Brevet FR3023514A1 — publié le 20160115

L'invention concerne une machine de travail, notamment sous la forme d'un camion à benne ou d'un camion, ayant un entraînement diesel-électrique, dans laquelle au moins un générateur est ou peut être entraîné par au moins un moteur à combustion interne de la machine de travail. Des camions à benne ou des gros camions à benne sont utilisés essentiellement dans le cadre de l'extraction de charbon ou de l'extraction de minerais pour le transport de charbon, de matières minérales et de minerais. Ces camions pour matières en vrac sont fabriqués dans des dimensions de plus de 90 t (90.000 kg) jusqu'à des multiples de 100 t en poids et en charge, ce qui fait qu'ils ont des dimensions hors tout très grandes. Une motorisation diesel-électrique est utilisée pour entraîner les moyens de déplacement, l'énergie mécanique engendrée par un moteur diesel étant convertie à l'aide d'un générateur en une énergie électrique pour alimenter les moyens de déplacement électriques. La raison pour cette façon de procéder tient au fait que les moteurs diesel, comme tous les moteurs à combustion interne, ne peuvent fonctionner avec une efficacité idéale que dans une plage de vitesses très limitée et ne peuvent pas être démarrés sous charge. Les moteurs à courant alternatif pour les axes d'entraînement peuvent produire le couple recherché aussi dans la partie inférieure de la plage de vitesses pour démarrer. Le moteur à combustion interne peut fonctionner de manière continue dans la plage de vitesses idéale. Des machines de travail correspondantes sont décrites, par exemple, dans les documents DE 10 2014 003 374, DE 10 2014 003 203 et DE 10 2014 003 375. Dans de telles machines de travail, un grand nombre de composants fonctionnent à haute tension, ce qui a pour effet que, pour les personnes concernées, des travaux de maintenance et d'entretien sont associés à de grands risques. L'envoi de personnel technique spécialement préparé à de telles tâches est nécessaire. Une possibilité pour effectuer des travaux de maintenance, d'entretien et de réparation en toute sécurité est d'arrêter aussi le moteur diesel. Ceci n'est, cependant, pas souvent souhaité puisque les autres systèmes qui sont entraînés par le moteur diesel et qui ne sont pas entraînés électriquement, par exemple le système hydraulique et les systèmes entraînés mécaniquement, doivent continuer à être disponibles pendant les travaux de maintenance sur le système électrique. Des solutions sont connues en général de l'état de la technique où le moteur à combustion interne continue à tourner pendant les travaux de maintenance. Une solution connue consiste à séparer mécaniquement le moteur à combustion interne entraînant du générateur. Une autre solution consiste à court-circuiter et mettre à la masse les lignes de courant continu. Ces solutions sont, cependant, complexes et/ou coûteuses puisqu'elles doivent être effectuées effort mécanique plus élevé et en utilisant électriques spéciaux et du personnel formé. Le but de la présente invention est avec un des outils de rendre possible une séparation simple et sûre du circuit de génération de courant pendant des travaux d'entretien, de maintenance ou de réparation sur les machines de travail de cette catégorie par du personnel non spécialement formé à cet effet. Le but de l'invention est atteint avec une machine de travail, notamment sous la forme d'un camion à benne ou d'un camion, ayant un entraînement diesel-électrique, dans laquelle au moins un générateur est ou peut être entraîné par au moins un moteur à combustion interne de la machine de travail, dans laquelle la génération de courant peut aussi être interrompue de manière fiable et sûre, lorsque le moteur à combustion interne tourne, par interruption du circuit d'excitation du générateur à l'aide d'un coupe- circuit. Le champ magnétique du générateur est atténué ou réduit par l'interruption du courant d'excitation. Par conséquence, le générateur ne génère plus d'énergie électrique bien que la puissance mécanique à l'entrée soit inchangée ; idéalement, le générateur est sans énergie à la sortie. Un réglage, un désaccouplement ou même un arrêt 5 du moteur à combustion interne n'est pas nécessaire. Par la solution selon l'invention, il est assuré qu'aucune haute tension n'est transmise malgré un moteur à combustion interne en fonctionnement. Les coupe-circuits pour arrêter la génération de tension elle-même sont tous 10 disposés dans des circuits de basse tension. Selon différents modes de réalisation de l'invention, la machine de travail peut aussi avoir une ou plusieurs des caractéristiques ci-après considérées isolément ou en différentes combinaisons. 