Brevet FR2925885A1 — publié le 20090703

IMMOBILISATION D'UNE CHARGE EN SUSPENSION PAR EFFET COMPENSATEUR 5 ET SUPPRESSION DU FREIN. L'invention concerne l'immobilisation d'une masse suspendue par effet de tension proportionnelle sur les câbles de traction. Pour un système de traction qui utilise sa propre masse en guise de contrepoids. 10 Ce système peut être utilisé dans de nombreux cas dans le domaine de la manutention et plus particulièrement dans le domaine des ascenseurs. D'une manière conventionnelle, un ascenseur est une masse représentée par une cabine d'ascenseur suspendue par une extrémité d'un câble de traction. Celle-ci nécessite pour rester en équilibre, un 15 contrepoids à l'autre extrémité du même câble. Seul le serrage du câble dans la gorge de la poulie de traction par les deux masses, permet de monter ou de descendre la cabine et inversement le contrepoids selon le sens de rotation de la poulie de traction. Ce type de suspension largement répandu est appelé, traction par adhérence. La présente demande s'applique aux ascenseurs qui n'utilisent pas de contrepoids et 20 particulièrement à un système ingénieux qui utilise seulement 2 poulies de renvoi. Le système s'adapte parfaitement lors d'une installation neuve, mais peut également être intégré dans le système conventionnel pour supprimer le contrepoids dans le cadre d'une rénovation. 25 Plusieurs modes de motorisations sont utilisés pour déplacer une cabine d'ascenseur, sans rentrer dans l'explication de chacun de ces modes, qui sont à tambour ou hydraulique, celui qui nous intéresse dans la présente demande est le mode adhérence que nous avons abordé plus haut en raison de son grand nombre sur le marché. 30 Le mode de traction à tambour qui a ses limites est grand consommateur d'énergie ainsi que l'hydraulique peuvent être modifiés dans le cadre d'une rénovation en appliquant le système d'ascenseurs sans contrepoids par adhérence. Pour ce faire, deux systèmes sans contrepoids ont fait leur apparition récemment, dont un 35 qui est très limité. Le principe de ce dernier est un moufle dont la multiplication des poulies réduit l'effet de la charge suspendue, comme pour un palan. Pour ceux qui ont déjà utilisé ce moyen de manutention savent qu'il y a un cliquet à l'arrêt afin d'éviter que la charge dévire et qu'il faut tirer beaucoup de chaînes pour lever une charge très lentement. Appliquer ce système pour un ascenseur, n'est pas une prouesse technique car il présente 40 beaucoup de limites à savoir : -plus la charge augmente plus le nombre de poulies est important pour une charge de 630 kg. - il faut plus de 25 poulies de renvoi. - un moteur de traction 45 - un système de freinage pour l'arrêt et maintien de la charge en parking. - Vitesse de déplacement limitée - hauteur de déplacement limitée. -consommation d'énergie importante en raison de la vitesse. - une longueur de câble impressionnante avec un temps à passer pour le passage des 50 câbles - en raison de la multiplication des poulies, la vitesse de rotation du moteur est de l'ordre de 12 000 tours/minute, avec une perte de rendement considérable en raison des passages successifs dans les poulies - une vitesse de rotation importante génère obligatoirement une nuisance sonore. -Un point non négligeable, pour le dépannage par exemple en cas de coupure de courant, il faut imaginer le nombre de tours à faire manuellement sur la machine pour ramener la cabine en face d'un niveau, pour libérer les personnes bloquées. L'autre système est plus rationnel et présente tous les avantages d'une innovation dans tous les sens du terme. C'est à celui-ci en premier lieu que la présente invention est dédiée et en association avec ce type d'innovation que la présente demande peut être utilisée pour les installations nouvelles. Le système compensateur est aussi adaptable dans le cadre d'une rénovation sur un grand nombre d'ascenseurs avec les modes de traction différents, pour lesquels on souhaiterait supprimer le contrepoids. Pour rappel, le mode de traction auquel la présente demande est dédiée concerne un appareil dont la machine est embarquée dans la cabine, sans local de machinerie avec une poulie de renvoi en haut de la gaine et une autre poulie en bas de gaine. La cabine par un passage astucieux sur les poulies de renvoi et la poulie de traction permet de suspendre la cabine et de l'équilibrer