Brevet FR2997690A1 — publié le 20140509

DISPOSITIF MONTE CHARGE La présente invention concerne un dispositif monte charge sécurisé. Le dispositif de l'invention a pour but de réaliser le transport de personnes ou de charges sur des niveaux différents sans limitation de hauteur. Il a en outre pour but d'assurer ce transport de manière hautement 5 sécurisée. Les systèmes d'ascenseurs ou de monte-charge connus sont de différents types. Certains utilisent un principe de poulies mises en rotation par un moteur et sur lesquelles sont entraînés des câbles ou des courroies reliant la cabine à un 10 contrepoids. Les forces de frottement des câbles ou des courroies sur la poulie permettent le déplacement de la cabine. D'autres utilisent un treuil: un moteur électrique entraîne en rotation soit des pignons dentés, soit un tambour sur lequel s'enroulent les câbles. La course est limitée par le diamètre et la longueur du tambour. 15 Un autre principe utilisé est le principe vis écrou. Dans ce cas, une machinerie entraîne en rotation une vis ou un écrou par rapport à son élément complémentaire écrou ou vis immobilisé. La cabine se déplace alors le long de la vis. Enfin d'autres dispositifs utilisent un principe pignon/crémaillère : une machinerie embarquée dans une cabine entraîne en rotation un pignon qui 20 engrène sur une crémaillère. La cabine se déplace alors le long de la crémaillère. Chacune des techniques énoncées ci-dessus possèdent des inconvénients, pour les dispositifs suspendus il existe un risque de chute par rupture du moyen de suspension, pour les dispositifs à vis ou à engrenage un risque de chute par rupture mécanique et pour tous ces dispositifs il existe un risque de survitesse non négligeable. Dans la plupart des utilisations, les niveaux de sécurités atteints sont suffisants et des dispositifs annexes de sécurité tels que des freins ou dispositifs de blocage sont en outre utilisés. Par contre pour des opérations requérant un niveau de sécurité très élevé, notamment dans le domaine nucléaire, ces dispositifs connus peuvent se révéler insuffisant. En effet, dans le domaine nucléaire et notamment pour les problématiques d'enfouissement à grande profondeur de déchets radioactifs, la sureté des 10 moyens de transfert est primordiale, le moyen assurant le transfert entre la surface et l'installation souterraine étant le plus critique. L'objectif de la présente invention est donc de permettre un transport de charges à la verticale ou selon une pente dont l'inclinaison peut varier de 0 à 900 par rapport à l'horizontale avec un niveau de sécurité extrêmement élevé et en 15 particulier intrinsèquement protégé du risque de chute, avec une énergie minimale transférée aux colis en cas de perte de motricité ou de freinage, En outre l'invention a pour but de proposer un dispositif autonome, non limité en distance de transport et adapté au transport de charges très lourdes. Pour ce faire, la présente invention propose un dispositif monte charge qui 20 comporte un chemin de roulement hélicoïdal, un véhicule porteur pourvu sur sa périphérie de moyens de roulement adaptés à rouler sur le chemin de roulement et des moyens moteurs adaptés à entraîner et/ou à freiner les moyens de roulement. Le véhicule porteur comporte avantageusement un premier châssis porteur 25 des moyens de roulement et un second châssis porteur de la charge. Selon un mode de réalisation particulier, le second châssis est concentrique au premier châssis et relié au premier châssis par des moyens de liaison adaptés à permettre une rotation du second châssis relativement au premier châssis. La rotation est notamment une rotation de sens contraire à une rotation du 30 premier châssis induite par le roulement des moyens de roulement sur le chemin de roulement. Le premier châssis est avantageusement un châssis annulaire. Le second châssis est avantageusement immobilisé en rotation à l'aide d'un ou plusieurs guides parallèles à l'axe du chemin de roulement hélicoïdal. Selon une première variante, es guides comprennent des sections de rails ou de rainures disposées sur une ou plusieurs quadratures du puits contre 5 lesquels roulent des galets solidaires du second châssis. Selon une seconde variante, les guides comprennent une ou plusieurs tiges sur lesquelles coulisse le second châssis. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'axe de la spirale est vertical. 10 Selon un mode de réalisation alternatif, l'axe de la spirale est compris entre 0 et 900 par rapport à l'horizontale. L'invention propose en outre une installation de stockage souterrain de déchets comportant au moins un puits ou une galerie équipée d'un dispositif monte charge selon l'invention. