Brevet FR3016176A1 — publié le 20150710

i La présente invention a pour objet une aspiratrice excavatrice équipée d'organes de pompage de déchets et de gravats. Un tel engin de travaux publics est classiquement constitué par un véhicule porteur équipé d'un moteur à combustion interne sur le-5 quel sont montés un compartiment machine équipé d'organes de pompage de déchets et de gravats ainsi qu'une cuve subdivisée en un compartiment filtre adjacent au compartiment machine dans lequel est montée une garniture filtrante comportant une série de filtres à poussière, et en un compartiment de stockage des déchets et des gravats aspirés situé à l'arrière 10 du véhicule porteur et équipé à sa partie arrière d'un bras aspirateur articulé relié à un circuit d'aspiration branché sur le côté aspiration des organes de pompage. Il est à noter que dans le cadre de cette description, les termes avant et arrière doivent être compris dans le sens allant de la ca15 bine du conducteur du véhicule porteur vers le bras aspirateur articulé. La cuve d'une telle aspiratrice excavatrice peut basculer transversalement autour d'un axe de basculement horizontal essentiellement parallèle à son axe longitudinal médian entre d'une part une position redressée ou position de travail dans laquelle des déchets et des 20 gravats peuvent être aspirés et transférés dans le compartiment de stockage et d'autre part une position basculée ou position de vidange. Les aspiratrices excavatrices du type susmentionné peuvent avantageusement être utilisées dans le cadre de nombreuses activités telles que le creusement de tranchées sur routes ou dans des zones ur- 25 baines sans risque de détérioration des canalisations souterraines, ou pour aspirer des gravats sur des terrasses ou en partie haute de bâtiments, ou encore pour effectuer des opérations de déneigement. Les organes de pompage de déchets et de gravats équipant le compartiment machine des aspiratrices excavatrices actuellement dis- 30 ponibles sur le marché sont constitués soit par plusieurs ventilateurs montés en série dont les dépressions s'ajoutent soit par plusieurs pompes à vide de débit moindre montées en parallèle. De tels organes de pompage présentent l'inconvénient de nécessiter de nombreuses tuyauteries et changements de direction qui en- traînent d'importantes pertes de charge et par suite diminuent notablement le rendement global du système. Pour remédier à cet inconvénient, on a eu l'idée conformément à l'invention, de remplacer les organes de pompage de déchets et de gravats classiques par une pompe aspirante unique de grande puissance générant un fort débit et une grande différence de pression entre ses orifices d'aspiration et de refoulement. Une telle pompe qui correspond à une pompe centrifuge multi-étages à plusieurs aubes d'un débit supérieur à 22.000 m3/h et 10 d'une dépression supérieure à 25.000 Pascal présente un très important moment d'inertie. Il est à noter, que, en fonction des besoins, il est possible, en augmentant le nombre d'étages de la pompe de générer des différences de pression plus importantes. 15 Toutefois, la grande puissance et la vitesse de rotation très élevée de telles pompes aspirantes rendent très difficile leur mise en marche et les différentes solutions techniques qui ont été proposées à ce jour pour résoudre ce problème ne sont pas compatibles avec les exigences auxquelles doivent satisfaire des systèmes embarqués sur les véhi- 20 cules porteurs d'aspiratrices excavatrices du type susmentionné. En effet, le démarrage d'une telle pompe par le moteur du véhicule porteur aurait pour résultat de faire caler ce moteur ou d'endommager le système d'entrainement de la pompe. Pour remédier à ces inconvénients, il est proposé confor- 25 mément à l'invention d'adjoindre à la pompe aspirante unique constitutive des organes de pompage des déchets et des gravats des moyens d'entrainement de l'arbre de rotation de cette pompe aspirante comportant d'une part des organes d'entraînement hydrauliques et d'autre part des organes d'entrainement mécaniques actionnés à partir du moteur du véhi- 30 cule porteur ainsi que des organes d'embrayage permettant d'accoupler et de désaccoupler sélectivement et automatiquement ces organes d'entrainement et l'arbre de rotation de la pompe aspirante dans des conditions de vitesse maitrisées. Selon l'invention, l'arbre de rotation de la pompe aspirante 35 est ainsi entrainé par les organes d'entrainement hydrauliques entre son démarrage et l'atteinte d'une vitesse de seuil prédéfinie puis par les organes d'entrainement mécaniques jusqu'à une vitesse maximum permettant d'obtenir le débit de travail souhaité. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'entrainement hydrauliques sont constitués par un moteur hydraulique ou lanceur alimenté en huile par une pompe de démarrage et coopérant avec un ensemble de poulies de liaison d'axes parallèles pouvant être entraînées par ce lanceur par l'intermédiaire de courroies de liaison. L'une de ces poulies de liaison ou poulie de démarrage est montée sur l'arbre de rotation du lanceur par l'intermédiaire d'un embrayage de démarrage faisant partie intégrante des organes d'embrayage et permettant son accouplement ou son désaccouplement tandis qu'une autre de ces poulies de liaison ou poulie d'entrainement est solidaire de l'arbre de rotation de la pompe aspirante. Selon l'invention, l'ensemble de poulies de liaison comporte également avantageusement une poulie de mesure équipée d'un capteur de mesure permettant de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe aspirante. Il est à noter que la pompe de démarrage est de préférence 20 flasquée à l'arrière de la boite de vitesse du véhicule porteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'entrainement mécaniques comportent une boite de coupure montée sur l'arbre de transmission du véhicule porteur entre la boite de vitesse de ce véhicule et le pont arrière de celui-ci. 25 Cette boite de coupure comporte un arbre de transfert per- mettant à l'arbre de transmission du véhicule porteur d'entrainer en rotation, après désaccouplement du pont arrière, un arbre de renvoi sur lequel est montée une poulie de renvoi de l'ensemble de poulies de liaison. Cet arbre de renvoi est monté sur l'arbre de transfert de la 30 boite de coupure par l'intermédiaire d'un embrayage faisant lui-aussi partie intégrante des organes d'embrayage et permettant son accouplement ou son désaccouplement. Par suite, lorsque l'arbre de renvoi est accouplé à l'arbre de transmission du véhicule porteur par l'intermédiaire de l'arbre de transfert 35 de la boite de coupure, la poulie de renvoi entraine l'arbre de rotation de la pompe aspirante par l'intermédiaire de la poulie d'entrainement qui est solidaire de cet arbre et d'une courroie de liaison montée entre ces deux poulies. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'entrainement de l'arbre de rotation de la pompe aspirante comportent un capteur de vitesse monté sur le véhicule porteur et permettant de mesurer en permanence de façon indirecte la vitesse de rotation de l'arbre de transfert de la boite de coupure lorsque celui-ci tourne. Selon l'invention, les moyens d'entrainement de l'arbre de rotation de la pompe aspirante comprennent ainsi deux capteurs, à savoir un capteur de mesure qui permet de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe aspirante et un capteur de vitesse permettant de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre de transfert de la boite de coupure. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens d'entrainement de l'arbre de rotation de la pompe aspirante comprennent également une unité de commande électronique permettant de désaccoupler la poulie de démarrage et le lanceur et d'accoupler l'arbre de renvoi et l'arbre de transfert lorsque les vitesses mesurées par ces deux capteurs sont situées dans une plage prédéfinie autour de la vitesse de seuil. Cette vitesse de seuil peut avantageusement être de l'ordre de 1.500 tours/min. Cette caractéristique permet donc de garantir la synchroni- sation de la vitesse de l'arbre de rotation de la pompe aspirante et de la vitesse de l'arbre de transfert de la boite de coupure lors de la commutation de l'entrainement de cette pompe aspirante entre les organes d'entrainement hydrauliques et les organes d'entrainement mécaniques. Par ailleurs, il est à noter que lorsque l'arbre de rotation de la pompe aspirante est entrainé à grande vitesse mais que le bras aspirateur articulé est au repos, (c'est-à-dire n'aspire pas des déchets et des gravats) et donc lorsque cette pompe ne génère pas une différence de pression importante entre ses orifices d'aspiration et de refoulement, la puissance consommée est maximum et entraine des risques de faire caler le moteur du véhicule porteur ou d'endommager le système d'entrainement de la pompe. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention permettant de remédier à cet inconvénient, l'unité de commande électro- nique coopère avec des détecteurs de mesure de la dépression dans la cuve, de la pression atmosphérique et de la température ambiante pour limiter la vitesse de rotation de la pompe aspirante lorsque la différence de pression entre les orifices d'aspiration et de refoulement de cette pompe atteint une valeur critique. Cette caractéristique permet ainsi de diminuer la vitesse du moteur du véhicule porteur en présence de faibles différences de pression, donc d' « écrêter » la puissance maximum du système pour éviter de faire caler ce moteur ou d'endommager le système d'entrainement de la pompe. Cette caractéristique selon laquelle on limite la puissance 15 de la pompe aspirante permet de réduire d'environ 25 % la puissance maximum consommée. Les caractéristiques de l'aspiratrice excavatrice équipée d'organes de pompage des déchets et des gravats qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non 20 limitatifs annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective schématique représentant la pompe aspirante ainsi que le moteur hydraulique susceptible d'entrainer cette pompe aspirante, - la figure 2 est un schéma représentant les organes d'entrainement mé- 25 caniques actionnés à partir du moteur du véhicule porteur. Selon la figure 1, la pompe aspirante 1 est entrainée à faible vitesse de rotation, c'est-à-dire entre son démarrage et une vitesse de seuil prédéfinie par un moteur hydraulique ou lanceur 2. Selon la figure 2, ce lanceur 2 est alimenté en huile par une 30 pompe de démarrage 3 flasquée à l'arrière de la boite de vitesses 4 du véhicule porteur 5 qui est représentée schématiquement sur cette figure. Selon la figure 1, le lanceur 2 peut entrainer l'arbre de rotation 6 de la pompe aspirante 1 par l'intermédiaire d'un ensemble de poulies de liaison et de courroies de liaison 7 et 8. Cet ensemble de poulies de liaison comprend plus précisément quatre poulies, à savoir une poulie de démarrage 9, une poulie de renvoi 10, une poulie de mesure 11 et une poulie d'entrainement 12. La poulie de démarrage 9 est montée sur l'arbre de rotation 5 du lanceur 2 par l'intermédiaire d'un embrayage de démarrage 13 permettant son accouplement ou son désaccouplement avec cet arbre. La poulie d'entrainement 12 est solidaire de l'arbre de rotation 6 de la pompe aspirante 1. La poulie de mesure 11 est équipée d'un capteur de mesure 10 14 qui permet de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre 6 de la pompe aspirante 1. La fonction de la poulie de renvoi 10 sera décrite plus en détail dans la suite de cet exposé. Lorsque le lanceur 2 est entrainé en rotation et que la pou- 15 lie de démarrage est accouplée à l'arbre de ce lanceur par l'embrayage 13, la rotation de la poulie de démarrage 9 entraine la rotation de la poulie de renvoi 10 par l'intermédiaire des courroies 7 et la rotation de la poulie de renvoi 10 entraine par l'intermédiaire des courroies 8 la rotation de la poulie de mesure 11 et de la poulie d'entrainement 12 solidaire de l'arbre 20 de rotation 6 de la pompe d'aspiration 1. Lorsque l'arbre de rotation 6 de cette pompe d'aspiration 1 a atteint la vitesse de seuil, l'embrayage 13 désaccouple la