par son poids propre. La consommation en énergie est très réduite en raison de la charge équilibrée en permanence ; la vitesse de rotation de la machine est de 48 tours/minute ; la charge se trouve immobilisée lorsque la machine n'est pas actionnée en raison du passage asymétrique des câbles de traction sur une même poulie dans des gorges juxtaposées. Cet arrangement qui collabore avec le dispositif compensateur de tension, dispense la nécessité d'un frein mécanique sur la poulie motrice. La présente invention, est complémentaire à ce type d'appareil, qui est équipé à l'origine d'un ressort de tension, pour les appareils de petite charge. Ce complément permet d'adapter le système à des appareils d'une capacité de charge plus importante et des hauteurs de déplacements et vitesses de déplacements plus importantes. Afin de mieux comprendre le dispositif, il convient de se reporter à l'arrangement des 30 câbles de traction de l'ascenseur qui a déjà fait l'objet d'une demande de brevet n° 07 07034 et à laquelle il est prévu. Dans la demande de brevet n° 07 07034, le dispositif moteur pour ascenseur du type à adhérence, fixé dans la structure qui supporte la cabine de l'ascenseur. Cette 35 structure en forme de � L � est communément appelée � étrier �. Cet étrier est nécessaire pour guider la cabine verticalement sur des rails (non représentés dans la présente demande). Dans l'arrangement qui nous intéresse, celui-ci sera situé derrière les panneaux de la cabine. Cette application utilise une machine de faible encombrement, ce type de machine du 40 commerce se présente sous forme de galet de guidage, avec une poulie de traction incorporée. Elle s'intègre assez facilement dans l'encombrement de la structure des montants de l'étrier. Elle peut être fixée selon la puissance du moteur liée à la charge à n'importe quelle hauteur dans l'étrier, elle est accessible depuis l'intérieur de la cabine par un portillon toute hauteur 45 formant panneau de la cabine. Pour les ascenseurs jusqu'à 300 kg de charge utile, la machine est située dans l'étrier entre le plancher et le plafond de la cabine. La suspension de cet ensemble, nécessite l'utilisation de câbles de traction en acier ou en 50 matériau composite. Le nombre de câbles est à adapter selon la charge suspendue, la nature de la composition des câbles est aussi indifférente à partir du moment ou celle-ci répond aux critères fondamentaux de sécurité. Pour la compréhension, étant donné que les câbles sont dans le même alignement et qu'un seul est visible, dans certains schémas, 1 seul brin sera présenté. Nous utiliserons dans le texte le terme de � faisceau � ou de � brin � pour dénommer un câble de traction. Pour que cet ensemble puisse se mouvoir dans les deux sens ; haut et bas, sans contrepoids avec une poulie d'adhérence, un arrangement de passage de câbles entre les poulies et une utilisation d'un compensateur de tension sont nécessaires. Le système fonctionne de la façon suivante : la machine fixée dans l'étrier cabine est équipée d'une poulie à adhérence, celle-ci collabore avec 2 poulies de renvoi, l'une est située en partie haute de la gaine, la seconde est fixée dans la partie inférieure de la gaine. Ces deux poulies situées aux deux extrémités renvoient les câbles sur la poulie motrice. Le passage par la face supérieure et inférieure de la poulie motrice, provoque un effet compensateur et permet d'immobiliser la cabine, grâce au dispositif en cuvette qui maintient cet équilibre. Le déplacement de la cabine se fait dès la rotation de la poulie de traction lorsque que le moteur électrique est actionné. Lorsque le moteur arrête d'entraîner la poulie de traction, les câbles exercent une force opposée dans les gorges en V de la poulie d'adhérence, la cabine s'immobilise. Le système faisant l'objet dans la présente demande, permet d'équilibrer en permanence la charge suspendue de la façon suivante. DESCRIPTION DE LA DEMANDE 25 Un câble accroché en partie haute de la gaine descend vers la partie inférieure de la poulie de traction dans la première gorge. Cette poulie de traction (poulie mobile) est fixée dans l'étrier support cabine. Le passage du câble dans la première gorge permet de suspendre la charge sur le câble. Ce dernier 30 remonte vers la poulie de renvoi située en partie haute de la gaine (poulie haute), passe par la première gorge de la poulie dans la partie supérieure de ladite poulie. Le câble se dirige directement vers première gorge de la partie inférieure de la poulie de renvoi située en bas de la gaine, (poulie basse). Ce câble est le transmetteur de tension qui correspond à la charge suspendue. 