Brevet FR2869304A1 — publié le 20051028

Dispositif pour freiner le dévidage longitudinal d'un fil bobiné sur un mandrin maintenu en position verticale et à l'extrémité duquel est accrochée une masse. Le dispositif suivant l'invention s'applique aux systèmes dits dérouleurs qui visent à descendre une masse M à une certaine distance L d'un point d'ancrage et il permet de contrôler sa vitesse de descente, c'est à dire de l'empêcher de dépasser une certaine valeur. 1l s'applique aux dérouleurs dans lesquels le fil de longueur L est bobiné sur un mandrin cylindrique en position verticale. Dans ce cas en effet si on accroche une masse M à l'extrémité libre du fil la masse M va tomber en chute libre si on ne prévoit pas un système de freinage du fil quand celui ci quitte le mandrin, la résistance au dévidage étant en effet pratiquement nulle si on tire le fil suivant l'axe du bobinage. Pour freiner le déroulement du fil et le maintenir à une valeur choisie il n'est pas posible d'utiliser un frottement de type sec, c'est à dire un système où le fil après avoir quitté le mandrin frotte sur une surface non déformable. Dans ce cas en effet la force de frottement est constante et le système fonctionne en tout ou rien: suivant que la force de frottement est inférieure ou supérieure au poids de la masse M accrochée la masse tombe en chute libre ou reste fixe et le dérouleur est dit instable. Pour contrôler la vitesse de descente de la masse et la maintenir constante il faut donc compenser le poids de la masse suspendue par un dispositif qui exerce sur le fil une force antagoniste augmentant avec la vitesse de 2869304 2 descente: dans ce cas en effet il existe toujours une valeur de la vitesse de descente pour laquelle il y a compensation entre les deux forces: c'est la vitesse d'équilibre et le dispositif est dit auto-stable car quelle que soit la masse suspendue le système arrive à un état d'équilibre caractérisé par une vitesse de descente de la masse suspendue constante. Le dispositif suivant l'invention permet précisément de créer sur le fil qui a quitté le mandrin une force de frottement antagoniste au poids de la masse suspendue et qui augmente avec la vitesse de descente de manière à toujours arriver à un équilibre entre les deux forces et donc à une vitesse de descente constante. Suivant une première caractéristique de l'invention le fil à dérouler est bobiné sur un mandrin cylindrique qui est en position verticale et qui s'emmanche dans sa partie inférieure dans le col de remplissage lui même cylindrique d'un petit ballon dit ballonnet, en matériau élastique (latex, chloroprene...) et à l'état flasque, c'est à dire non rempli de gaz sous pression. Suivant une seconde caractéristique de l'invention le fil qui quitte le mandrin cylindrique sous l'effet de la masse qui est accrochée à son extrémité vient s'enrouler naturellement autour de la paroi flasque et donc déformable du col en se resserrant autour de celui ci,créant ainsi un vrillage du col. Suivant une troisième caractéristique de l'invention le vrillage du col fait tourner grâce à l'élasticité du matériau le ballonnet autour de son col de telle sorte que chaque fois que le ballonnet effectue une rotation le fil se dévide d'un tour autour du mandrin de telle sorte que la vitesse angulaire de rotation est 2869304 3 proportionnelle à la vitesse de descente de la masse. Suivant une quatrième caractéristique de l'invention les forces centrifuges agissant sur le ballonnet en rotation exercent en réaction une force de frottement entre le fil et la paroi du col qui s'oppose au dévidage du fil et qui est proportionnelle à la vitesse de descente de la masse accrochée sous le fil. Les desseins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en coupe le dispositif suivant l'invention en position statique, c'est à dire quand aucune charge n'est accrochée à l'extrémité du fil. La figure 2 représente en coupe le dispositif en fonctionnement, c'est à dire quand une masse M est accrochée à l'extrémité du fil. La figure 3 représente toujours en coupe le système de fixation du col du ballonnet sur le mandrin autour du quel est bobiné le fil à dérouler. En référence au dessein 1 le dispositif se compose (1) d'un mandrin cylindrique Ma en position verticale,(2) d'un petit ballon ou ballonnet à l'état flasque et de paroi p en matériau élastique, ledit ballonnet se composant classiquement d'un col cylindrique Co de remplissage et d'un corps principal Ba, et (3) du fil à dévider f de longueur L bobiné initialement sur le mandrin Ma en formant le bobinage Bo. Une extrémité El du fil f est accrochée à un anneau An solidaire de la partie supérieure de Ma alors que son autre extrémité E2 est libre, la portion du fil f qui a quitté le bobinage venant s'appuyer sur la paroi flasque du ballon. La partie inférieure du mandrin Ma s'emmanche solidairement dans le col cylindrique Co du ballonnet comme détaillé sur la figure 3. Comme aucune charge n'est accrochée au fil en E2 et que la 2869304 4 masse du fil déjà