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description d'exemples non limitatifs de l'invention qui suit en référence aux dessins qui représentent: en figure 1: une vue en perspective schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; 20 en figure 2: une vue en perspective schématique d'un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; en figure 3: une vue schématique en coupe de côté d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; en figure 4: un premier détail de la figure 3; 25 en figure 5: un second détail de la figure 3; en figure 6: un détail de réalisation des galets de la figure 3. Le dispositif de l'invention est un dispositif monte charge. Par dispositif monte charge on entend bien entendu un dispositif adapté à faire monter et faire descendre une nacelle, une cabine un plateau ou autre 30 dispositif support recevant une charge. Ce dispositif est préférablement réalisé dans un puits chemisé béton mais peut aussi être réalisé dans un tunnel incliné équipé de voussoirs. Selon la figure 1, le dispositif comporte principalement un véhicule porteur 1 et un chemin de roulement hélicoïdal 2. Le véhicule porteur 1 adapté à transporter des charges ou des passagers est pourvu sur sa périphérie de moyens de roulement adaptés à rouler sur le 5 chemin de roulement. Selon l'exemple, les moyens de roulement 3 sont des bogies porteurs de roues disposés autour du véhicule porteur. Selon l'exemple les bogies sont espacés de 1200 selon et répartis sur la hauteur du véhicule porteur. 10 La descente peut être réalisée, si les frottements sont faibles, en utilisant la masse de l'ensemble et en contrôlant par freinage la vitesse de descente. La remonté, ou la descente si les frottements sont trop important, nécessitera une force motrice. La force motrice ou l'effort de freinage peut être réalisé au travers de roues motrices par adhérence ou par un système pignon crémaillère avec une 15 motorisation interne au dispositif monte charge. Le dispositif peut notamment comporter des moyens moteurs adaptés à entraîner et/ou à freiner les moyens de roulement 3 dans le véhicule porteur et reliés de manière connue aux moyens de roulement. Selon la figure 1 les moyens de roulement comprennent des roues 3 20 montées sur des bogies 31. Les moyens moteurs peuvent notamment être des moteurs électriques en prise directe avec les roues 3 des bogies 31. Les moyens moteurs peuvent de manière connue avoir une fonction de frein lors de la descente du véhicule porteur le long de la spirale constituée par le 25 chemin de roulement. L'exemple de la figure 1 est un dispositif simple pour lequel le véhicule porteur tourne sur lui même lors de son déplacement sur le chemin de roulement hélicoïdal. L'exemple de la figure 2 est un dispositif pour lequel le véhicule porteur est 30 réalisé en deux parties et comporte un premier châssis la porteur des moyens de roulement 3 et un second châssis 1b porteur de la charge. L'intérêt de réaliser le véhicule porteur en deux parties est de permettre au châssis porteur de la charge de ne pas tourner sur lui même pendant le déplacement du véhicule sur le chemin de roulement. Selon la figure 2, le second châssis lb est concentrique au premier châssis 5 la et le premier châssis la est un châssis annulaire. Le second châssis est adapté à recevoir des charges ou des passagers et peut notamment être un support d'une cabine. Le second châssis est relié au premier châssis par des moyens de liaison adaptés à permettre une rotation du second châssis relativement au premier 10 châssis, par exemple des roulements 7 comme dans l'exemple de la figure 3. La rotation du second châssis est en particulier une rotation de sens contraire à une rotation du premier châssis induite par le roulement des moyens de roulement sur le chemin de roulement qui peut être obtenue par un dispositif de roues contrarotatives par rapport aux roues des bogies 3. 15 Selon l'exemple de la figure 2 le second châssis lb est immobilisé en rotation à l'aide d'un ou plusieurs guides parallèles à l'axe du chemin de roulement hélicoïdal et les guides comprennent une ou plusieurs tiges 4 sur lesquelles coulisse le second châssis. La figure 3 représente une variante de l'invention pour laquelle un premier 20 châssis lc porte les moyens de roulement 3 et les moteurs 32, un second châssis ld comporte une plateforme 8 qui porte la charge, le second châssis et le premier châssis étant assemblés au moyen de roulements 7 permettant une rotation de l'un par rapport à l'autre. Dans ce mode de réalisation, le second châssis comporte des galets 5 qui 25 s'appuient de part et d'autre d'un rail vertical 6 comme représenté sur la figure 6. Le second châssis comporte une première paire de galets au niveau de la plateforme 8 comme représenté en figure 4 et une seconde paire de galets en partie inférieure comme représenté en figure 5. La distance entre la première paire de galets et la seconde paire de galets 30 ainsi que la longueur des rails 6 sont calculés de sorte qu'il y ait toujours une paire