35 Arrêtons-nous un instant sur cette poulie, car elle joue un rôle important dans l'équilibrage de la tension du câble. La poulie basse est fixée dans un support articulé, qui est composé d'une traverse conçue pour supporter la charge suspendue. La poulie est montée sur un axe fixé dans la traverse tourne librement. A une extrémité de cette traverse, une plaque � point fixe � est fixée pour 40 recevoir les câbles de traction. A l'autre extrémité de la traverse, un axe est installé dans la traverse et permet de relier cette traverse à une solide fixation ancrée sur un support fixe. L'axe du support fixe permet ainsi à la traverse de monter ou descendre comme un bras articulé. 45 Le câble, remonte depuis la poulie basse fixée sur le bras articulé, pour remonter vers la 2eme gorge de la partie supérieure de la poulie mobile fixée sur l'étrier cabine, en sens inverse du premier câble. Le câble redescend vers le bas de la gaine, passe par la partie basse d'un galet de guidage, conçu comme une petite poulie avec des gorges permettant de placer les câbles. L'axe du galet de guidage est fixé dans un support solidement relié à un 50 support. L'extrémité du câble va rejoindre la traverse supportant la poulie basse, sur son point fixe.20 La gravitation aidant, la cabine tend vers le bas, cette tension a pour effet de tirer sur le câble transmetteur le long de son parcours pour tenir en équilibre la traverse articulée par le point fixe situé sur une extrémité de la traverse. L'ensemble est parfaitement équilibré, la cabine est immobilisée par le passage inversé des 5 câbles sur les deux faces de la poulie mobile. La cabine ne peut se déplacer que si le moteur est sollicité. La particularité de ce système est qu'il est opérationnel en permanence peu importe la variation de la charge et du déplacement de la cabine. Brève description des schémas FIG. 1 - schéma représentant une gaine d'ascenseur. Dans laquelle un ascenseur 15 circule verticalement dans les deux sens montée/descente. On distingue une cabine qui est constituée de panneaux. Elle repose sur des longerons solidaires de montants verticaux. Cet ensemble est intitulé dans le texte � étrier �. Dans le cas présent celui-ci est sur un des côtés latéraux de la cabine. La machine est fixée dans l'encombrement de l'étrier. La machine est solidaire de la structure 20 des montants de l'étrier. Ce schéma représente un arrangement de câbles coopérant avec la poulie de traction à adhérence. Pour faciliter la compréhension du système, sur cette figure, 1 seul câble de traction est représenté. Le nombre de câbles pour un ascenseur est au minium de 2. Le nombre est calculé en fonction de la charge et de l'adhérence des câbles dans les gorges de la poulie de traction. Les gorges de la poulie sont usinées en forme de 25 V. Les deux gorges de la poulie sont volontairement dissociées et représentent deux cercles et représentent bien entendu une seule et même poulie. Dans cet arrangement de parcours du câble, on distingue, les points de fixation de ses deux extrémités et les passages successifs sur les deux poulies de renvoi en haut et en bas de la gaine. 30 L'égalisation de la tension du câble est assurée par la tension du câble transmetteur (108) et le câble qui relie l'attache (115) fixée sur la traverse. FIG. 2 schéma représentant le passage des câbles dans la poulie de traction qui est située dans l'étrier de la cabine. Celle-ci est reliée au moteur électrique. Sur ce schéma on 35 distingue de façon plus nette le passage des câbles dans la poulie de traction. Les câbles que l'on aperçoit dans cette figure, représentent les deux câbles minimum requis pour un ascenseur, chacun des deux câbles passe à deux reprises sur la même poulie, une fois par la partie inférieure et une seconde fois par la partie supérieure. Les deux extrémités du même câble se dirigent vers le point fixe respectif, l'une en partie haute de la gaine, la seconde, 40 en partie basse de la gaine. FIG. 3 représente schématiquement le système égalisateur de tension ; objet principal de la présente demande d'invention. On distingue sur le schéma