu comme une trappe (30). 3. Système de levage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moufle comprend une partie fixe constituée de poulies fixées dans la machinerie hydraulique (4) 20 et une partie mobile constituées de poulies solidaires de la tige (2) du vérin hydraulique (1), la tige (2) en se déployant écartant le moufle vers le bas et permettant à la cabine (5) de se déplacer sous l'action de la nappe de câbles. 4. Système de levage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les câbles ont une extrémité reliée à un point fixe (11) dans la machinerie hydraulique (4) et une autre extrémité reliée à un point d'attache en haut de la gaine, procurant une traction latérale dans laquelle, lorsque la cabine se déplace, 30 toutes les poulies du moufle tournent à des vitesses différentes, la poulie la plus rapide collaborant avec un câble de suspension (15) relié au point d'attache et la poulie la plus lente se trouvant dans l'alignement du point fixe (11) sous la cabine. 5. Système de levage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les câbles comprennent deux câbles de suspension (23, 24) qui sont situés de part et d'autre de la cabine (5) et qui ont des points d'ancrage en haut de la gaine, ainsi qu'une nappe de câbles (6) qui est située entre les câbles de 5 suspension et qui passe par les poulies du moufle et par une poulie d'équilibrage (31) située dans l'axe de la tige (2) du vérin (1) et constitue le point zéro du moufle pour équilibrer en permanence la tension des câbles, procurant une traction centrale dans laquelle, lorsque la cabine se déplace, les 10 poulies les plus rapides collaborent avec les câbles de suspension (23, 24) tandis que la poulie d'équilibrage (31) ne tourne pas. 6. Système de levage selon la revendication 3, caractérisé en 15 ce que le vérin hydraulique (1) collabore avec un chariot télescopique (50), embarqué aussi dans la structure porteuse (3) de la cabine (5), par l'intermédiaire d'une chaîne (52) qui est fixée à une attache (54) en partie haute du chariot télescopique (50), passe par une poulie (53) placée à 20 l'extrémité de la tige (2) du vérin hydraulique (1) et est fixée à un point fixe (51) dans la machinerie hydraulique (4), les poulies mobiles du moufle étant fixées en partie basse du chariot télescopique (50). 7. Système de levage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un faux-plafond (40) susceptible d'être ouvert seulement à partir du toit de la cabine (5) et dans lequel se trouve le contrôle (41) de la machinerie hydraulique (4). 8. Système de levage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des crochets de manutention (45) situés derrière le faux-plafond (40) de la cabine pour la manipulation d'éléments de la machinerie hydraulique (4) située sous le 35 plancher de la cabine (5). il 9. Système de levage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la machinerie hydraulique (4) comprend un groupe moteur (31) entraînant une pompe hydraulique (46) apte à transférer un volume de fluide hydraulique entre le vérin 5 hydraulique (1) et un accumulateur de pression (44) par une rotation bi-directionnelle de la pompe hydraulique (46). 10. Système de levage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'accumulateur de pression (44) assure une récupération 10 d'énergie selon la "loi de Mariotte", dans laquelle la masse statique de l'ascenseur à vide est équivalente à un volume de gaz inerte emmagasiné dans l'accumulateur de pression (44) et donnant une pression nominale (PO) et dans laquelle la pression passe à une valeur maximum (P2) lorsque tout le volume de 15 fluide hydraulique, équivalent au déplacement de la tige (2) du vérin hydraulique (1), est transféré dans l'accumulateur de pression (44), la cabine (5) se trouvant au niveau le plus bas. 11. Système de levage selon l'une des revendications 9 et 10, 20 caractérisé en ce que la machinerie hydraulique comporte en outre une armoire de manoeuvre (47) qui est aussi située sous le plancher de la cabine (5).