15 Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un coupe-circuit est disposé dans l'alimentation en tension du circuit d'excitation. Le circuit d'excitation est alimenté typiquement par une source de tension de 24 V. Le circuit d'excitation peut être interrompu d'une 20 manière simple en interrompant la ligne d'alimentation en tension. Selon un autre mode de réalisation préféré, le circuit d'excitation est également interrompu d'une manière sûre, en interrompant la ligne d'alimentation des 25 signaux de commande. Ainsi, selon ce mode de réalisation, un coupe-circuit est disposé dans la ligne d'alimentation pour les signaux de commande pour commander le courant d'excitation. Une combinaison de ces deux modes de réalisation est 30 généralement aussi possible. Ainsi, un coupe-circuit peut être disposé dans l'alimentation en tension et un autre coupe-circuit dans la ligne d'alimentation pour les signaux de commande, qui est en parallèle à la première. Idéalement, les coupe-circuits sont reliés l'un à l'autre 35 de façon que, lors d'un actionnement manuel de l'un des deux coupe-circuits, l'autre est actionné automatiquement. Une autre solution préféré de l'invention comprend un coupe-circuit disposé dans la ligne d'alimentation du circuit d'excitation vers le générateur. Un arrêt sûr de l'alimentation électrique de la machine de travail est également possible par ce type d'interruption malgré un moteur à combustion interne continuant à tourner. De manière particulièrement avantageuse, le coupe-circuit respectif peut être sécurisé par un verrou. Par cela, on peut assurer que seul du personnel ayant mission d'effectuer des travaux de maintenance ou de réparation - même s'il n'a pas été spécialement formé comme électricien de haute tension - peut interrompre la génération de courant. Comme déjà indiqué plus haut avec un autre exemple, 15 un ou plusieurs coupe-circuit peuvent être disposés en une position de la machine de travail accessible de l'extérieur. Ainsi, un coupe-circuit peut être disposé par exemple proche des moteurs d'entraînement électriques. De 20 cette manière, le personnel peut actionner le coupe-circuit dans l'environnement direct des composants électriques et ainsi dans la zone dans laquelle les travaux de maintenance et d'entretien ou de réparation doivent être effectués. 25 Selon une alternative ou de manière additionnelle, un coupe-circuit peut être disposé dans un boîtier de commutateurs à basse tension, qui est situé dans la zone d'accès pour maintenance et entretien dans la partie frontale de la machine de travail. Un tel coupe-circuit 30 peut également être disposé ailleurs dans la zone d'accès pour maintenance et entretien dans la partie frontale de la machine de travail. Selon une autre alternative, un coupe-circuit peut être disposé sur le plateau supérieur de la machine de travail, de préférence dans la zone de la 35 cabine de l'opérateur ou dans la cabine même de l'opérateur. Le fait de placer des coupe-circuits rend possible d'arrêter de manière sûre les parties conductrices d'énergie électrique sans avoir besoin d'ouvrir des boîtiers ou armoires de commutation pour couper des composants à haute tension. L'ouverture de tels boîtiers ne serait possible que par du personnel spécialement formé à cet effet en raison de la haute tension, mais un tel personnel n'est pas tout de suite disponible dans le secteur minier ou sur des sites de construction. Enfin, mais sans limiter les exemples de réalisation, la benne de la machine de travail peut être utilisée comme une grue supplémentaire avec coupure sûre de la génération d'énergie pour des travaux de maintenance et/ou de l'entretien, de façon que des composants électroniques de la génération de courant puissent être soulevés de préférence à l'aide de la benne et remplacés. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention sont décrits à l'aide du mode de réalisation représenté dans les dessins où - la figure 1 est une vue en perspective d'un camion selon la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique de l'entraînement selon la présente invention, et - la figures 3 à 5 sont différentes représentations 25 de l'entraînement avec différentes possibilités de solution pour disposer un coupe-circuit selon la solution de la présente invention. Un camion à benne 10 est représenté sur la figure 1. Il s'agit ici de ce que l'on appelle un gros camion à 30 benne tel qu'il est utilisé dans des mines de minerai. Des roues avant 14 et des roues arrière 16, entraînées par des moteurs électriques non représentés en davantage de détails sur la figure 1, sont