dévidé est très faible le système reste en équilibre, le frottement du fil sur la paroi p du ballon suffisant à empêcher le dévidage dudit fil sur le mandrin. L'anneau An est accroché par tout moyen convenable (fil par exemple) au point de référence par rapport auquel on veut dérouler le fil de sa longueur L. La figure 2 illustre le fonctionnement du dispositif quand une masse M est accrochée à l'extrémité E2 du fil f. Dans ce cas le poids de la masse tends naturellement à dévider le fil du bobinage Bo et à l'amener en position verticale. Quand le fil quitte le mandrin sur lequel il est bobiné il vient, de part la configuration du dispositif, s'enrouler autour du col flasque Co du ballonnet et sous l'effet de sa tension crée par le poids de la masse M il tend à resserrer ledit col en diminuant son diamètre. En même temps le fil,en s'enroulant autour de la paroi flasque du col et à cause des forces de frottement qui se développent dans cette région du fait de l'élasticité de la paroi qui se referme sur lui, entraîne un allongement de la longueur dudit col sous l'effet du poids de la masse M. Sous l'effet des frottements sur la paroi flasque du ballon qui l'enserre le fil f en se dévidant vrille le col Co ce qui entraîne, du fait de son élasticité,la rotation de l'extrémité de Co ainsi que celle du corps principal Ba du ballonnet autour de l'axe vertical du mandrin Ma, rotation schématisée sur la figure 2 par la trajectoire T parcourue dans le sens indiqué par les flèches. Cette rotation ayant pour effet de libérer le col de son étranglement par le fil on arrive donc à un état d'équilibre stable de la vitesse de dévidage: dans les premiers moments 2869304 5 de la descente de la masse M la vitesse angulaire de rotation du corps principal Ba augmente ce qui entraîne en raison des forces d'inertie centrifuges s'exerçant sur Ba une augmentation des forces de frottement du fil sur la paroi du col Co. Au fur et à mesure que cette vitesse de rotation croit la force de frottement du fil sur la paroi du col augmente en même temps et finit donc par égaler lé poids de la masse M: la vitesse de chute de M devient alors IO constante. On remarquera dans ces conditions que chaque fois que le fil se débobine d'un tour autour du mandrin Ma le corps principal Ba effectue une rotation complète autour de l'axe vertical du mandrin. La figure 3 représente toujours en coupe le détail de la fixation du col Co sur la partie inférieure du manchon Ma. Il résulte de la description précédente que le fil f exerce, sous l'effet du poids de la masse M et à travers les forces de frottement sur la paroi du col, une force verticale qui provoque un étirement longitudinal du col Co tendant à le désolidariser du mandrin. Pour rendre parfaitement solidaires ces éléments une gorge annulaire Go est faite sur la paroi de Ma: le col Co est emmanché sur Ma et en jouant sur l'élasticité de sa paroi p une ligature Li vient alors le plaquer sur les parois de la gorge, créant ainsi des forces de frottement très grandes entre la paroi de la gorge Go et le col de sorte que tout déplacement relatif devient impossible. Pour permettre un bon glissement du fil f sur le mandrin dans cette région un bandeau Sb dont la surface extérieure est lisse et la surface intérieure adhésive entoure la région de la ligature. 2869304 6 REVENDICATIONS 1-) Dispositif dit dérouleur pour contrôler la vitesse de descente d'une masse accrochée à un fil caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un mandrin cylindrique vertical sur lequel est bobiné le fil et d'autre part un col cylindrique dont la paroi est en matériau élastique et qui s'emmanche solidairement autour de la partie inférieure du mandrin de sorte que au fur et à mesure que le fil se dévide du mandrin sous l'effet du poids de la masse accrochée il s'enroule et se resserre autour du col en le vrillant sous l'effet des forces de frottement du fil sur la paroi dudit tube. 2-) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que le col est le col de remplissage d'un petit ballon ou ballonnet en matériau élastique qui est à l'état flasque, c'est à dire non rempli de gaz sous pression, col dont le vrillage sous l'effet du fil enroulé autour de lui provoque la rotation du ballonnet, ledit ballonnet exerçant à travers la force d'inertie centrifuge à laquelle il est soumis de par sa rotation une force de frottement du fil sur la paroi du col s'opposant au dévidage du fil autour du mandrin, ladite force étant proportionnelle à la vitesse de descente de la masse qui est accrochée au fil. 2869304 7 3-) Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que la partie supérieure du col du ballon qui est emmanchée autour du mandrin est rendue solidaire de celui par une ligature qui le serre sur les parois d'une gorge annulaire faite sur le mandrin, la ligature étant recouverte par un bandeau dont la surface extérieur est lisse de manière à permettre un glissement sans frottement du fil sur la partie du mandrin recouverte par l'enveloppe du col.