Brevet FR2980830A1 — publié le 20130405

La présente invention concerne un dispositif de sécurisation, de freinage, de contrôle et de régulation de vitesse des mouvements, notamment les mouvements de rotations. Le dit dispositif est particulièrement adapté à la sécurisation, le freinage, le contrôle et la régulation de mouvements de levage de charges par pont roulant traditionnel ou spécifique par grue ou par transstockeur (système de stockage automatisé), ou de mouvements de rotation libre autour d'un axe (éolienne, hydrolienne). Actuellement, l'art antérieur fait état de deux dispositifs, le premier est un dispositif de freinage par disques. Ce dispositif de freinage ne peut être utilisé pour la régulation d'un mouvement car le principe de fonctionnement de ce dispositif est l'usure de deux types de pièces pour réaliser le freinage (disques et plaquettes), générant également des problèmes d'homogénéité de performance dues à l'échauffement de ces matériaux. Le second dispositif est nommé "MOTOSUIVEUR". Ce second dispositif réalise des blocages de sécurité des mouvements de façon mécanique. Lors d'un blocage de sécurité (début de chute d'une charge en cours de levage), il est impératif de réaliser un mouvement de montée afin de débloquer mécaniquement le dispositif pour pouvoir poursuivre la descente. Or, lors d'un blocage dû à une survitesse (ou surcharge) en phase de descente, c'est précisément parce qu'il y a une avarie ou disfonctionnement sur le système principal que le dispositif "MOTOSUIVEUR" s'est enclenché. Ainsi bloqué, le mouvement de levage pour débloquer le dispositif "MOTOSUIVEUR" n'est pas toujours possible, dans ce cas, la désincarcération de la charge pendue devient complexe, et dangereuse. Ce seul dispositif ne permet pas la régulation, ni le freinage de façon variable des mouvements dont il a en charge la sécurité. La présente invention permet la sécurisation, le freinage, le contrôle et la régulation de vitesse à elle seule, notamment 35 pour des mouvements de rotation mais peut être aussi adaptée de translation. Le principe de fonctionnement de la présente invention est le contrôle de l'obturation d'un ou plusieurs circuit(s) fermé(s) à l'intérieur duquel (desquels) un gaz (air, azote...) ou/et fluide (eau, huile...) circule à l'aide d'un assemblage reproduisant cinématiquement un moteur, c'est-à-dire que le mouvement de rotation en sortie moteur est transformé en mouvement de translation effectué traditionnellement par le (les) piston(s). Une ou plusieurs cavité(s) reliant le haut moteur au bas moteur assure le transite du gaz ou/et du fluide entre le bas et le haut moteur. Les échappements et admission d'un moteur à combustion classique sont ainsi remplacés par un ou plusieurs circuits fermés cités précédemment. En obturant partiellement ou totalement la ou les cavités 15 (es), on peut bloquer, freiner ou réguler la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du dispositif. Le couplage électrique permet de faire fonctionner le moteur principal ou d'actionner le freinage, blocage ou régulation du dispositif, dans le cas ou l'actionneur du 20 mouvement à sécuriser est un moteur par exemple. Le dispositif se comporte en relais de sécurité du mouvement, en cas de défaillance du système de sécurité de l'actionneur principal. Le dispositif peut également se comporter en frein ou/et 25 régulateur de sécurité dans le cas ou l'arbre de sortie du dispositif n'est pas entrainé par un actionneur, un moteur par exemple. L'arbre de sortie peut alors être entraîné par le vent dans le cas d'une application de sécurisation, contrôle, freinage et régulation éolienne par exemple. L'arbre de sortie 30 peut aussi être entraîné par l'eau (ou courant) dans le cas d'une application de sécurisation, contrôle, freinage et régulation hydrolienne ou barrage hydroélectrique par exemple. L'invention se compose d'une partie mécanique reproduisant cinématiquement le corps d'un moteur à combustion. C'est-à-dire 35 vilebrequin(s), axe(s) de vilebrequin, bielle(s), axe(s) de piston, piston(s), bas moteur et chambre(s) de piston pouvant s'apparenter à un (des) cylindre(s). Le nombre de cylindre est déterminé en fonction des contraintes de chaque mouvements à sécuriser, freiner, contrôler 5 ou réguler, toute ces fonctions pouvant ou non êtres concomitantes. A la différence d'un moteur à combustion, l'échappement situé en haut de la chambre de piston est relié directement au bas moteur par la réalisation d'une ou plusieurs cavité(s), 10 pouvant être taillée(s) dans la masse du corps du moteur ou par le biais d'un circuit externe. L'ensemble du corps peut être rempli d'une matière gazeuse, fluide ou les deux ; selon les besoins (exemple : incompressibilité de la matière de remplissage en cas de mise en sécurité d'urgence). Le dispositif 15 est ainsi équipé d'un circuit fermé ou le piston envoi la matière remplie (gazeuse et/ou fluide) à l'intérieur du corps depuis le haut de la chambre jusqu'au bas moteur par le biais de cette cavité, ou inversement suivant le sens de déplacement de ce même piston. 