un câble qui arrive de la cabine, passe sous un galet de guidage, 45 et va se fixer sur un point fixe situé sur l'extrémité d'une traverse. On voit également un câble dit transmetteur qui provient directement de la poulie de renvoi située en partie haute de la gaine, passe par la partie inférieure de la poulie qui est fixée sur la traverse et remonte vers la cabine. La traverse est reliée par un axe à un support, cette liaison par un axe, permet à la traverse 50 une articulation verticale. Cet axe est solidaire d'un support fixe. 10 Toute variation de charge en cabine, provoque une tension sur le câble transmetteur. La traverse articulée du système est instantanément retenue vers le bas par le câble du point fixe situé à son extrémité. FIG. 4 représentant le schéma complet du passage du câble de traction entre les deux poulies de renvoi et la poulie motrice qui est fixée dans la cabine. Les deux gorges de la poulie motrice sont représentées par deux poulies pour la compréhension du système. La tension du câble de suspente qui relie les deux poulies de renvoi situées en haut et en bas de la gaine, est équivalente par la contrainte du câble qui retient l'extrémité de la traverse articulée. DETAILS DE LA PRESENTE DEMANDE L'objet de la présente demande de brevet a pour but de compléter la performance et élargir l'utilisation du système pour des appareils de capacité plus importantes à des vitesses et hauteurs de déplacements plus importantes. Cela concerne, les installations neuves ou à rénover pour supprimer le contrepoids selon la FIG. 1 et le passage des câbles dans le FIG. 2. Le système compensateur de tension, objet de la présente demande de brevet répond à un besoin d'égalisation de tension des câbles permettant ainsi d'utiliser la charge suspendue et de l'équilibrer par son poids propre. Cet équilibre, est possible lorsque la pression des câbles est égale dans les deux sens opposés, en raison du passage croisé sur la poulie de traction, fixée dans l'étrier de la cabine. Cet équilibre, immobilise la dérive de la cabine et permet de supprimer le frein. Cette suppression de freinage, devient possible avec ce système. De façon conventionnelle le frein est un élément indispensable pour immobiliser la charge. Il est aussi vecteur de plusieurs accidents et fait l'objet d'études diverses pour doubler le système afin d'éviter les incidents mécaniques. Le meilleur moyen d'éradiquer les problèmes générés par le système de freinage est de le supprimer définitivement. Cet avantage est une avancée technologique très significative dans le domaine des ascenseurs. Le mouvement de la cabine n'est possible que si le moteur électrique est sollicité, avec un ordre de déplacement. La FIG. 3, est représentative de la présente demande et vient remplacer les ressorts prévus à l'origine pour les petits ascenseurs. Cette disposition permet de rattraper les variations de charge instantanément. Le principe peut être conçu de plusieurs façons différentes pour tendre les câbles, cela peut être par appui sur la traverse par l'intermédiaire d'une seconde traverse en bascule, liée au point fixe. Ou tout simplement par un instrument de mesure de charge situé en partie haute qui détermine de façon précise la charge suspendue et exerce une pression à l'aide d'un vérin hydraulique en partie basse pour reproduire la même pression. Ou alors relier la partie haute et la partie basse par un conduit hydraulique, et deux vérins, l'un est installé sous la traverse de la poulie haute permettant de contrôler la charge sous forme de pression et par le tuyau, pousse un autre vérin installé sur la traverse basse appliquant la même pression, un vérin à double effet en quelque sorte. Plusieurs modes de pression sont possibles pour équilibrer la tension des câbles sur la traverse inférieure située en bas de la gaine. La FIG. 3, représente le but à atteindre par une mécanique simplifiée, mais très efficace.50 Enfin la FIG. 4, représente pour une meilleure compréhension, une vue éclatée du passage du câble entre la poulie de renvoi située en partie haute, la poulie motrice située en cabine représentée par deux cercles désignant les gorges d'une seule poulie motrice. En partie basse figure l'objet de la présente demande de brevet û composé d'un galet de guidage collaborant avec une traverse mobile, support d'une poulie de renvoi et d'une embase sur