montées sur un châssis rigide. Les roues arrière 16 sont dessinées avec des pneus 35 doubles (voir figure 2). Une benne 18 est montée en pivotement sur le châssis et peut être basculée par des vérins hydrauliques disposés des deux côtés du véhicule. Le véhicule 10 est délimité par un pare-chocs 22 dans la zone du véhicule à l'avant dans la direction de déplacement. Un module de radiateur 24 est agencé au-dessus du pare-chocs 22. Un plateau supérieur 26 s'étend sur la largeur du camion à benne 10 encore au-dessus du module de radiateur 24. Une cabine de conducteur ou d'opérateur 28 est agencée sur un côté du plateau supérieur 26. Dans le mode de réalisation représenté ici, la cabine de conducteur 28 est disposée sur le côté du plateau supérieur 26 qui est à gauche dans la direction de déplacement. La cabine de l'opérateur est ainsi disposée au-dessus de la roue avant gauche 14. Le camion à benne 10 comprend une motorisation diesel-électrique qui est représentée sur la vue schématique détaillée de la figure 2. La motorisation comprend un moteur diesel 40 dans la zone des roues avant 14 sous le plateau supérieur 26 et la cabine de conducteur 28. Le moteur à combustion interne 40 entraîne un générateur 60 mécaniquement pour engendrer l'énergie électrique nécessaire pour la propulsion électrique. Deux moteurs à courant alternatif 80 qui sont intégrés à gauche et à droite dans l'axe des roues arrière 16, servent comme moyens d'entraînement. L'utilisation de différents moteurs par côté de véhicule pour les roues arrière 16 optimise les virages et les manoeuvres puisque des vitesses différentes peuvent être sélectionnées pour les roues motrices. Une électronique de puissance 100 avec les composants de puissance nécessaires tels des convertisseurs de fréquence etc., est disponible pour la commande et la régulation des moteurs électriques 80 et du générateur 60. Dans le camion-benne de la présente invention, un nombre de consommateurs secondaires du camion ne sont pas entraînés électriquement par l'énergie engendrée par le générateur 60 mais sont alimentés, à la place, de manière hydraulique. A cette fin, il est rendu possible, par un boîtier de transfert de pompe 50 qui est monté directement sur le moteur 40, qu'une petite partie de la puissance de sortie du moteur soit déviée et soit utilisée pour l'entraînement des consommateurs secondaires. Cette petite 5 partie de la puissance de sortie du moteur est prise par les entraînements secondaires (PTO) 51 et 52 et est fournie de manière non représentée ici en davantage de détails, aux consommateurs hydrauliques. Selon une alternative, le boîtier de transfert de pompe 50 peut 10 également être branché au générateur 60 ou pourrait être une composante du générateur 60. Le générateur 60 utilisé dans la présente invention, est un générateur synchrone séparément excité. A cette fin, une bobine d'excitation 62 est intégrée dans le 15 générateur 60 de manière connue en soi et est alimentée par un circuit d'excitation 64. Le circuit d'excitation 64 est branché à une ligne d'alimentation 66 pour les signaux de commande pour commander la tension d'excitation. Il est branché via un boîtier de commutation à une alimentation 20 de tension 68 du circuit d'excitation. Différents modes de réalisation de l'invention sont représentés sur les figures 3 à 5. Dans le mode de réalisation selon la figure 3, un coupe-circuit 90 est disposé dans l'alimentation en 25 tension du circuit d'excitation. L'alimentation en énergie pour le circuit d'excitation peut ainsi être interrompue en actionnant le coupe-circuit. La génération d'énergie par le générateur 60 est ainsi effectivement et de manière sûre interrompue. 30 Dans le mode de réalisation selon la figure 4, un agencement différent alternatif d'un coupe-circuit 92 est montré. Il est agencé dans une ligne d'alimentation 66 pour les signaux de commande pour commander la tension d'excitation. Un commutateur indirect 94 disposé dans la 35 ligne d'alimentation de tension du circuit d'excitation est actionné de manière supplémentaire par le coupe-circuit 92. Selon une alternative, le commutateur indirect 94 peut également être configuré comme commutateur manuel de façon que les deux, c'est-à-dire la ligne d'alimentation 66 des signaux de commande du circuit d'excitation 64 et l'alimentation en tension 68 du circuit 5 d'excitation 64, peuvent être interrompues manuellement. Enfin, un troisième mode de réalisation est représenté sur la figure 5 où un coupe-circuit 96 est disposé dans la ligne d'alimentation 64 qui s'étend entre l'électronique de commande 100 et le générateur 60. 