20 Dans cette (ces) cavité(s) reliant le(s) haut et bas moteur, une canule d'obturation est placée de façon à pouvoir couper partiellement ou totalement, selon les besoins, le cheminement de la matière en transit entre le haut et bas moteur. L'obturation de cette (ces) cavité(s) peut s'effectuée 25 selon les besoins et contraintes soit manuellement à l'aide d'une molette, ou à distance à l'aide d'un câble relié à une gâchette, d'un vérin pneumatique ou hydraulique, ou d'un moteur. Dans cette (ces) cavité(s) peut (peuvent) également être installé un ou plusieurs limiteur(s) de pression en cas de 30 disfonctionnement de l'actionneur entrainant l'obturateur automatique. Ce(s) limiteur(s) de pression assurant le verrouillage du système indépendamment de l'alimentation électrique. Le dispositif contrôle un mouvement entraînant un ou deux 35 arbres fixés sur les flasques de vilebrequins. Sur ces arbres peuvent être placés des capteurs ou codeurs afin de réaliser la fonction de contrôle de vitesse et d'accélération du mouvement en temps réel. Les arbres de sorties sont maintenues par des roulements ou paliers. L'ensemble reçoit un pointage complet le rendant parfaitement étanche suivant les conditions d'utilisation normales et d'urgence (pression de service maximum, viscosité, dureté des fluides."). Dans cette (ces) cavité(s) peuvent également être placée(s) des capteurs de pression, afin de déclencher une obturation partielle ou totale en cas de surpression détectée, signe d'une irrégularité de fonctionnement. Le dispositif peut également à l'aide d'un convertisseur préprogrammé réaliser le pesage des charges, en interprétant la pression en masse, le système étant bloqué et la charge n'étant suspendue que par ce dispositif de sécurité, il s'agit alors d'une procédure pouvant être automatisée. Ainsi équipé, le dispositif est à même de réaliser à lui seul les fonctions suivantes : - Pesage - Surcharge - Tachymètre - Stop chute automatique alimenté - Arrêt de mouvement piloté - Stop chute d'urgence indépendante de l'alimentation électrique - Régulation de la vitesse Pour assurer la fonction sécurisation du mouvement, l'actionneur obture totalement la (les) cavité(s). Le mouvement est alors bloqué (exemple : lors des maintenances ou arrêts du 30 système global). Pour assurer la fonction freinage, l'actionneur obture de façon à suivre une courbe de freinage préprogrammée. Pour assurer la fonction contrôle (pesage, surcharge, tachymètre), le codeur ou le (les) capteur(s) arrête 35 l'actionneur principal du mouvement en tout début de levage. L'actionneur du dispositif obture totalement la (les) cavité(s), puis commande à l'actionneur principal de dés enclencher son frein. La charge est alors maintenue par le seul dispositif. A l'aide d'un capteur de pression et d'un convertisseur préprogrammé, la pression (bar) est ainsi transformée en masse 5 (Kg). Le pesage est ainsi réalisé, en cas de masse plus importante constatée que celle prévue par le cahier des charges, l'information de surcharge est ainsi lue directement. Le tachymètre est assuré par une roue dentée fixée sur l'un des arbres de sortie du dispositif, un capteur (inductif) vient 10 compter les impulsions (à chaque dent détectée). Cette fonction peut également être assurée par codeur. Pour assurer la fonction régulation, particulièrement adapté aux éoliennes et hydroliennes, l'actionneur du dispositif obture de façon partielle et programmée la (les) cavité(s) dès 15 que la vitesse de(s) l'arbre(s) de sortie détectée dépasse la vitesse maximum prévue. Une fois la vitesse redescendue à un certain niveau l'actionneur ouvre à nouveau la (les) cavité(s). Le dispositif répète l'opération autant de fois qu'il est nécessaire. 20 La compréhension du dispositif sera facilitée par la présentation des figures 1 et 2. La figure 1 représente le dispositif vue en coupe de côté. La figure 2 représente le dispositif en perspective utilisé essentiellement pour la régulation de vitesse. 