laquelle est fixée l'extrémité du câble de traction. Le câble de traction (407), par cet arrangement, supporte la charge suspendue, qui tire vers le haut de la gaine. Cependant, il est maintenu par une tension équivalente en raison du passage du câble (417) sur la poulie en sens inverse qui remonte par le brin (412) sous le galet de guidage (413) pour tirer la traverse (414) vers le bas. DESCRIPTION DETAILLEE DE LA PRÉSENTE INVENTION INTEGREE DANS UN ASCENSEUR SANS CONTREPOIDS Se référant à la FIG. (1), l'ascenseur est implanté dans une gaine (124), en général dans une structure de bâtiment, comprenant, une cabine d'ascenseur (119) supportée par un étrier (120). Sur des longerons (117) reliés perpendiculairement à l'étrier (120) supporte la cabine (119). Dans la partie verticale de l'étrier (120) est fixé un moteur (118). Ce moteur (118) actionne une poulie (106 A) et (106 B) représentant les gorges de la poulie motrice. On distingue le câble (122) qui est suspendu par une attache (125) descend vers la cabine, passe par la partie inférieure, dans la première gorge de la poulie (106 A) et remonte par le câble (104), vers la poulie de renvoi (103). Cette boucle réalisée en passant par la poulie (106 A), a pour but, la suspension de la cabine. La poulie haute (103) est fixée sur la traverse (101) par un support (102). Le câble montant (104), redescend directement en partie basse représenté par le câble (108). Ce dernier, renvoi à la partie inférieure la valeur de la charge a suspendue, à retenir. Le câble (108) passe dans la gorge de la poulie (111), celle-ci est solidaire d'un bras articulé (109), lui-même relié à un support fixe via un axe. Cette disposition permet à cette 30 traverse (109) d'osciller verticalement selon les besoins. Le câble (108) remonte ensuite vers la cabine par le câble (107), vers la deuxième gorge de la poulie motrice, sur le schéma représentée par la poulie (106 B), redescend en (116) vers le galet de guidage (112), ce passage sur la poulie (106 B), verrouille en quelque sorte la poulie qui subit une contrainte opposée dans les deux sens de rotation. Ce phénomène nous 35 permet de supprimer le frein. Le galet de guidage (112) est tenu solidement par un support (113) le câble (116) finit sa course sur l'extrémité de la traverse (109) sur une plaque adaptée pour la fixation dénommée dans le jargon � point fixe � (114), par une attache adaptée (115). 40 La FIG. 2, ce schéma permet de distinguer, le passage des câbles de traction (201),(204),(203),(206), sur et sous, la poulie de traction (303). Nous rappelons que cette poulie de traction est conçue avec des gorges usinées en V. Les câbles (201),(204),(203),(206) plus la charge est importante plus le serrage est important dans les 45 gorges qui agissent comme des coins. Cette traction est classée dans le mode `motorisation à adhérence'. Les câbles (201) et (204) passent par la partie inférieure de la poulie de traction (202) et partent vers le haut, ces derniers sont les porteurs de l'ensemble de la partie mobile dans la gaine. 50 Les câbles (203) et (206) passent par la partie supérieure de la poulie de traction (202) et partent vers le bas, ces derniers sont les câbles tendeurs, ils maintiennent la pression et la variation de charge dans les gorges en V de la poulie de traction (202) de l'ensemble de la partie mobile. Ils empêchent par ce fait, la moindre dérive de la cabine. Le mouvement ne peut être possible que sous l'action volontaire de marche.. On distingue également la poulie de traction (202) qui collabore avec le moteur (205) de traction. FIG. 3, Ce schéma représente l'un des aspects de la tension d'un câble de traction et qui équilibre parfaitement une masse suspendue. Différents moyens peuvent être utilisés, pour arriver à égaliser la tension des câbles cela peut être aussi par des moyens hydraulique. Par prise de pression sur la traverse supérieure qui supporte la charge suspendue, il suffit ensuite d'appliquer une pression équivalente soit par transfert à l'aide d'un conduit sur un vérin, soit à l'aide d'une pompe pour générer la pression équivalent au maintien de l'équilibre. L'objet principal de la demande de brevet est matérialisé par le système suivant. Le câble (301) est celui qui arrive de la partie supérieure de la gaine, la charge suspendue tire sur ce brin. Le câble (301) passe par la partie inférieure de