poulie de démarrage 9 du lanceur 2 de sorte que la pompe aspirante 1 soit entrainée par des organes d'entrainement mécaniques à partir du moteur 15 du vé- 25 hicule porteur 5. Selon la figure 2, ces organes d'entrainement mécaniques comportent essentiellement une boite de coupure 16 montée sur l'arbre de transmission 17 du véhicule porteur 5 entre la boite de vitesse 4 de ce véhicule et le pont arrière 18 de celui-ci. 30 La boite de coupure 16 comporte un arbre de transfert 19 qui, après désaccouplement du pont arrière 18 du véhicule porteur 5 est entrainé par l'arbre de transmission 17 de ce véhicule. Comme représenté sur la figure 2, l'arbre de transfert 19 de la boite de coupure 16 entraine en rotation un arbre de renvoi 20 sur le- quel est montée la poulie de renvoi 10 de l'ensemble de poulies de liaison représentées sur la figure 1. Un embrayage 21 permet l'accouplement ou le désaccouplement de l'arbre de renvoi 20 et de l'arbre de transfert 19 de la boite de 5 coupure 16. Selon les figures 1 et 2, le moteur 15 du véhicule porteur 5 permet ainsi après accouplement de l'arbre de transfert 19 et de l'arbre de renvoi 20 l'entrainement mécanique de l'arbre de rotation 6 de la pompe aspirante 1 par l'intermédiaire de la poulie de renvoi 10 qui entraine la 10 poulie d'entrainement 12 solidaire de l'arbre de rotation 6 de cette pompe aspirante par l'intermédiaire des courroies 8. Selon la figure 2, les organes d'entrainement de l'arbre de rotation 6 de la pompe aspirante 1 comportent en outre un capteur de vitesse 22 qui permet de mesurer en permanence et de façon indirecte la 15 vitesse de rotation de l'arbre de transfert 19 de la boite de coupure 16 lorsque celui-ci tourne. Une unité de commande électronique non représentée sur les figures permet de désaccoupler la poulie de démarrage 9 et le lanceur 2 et d'accoupler l'arbre de renvoi 20 et l'arbre de transfert 19 de la boite de 20 coupure 16 en actionnant les embrayages 13 et 21 lorsque les vitesses de rotation mesurées par le capteur de mesure 14 et par le capteur de vitesse 22 sont synchronisés et atteignent la vitesse de seuil de sorte que la pompe aspirante 1 puisse être entrainée à partir du moteur 15 du véhicule porteur 5. 25 NOMENCLATURE 1 Pompe aspirante 2 Moteur hydraulique ou lanceur 3 Pompe de démarrage 4 Boite de vitesse 5 Véhicule porteur 6 Arbre de rotation 7 Courroies 8 Courroies 9 Poulie de démarrage 10 Poulie de renvoi 11 Poulie de mesure 12 Poulie d'entrainement 13 Embrayage de démarrage 14 Capteur de mesure 15 Moteur du véhicule porteur 16 Boite de coupure 17 Arbre de transmission 18 Pont arrière 19 Arbre de transfert 20 Arbre de renvoi 21 Embrayage 22 Capteur de vitesse REVENDICATIONS1°) Aspiratrice excavatrice constituée par un véhicule porteur (5) équipé d'un moteur à combustion interne (15) sur lequel sont montés un compartiment machine équipé d'organes de pompage de déchets et de gravats ainsi qu'une cuve subdivisée en un compartiment filtre adjacent au compartiment machine dans lequel est montée une garniture filtrante et en un compartiment de stockage des déchets et des gravats aspirés situé à l'arrière du véhicule porteur (5) et équipé à sa partie arrière d'un bras aspirateur articulé relié à un circuit d'aspiration branché sur le côté aspira- tion des organes de pompage, cette cuve pouvant basculer transversalement autour d'un axe de basculement horizontal essentiellement parallèle à son axe longitudinal médian entre d'une part une position redressée ou position de travail dans laquelle les déchets et les gravats peuvent être aspirés et transférés dans le compartiment de stoc- kage, et d'autre part une position basculée ou position de vidange, caractérisée en ce que les organes de pompage des déchets et des gravats sont constitués par une pompe aspirante unique de grande puissance (1) générant un fort débit et une grande différence de pression entre ses orifices d'aspiration et de refoulement, et par des moyens d'entrainement de l'arbre de rotation (6) de cette pompe aspirante (1) comportant d'une part des organes