de galet en contact avec un rail malgré les ruptures de rails causées par la découpe de l'hélice 20 porteuse du chemin de roulement 2. Il est à noter que lorsque le second châssis portant le colis est maintenu fixe en rotation, le déplacement du véhicule porteur peut aussi être réalisé en créant un couple moteur ou résistant entre le premier châssis et le second châssis muni d'un plateau fixe porteur de la charge. Selon les exemples représentés aux figures 1 et 2, l'axe de la spirale est vertical mais il est possible de réaliser un dispositif pour lequel l'axe de la spirale est compris entre 0 et 900 par rapport à l'horizontale et par exemple d'utiliser le principe de l'invention dans un tunnel incliné pour garantir un déplacement au ralenti de la charge transportée. Dans un tel cas le maintien de la charge verticale nécessite aussi un véhicule avec un premier et un second châssis, des moyens étant prévus pour maintenir le second châssis vertical. Pour alimenter les moteurs électriques, il est possible d'appliquer une tension électrique entre le chemin de roulement 2 et le rail vertical 6 dans le cas de la figure 3, entre deux pistes d'alimentation électrique 11, 12 hélicoïdales sur lesquels s'appliquent des frotteurs 13, 14 comme représenté en figure 1 ou entre les tiges 4 de la figure 2. Même en cas de perte de contrôle ou de freinage, la vitesse relative de translation du colis reste très faible, l'énergie accumulée au niveau du colis est donc également très faible, la vitesse de descente du colis restant limitée du fait 20 du déplacement par roulement sur le chemin de roulement hélicoïdal. En effet même si le dispositif descendait sous son propre poids, la vitesse de descente resterait réduite. En comparant la condition de descente à une descente type funiculaire en ligne droite, pour une pente commune de 10%, l'énergie cinétique atteinte selon 25 l'invention est 100 fois plus faible que celle obtenue sur un tel funiculaire. D'où un risque nettement moindre et un dimensionnement des sécurité moins conséquent. Par exemple avec une hélice ayant une pente de 10% et un dispositif de 6 m de diamètre atteignant une vitesse périphérique de l'ordre de 20 km/h, la vitesse verticale du dispositif resterait de l'ordre de 2 km/h. 30 L'invention trouve des applications dans les domaines de transport de colis dangereux ou de charges extrêmement lourdes et est particulièrement bien adaptée pour les installations de stockage souterrain de déchets. Un avantage de l'invention est de réduire la vitesse de chute du dispositif dans le cas d'une rupture des moyens de freinage. REVENDICATIONS1 - Dispositif monte charge caractérisé en ce qu'il comporte un chemin de roulement hélicoïdal (2), un véhicule porteur (1) pourvu sur sa périphérie de moyens de roulement (3) adaptés à rouler sur le chemin de roulement et des moyens moteurs adaptés à entraîner et/ou à freiner les moyens de roulement (3). 2 - Dispositif monte charge selon la revendication 1 pour lequel le véhicule porteur comporte un premier châssis (1a) porteur des moyens de roulement et un second châssis (lb) porteur de la charge. 3 - Dispositif monte charge selon la revendication 2 pour lequel le second châssis (lb) est concentrique au premier châssis (la) et relié au premier 10 châssis par des moyens de liaison adaptés à permettre une rotation du second châssis relativement au premier châssis. 4 - Dispositif monte charge selon la revendication 3 pour lequel la rotation du second châssis relativement au premier châssis est une rotation de sens contraire à-une rotation du premier châssis induite par le roulement des 15 moyens de roulement sur le chemin de roulement. 5 - Dispositif monte charge selon la revendication 2, 3 ou 4 pour lequel le premier châssis (1a) est un châssis annulaire. 6 - Dispositif ascenseur selon la revendication 2 ou 3 pour lequel le second châssis (lb) est immobilisé en rotation à l'aide d'un ou plusieurs guides (4, 6) 20 parallèles à l'axe du chemin de roulement hélicoïdal. 7 - Dispositif monte charge selon la revendication 6 pour lequel le ou les guides comprennent des sections de rails (6) ou de rainures disposées sur une ou plusieurs quadratures du puits contre lesquels roulent des galets (5) solidaires du second châssis. 25 8 - Dispositif monte charge selon la revendication 6 pour lequel le ou les guides comprennent une ou plusieurs tiges (4) sur lesquelles coulisse le second châssis. 9 - Dispositif monte charge selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel l'axe de la spirale est vertical. 10 - Dispositif monte charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour lequel l'axe de la spirale est compris entre 0 et 900 par rapport à l'horizontale. 11 - installation de stockage souterrain de déchets comportant au moins 5 un puits ou une galerie équipée d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.