la poulie basse (313) et remonte par le brin (302) vers la partie supérieure de la poulie cabine, que nous verrons dans la figure 4. La tension du câble (301)(302) passe dessus la poulie cabine et redescend par le câble (303), maintien la charge immobilisée et l'empêche de dériver. Afin que cette immobilisation soit constante en raison de l'élasticité et de la variation de charge de la cabine, il est nécessaire de faire passer le câble (303) par le bas du galet de guidage et de fixer le câble (310) sur l'extrémité de la traverse (311) empêchant ainsi la traverse (311) de monter. Comme nous l'avons indiqué à plusieurs reprises, ce blocage de poulie interdit toute dérive incontrôlée. Par ailleurs, l'équilibrage étant parfait et en raison de la faible vitesse de rotation, la puissance électrique est négligeable comparativement à un système conventionnel, plus encore pour : les systèmes à tambour ou hydraulique. Cette application est idéale est rentable sur tous les plans. FIG. 4, ce schéma reprend en quelques sortes la FIG. 1, sans les accessoires sans les supports fixes et mobiles afin de mieux visualiser la collaboration des poulies et le passage du câble dans l'ensemble des poulies. Nous rappelons que la poulie (408 A) et (408 B) représentent 1 seule poulie. On comprend mieux le blocage de la poulie en raison du passage croisé du câble. Le câble (406) est suspendu par une attache (404) sur un point fixe (402) par un écrou (401), descend vers la partie inférieure, dans la première gorge de la poulie (408 A) et remonte par le câble (405), vers la poulie de renvoi (403). Cette boucle réalisée en passant par la poulie (408 A), le poids est suspendu. La poulie haute (403) renvoi directement en partie basse représenté par le câble (407). Ce dernier, transmet à la partie inférieure la charge à suspendre. Le câble (407) passe dans la gorge de la poulie basse (410), celle-ci est tenue par une traverse (416). Cette traverse (416) est un bras articulé, lui-même relié à un support fixe par un axe. Cette disposition permet à cette traverse (416) d'osciller verticalement et librement. Le câble (417) remonte ensuite vers la cabine dans la deuxième gorge de la poulie motrice, sur le schéma représentée par la poulie (408 B), redescend en (409) vers le galet de guidage (413), ce passage sur la poulie (408 B), verrouille en quelque sorte la poulie qui subit une contrainte opposée dans les deux sens de rotation. Ce phénomène nous permet de supprimer le frein. Le galet de guidage (413) est tenu solidement par un support. Le câble (412) finit sa course sur l'extrémité de la traverse (416) sur une plaque adaptée pour la fixation dénommée point fixe (411). L'égalisateur de tension collabore avec le câble de suspente (407) et le câble de contrainte (412) par l'équilibre de la traverse articulée située en bas de la gaine. La tension du câble (407) est équivalente à la tension du câble (412). REVENDICATIONS 1 Revendication caractérisée en ce que le système est conçu selon la FIG. 4) pour : 10 - Permettre d'équilibrer une masse suspendue par son poids propre. - Cet équilibre est possible par l'égalisation de tension des câbles de traction, dont le but est de bloquer une poulie installée (408 A et 408 B) sur un élément mobile en l'occurrence d'une cabine d'ascenseur, ou similaire, permettant l'immobilisation de celle-ci sans avoir recours à un dispositif de freinage 15 mécanique. - Le dispositif égalisateur de tension, collabore avec le câble de suspente (407) et le câble de contrainte (412) par traction vers le bas de la traverse (416) articulée. - La tension du câble (407) est équivalente à la tension du câble (412). 20 - Le dispositif de tension est toujours fixé en partie basse de la gaine. - le câble, ou les câbles collaborent avec 2 poulies de renvoi (403 et 410), l'une est fixée en partie haute, la seconde en partie basse et une poulie (408 A et 408 B) motrice installée dans la présente demande dans l'étrier cabine qui suspend la cabine d'ascenseur. 25 2 Revendication caractérisée en ce que le système peut être utilisé dans le cadre d'une installation neuve ou dans le cadre d'une rénovation en supprimant le contrepoids. 30 3 Revendication caractérisée, en ce que l'immobilisation de la cabine en raison du parfait équilibrage par la compensation des câbles permette d'installer une machine non équipée de frein mécanique. 35