10 Sur la figure 1, trois positions différentes sont indiquées dans la zone du camion 10 où le coupe-circuit peut être disposé de manière particulièrement avantageuse puisque là il peut être actionné de manière facilement accessible par le personnel opérateur. Une première 15 position préférée dans la zone du camion 10 est référencée 110. Le coupe-circuit est disposé ici proche des moteurs électriques 80 et de l'électronique de commande 100 non représentée en davantage de détails sur la figure 1. Dans cette position, le personnel opérateur peut actionner le 20 coupe-circuit directement avant le début des travaux de maintenance ou de réparation. Une autre position préférée se trouve en 112 dans la zone d'un boîtier de commutation pour des commutateurs de basse tension - non représentés en davantage de détails - 25 qui est disposé à l'accès pour la maintenance et l'entretien dans la zone avant de la machine de travail. Enfin, un agencement préféré du coupe-circuit sur le plateau supérieur 26 du camion à benne 10 se trouve en 114 près de la cabine d'opérateur 28. 30 Une caractéristique particulière de l'invention est qu'une opération de basculement peut être effectuée grâce au fonctionnement du moteur à combustion interne même avec une interruption sûre de l'alimentation en énergie électrique. Le basculement peut être utilisé facilement 35 pour des tâches autres qu'initialement prévues telles que celle d'une grue auxiliaire. Quelques composantes de machine peuvent être soulevées par le mouvement de basculement. Par exemple, quelques composants électroniques préalablement mis hors tension, peuvent être soulevés du châssis par le basculement et peuvent être remplacés facilement pendant la maintenance ou l'entretien. REVENDICATIONS1. Machine de travail, notamment sous la forme d' un camion à benne (10) ou d' un camion, ayant un entraînement diesel-électrique, dans laquelle au moins un générateur (60) est ou peut être entraîné par au moins un moteur à combustion interne (40) de la machine de travail, caractérisée en ce que la génération de courant peut aussi être interrompue de manière fiable, lorsque le moteur à combustion interne tourne, par interruption du circuit d' excitation à l' aide d'un coupe-circuit (90) . 2. Machine de travail selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (90) est disposé dans l' alimentation en tension du circuit d' excitation. 3. Machine de travail selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (92) e s t di sposé dans la ligne 20 d' alimentation (66) pour 1 es signaux de commande pour commander le courant d' excitation. 4. Machine de travail selon la revendication 3, caractérisée en ce que le coupe-circuit (90) dans l' alimentation en tension et le coupe-circuit (92) dans 25 la ligne d' alimentation pour les signaux de commande sont reliés l'un à l' autre de façon que, lors d'un actionnement manuel de l' un des deux coupe-circuits, l' autre est actionné automatiquement. 5. Machine de travail selon l'une des 30 revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (96) est disposé dans la ligne d'alimentation (64) du circuit d' excitation vers le générateur (60) . 6. Machine de travail selon 1' une des 35 revendications précédentes, caractérisée en ce que le coupe-circuit respectif (90) peut être sécurisé par un verrou. 7. Machine de travail selon 1 ' une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs coupe-circuits (90, 92) sont disposés en une position de la machine de travail accessible de l' extérieur. 8. Machine de travail selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (90) est disposé proche des moteurs d' entraînement électriques (80) . 9. Machine de travail selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (90) est disposé dans 1 a zone d' accès pour maintenance et entretien dans la partie frontale de la machine de travail (10) . 10. Machi ne de travail selon l' une des 15 revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'un coupe-circuit (90) est disposé dans un boîtier de commutateurs basse tension. 11. Machi ne de travail selon l' une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce qu'un coupe- 20 circuit (90) est disposé sur le plateau supérieur (26) de la machine de travail, de préférence dans la zone de la cabine de l' opérateur (28) . 12. Machine de travail selon l' une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la 25 benne (18) peut être utilisée comme une grue supplémentaire avec coupure sûre de la génération d' énergie pour des travaux de maintenance et/ou de l' entretien, de façon que des composants électroniques de la génération de courant puissent être soulevés de 30 préférence à l' aide de la benne et remplacés.