25 Sur la figure 1 on peut observer le corps principal (1) du dispositif, le vilebrequin (2), l'axe de vilebrequin (3), entrainant la bielle (4), et le piston (5), lié à la bielle (4) par l'axe de piston (6). Lors de la rotation de l'arbre (7) fixé au vilebrequin (3), le piston tel un moteur à combustion passe 30 du haut de la chambre (8) au bas moteur(9). Le fluide incompressible (10) (ou autre matière gazeuse ou fluide), passe à l'inverse du piston (5) du bas moteur (9) au haut de la chambre (8) à l'aide d'une cavité (11). Cette cavité (11) est rendue obturable à l'aide d'un 35 obturateur (12) fixé sur le circuit de la cavité (11). Cet obturateur est actionné par un moteur de type pas à pas (13) commandé par le contrôle de mouvements réalisé par le capteur (14), comptant les dents (17) du vilebrequin fixé à l'arbre (7). Le contrôle de mouvement peut également être reporté sur l'un des arbre(s) (7) de sortie, et effectué à l'aide d'un codeur, ou capteur. A l'arrière du dispositif on peut voir un tambour de treuil (15), au second plan. Cette exécution est une sécurisation de mouvement de levage par treuil. En cas de disfonctionnement (perte d'électricité, casse de l'actionneur d'obturation (13)), des limiteurs de pression (16) permettent de stopper toute accélération du mouvement de l'arbre (7), voire l'arrêter complètement selon le type de fonctionnement choisi du limiteur de pression (fonction stop chute."). La détection de survitesse, mais aussi d'accélération trop importante peut être réalisée grâce à un (ou plusieurs) capteurs de pression (18) ici situé dans la cavité mais pouvant également se placer selon les besoins en haut de cylindre ou dans le bas du dispositif. Le dispositif est particulièrement adapté aux sécurisations, contrôles et régulations de mouvements pour le levage de pièces stratégiques (délai d'approvisionnement long en cas de détérioration dû à une chute), sensibles (pièces radioactive, de très haute température), lourdes (aéronautique, 25 portuaire Sur la figure 2, on peut voir le dispositif (24) monté en série avec sur l'arbre de sortie (17) un moyeu (19) libre de rotation ou sont disposées les palles d'une éolienne (20), et de l'autre, l'arbre côté opposé (21) avec le réducteur (22) et 30 l'alternateur (23) étant fixés avec le dispositif (24) au bâti. Lors de toute survitesse détectée par la fonction tachymètre réalisée à l'aide du capteur (14), le moteur pas à pas (13) obture la cavité (11)reliant le haut au bas du corps du dispositif à l'aide de l'obturateur (12) de façon partielle et 35 de telle manière à ce que la vitesse optimale (en cas de dépassement du vent correspondant à la vitesse optimale pour l'obtention d'une production également optimale de l'alternateur) soit maintenue. Ainsi mis en oeuvre, le dispositif permet l'optimisation du rendement des éoliennes. Dans cette configuration, le dispositif est particulièrement adapté à la régulation de la vitesse optimale d'une éolienne, mais aussi des hydroliennes réalisées sans blocage ni usure mécanique, ce qui inhibe dans le même temps les mise en sécurité de ces éoliennes ou hydroliennes en cas de fort vent ou fort courant. REVENDICATIONS1) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la régulation de mouvement caractérisé en ce qu'il comporte un entraînement de pièces de type moteur à combustion, et une ou plusieurs cavité(es) reliant le haut et bas moteur de façon à obtenir un ou plusieurs circuit(s)fermé(s). 2) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la régulation de mouvement selon la revendication 1 caractérisé en 10 ce qu'il comporte un système d'obturation de cette (ces) cavité(s). 3) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la régulation de mouvement selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système d'obturation de secours de (des) 15 cavité(s) contrôlé mécaniquement (limiteur de pression). 4) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la régulation de mouvement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'intérieur du dispositif soit rempli d'une matière gazeuse. 20 5) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la régulation de mouvement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'intérieur du dispositif soit rempli d'une matière fluide. 6) Dispositif pour la sécurisation, le contrôle et la 25 régulation de mouvement selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que l'intérieur du dispositif soit rempli d'une matière gazeuse et fluide.