d'entrainement hydrauliques et d'autre part des organes d'entrainement mécaniques actionnés à partir du moteur (15) du véhicule porteur (5), ainsi que des organes d'embrayage permettant d'accoupler et de désaccoupler sélectivement et automatiquement ces organes d'entrainement et l'arbre de rotation (6) de la pompe aspirante (1) dans des conditions de vitesse maitrisées de sorte que l'arbre de rotation (6) de la pompe aspirante (1) soit entrainé par les organes d'entrainement hydrauliques entre son démarrage et l'atteinte d'une vitesse de seuil prédéfinie puis par les organes d'entrainement mécaniques jusqu'à sa vitesse de travail. 2°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'aspiration pour un débit supérieur à 22.000 m3/h à une dépression su-35 périeure à 25.000 Pascal est effectuée par une pompe unique.3°) Aspiratrice excavatrice conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les organes d'entrainement hydrauliques sont constitués par un moteur hydraulique ou lanceur (2) alimenté en huile par une pompe de démarrage (3) de préférence flasquée à l'arrière de la boite de vitesse (4) du véhicule porteur (5) coopérant avec un ensemble de poulies de liaison (9, 10, 11, 12) d'axes parallèles pouvant être entrainées par ce lanceur (2) par l'intermédiaire de courroies de liaison (7, 8) et dont l'une de ces poulies de liaison ou poulie de démarrage (9) est montée sur l'arbre de rotation du lanceur (2) par l'intermédiaire d'un embrayage de démarrage (13) permettant son accouplement ou son désaccouplement, tandis qu'une autre poulie de liaison ou poulie d'entrainement (12) est solidaire de l'arbre de rotation (6) de la pompe aspirante (1). 4°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que l'ensemble de poulies de liaison (9, 10, 11, 12) comporte une poulie de 20 mesure (11) équipée d'un capteur de mesure (14) permettant de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe aspirante (1). 5°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que 25 les organes d'entrainement mécaniques comportent une boite de coupure (16) montée sur l'arbre de transmission (17) du véhicule porteur (5) entre la boite de vitesse (4) de ce véhicule (5) et le pont arrière (18) de celui-ci et permettant à l'arbre de transmission (17) du véhicule porteur (5), après désaccouplement du pont arrière (18) d'entrainer en rotation par 30 l'intermédiaire d'un arbre de transfert (19) un arbre de renvoi (20) sur lequel est montée une poulie de renvoi (10) de 1"ensemble de poulies de liaison. 6°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 5, 35 caractérisée en ce quel'arbre de renvoi (20) est monté sur l'arbre de transfert (19) de la boite de coupure (16) par l'intermédiaire d'un embrayage (21) permettant son accouplement ou son désaccouplement. 7°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'entrainement de l'arbre de rotation (6) de la pompe aspirante (1) comportent un capteur de vitesse (22) permettant de mesurer en permanence de façon indirecte la vitesse de rotation de l'arbre de transfert 10 (19) de la boite de coupure (16) lorsque celui-ci tourne. 8°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'entrainement de l'arbre de rotation (6) de la pompe aspirante 15 ( 1 ) comprennent une unité de commande électronique permettant de désaccoupler la poulie de démarrage (9) et le lanceur (2) et d'accoupler l'arbre de renvoi (20) et l'arbre de transfert (19) lorsque les vitesses mesurées par le capteur de mesure (14) et par le capteur de vitesse (22) sont situées dans une plage prédéfinie autour de la vitesse de seuil. 20 9°) Aspiratrice excavatrice conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que l'unité de commande électronique coopère avec des détecteurs de mesure de la dépression dans la cuve, de la pression atmosphérique et de la tem- 25 pérature ambiante pour limiter la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe aspirante (1) lorsque la différence de pression entre les orifices d'aspiration et de refoulement de cette pompe atteint une valeur critique.