Brevet FR3025191A1 — publié le 20160304

La présente invention concerne un dispositif de sécurité anti chute pour cabine d'ascenseur. Comme dans tout système d'ascenseur, la cabine est reliée par une attache à deux câbles : - un câble-moteur qui assure la montée et la descente de la cabine, - un câble de retenue relié lui-même à un contrepoids lequel permet de compenser la masse à vide de la cabine et ainsi réduire les efforts de traction sur le câble-moteur. La masse du contrepoids est ajustable à la masse de l'ensemble de la cabine et aux éléments mécaniques mobiles solidaires de celle-ci. Généralement composé d'une plaque d'acier, le contrepoids circule entre la cabine et la paroi de la cage d'ascenseur. Cette plaque d'acier est guidée par des rails mais reste cependant un danger potentiel pour les intervenants en cas d'entretien ou réparation du fait de son accessibilité. Par ailleurs, l'espace occupé par le mécanisme du contrepoids augmente d'autant les dimensions de la cage dans les immeubles. La proposition d'intégrer ce contrepoids - appelé ci-dessous « contrepoids tubulaire » - dans une gaine également tubulaire apporte les avantages suivants : 2) - Supprimer tout risque accidentel relatif au contrepoids du fait que celui-ci est rendu inaccessible, 1) - supprimer l'espace occupé par le mécanisme du contrepoids et donc réduire d'autant les dimensions de la cage, 3) - inclure le dispositif du « contrepoids tubulaire » dans un système anti chute de la cabine, objet de la présente invention, et accroître ainsi la sécurité des utilisateurs. Le dispositif selon l'invention est composé de deux éléments principaux : - une gaine tubulaire rectiligne fixe (12) fermée à son extrémité basse par un bouchon (17). Le bouchon (18) situé à son extrémité haute est percé en son centre pour permettre le passage du câble de retenue (3) et éventuellement le guider. - un « contrepoids tubulaire », lui-même constitué d'un tube en acier (7), de deux bagues de guidage haute (13) et basse (13b) ainsi que deux joints souples (11) et (16) centrés et pris entre les bagues et le tube. Ces cinq composants sont rendus solidaires par l'intermédiaire de deux colliers d'arrêt (14) et (15). Le collier d'arrêt bas (15) reprend tous les efforts de traction du câble de retenue (3) sur le ledit « contrepoids tubulaire ». L'ensemble ainsi constitué forme un système mobile en translation le long du câble de 3025191 2 traction (3) mais cette translation est limitée par les deux colliers d'arrêt (14) et (15). Ce degré de liberté est nécessaire au libre écrasement des joints souples est donc aux fonctions de freinage et blocage du contrepoids lors de la chute de la cabine. Le tube (7) du contrepoids contient des masses d'ajustement (10) et (10b) permettant 5 d'adapter au plus 'près la masse dudit contrepoids à la masse à vide de la cabine. La grenaille de plomb (10) permet de réduire la longueur du tube mais aussi d'adapter les dimensions dudit tube - diamètre et longueur - au plus près des performances requises en effet de laminage de l'air dans la zone (C). Ledit tube (7) est obturé à ses extrémités par deux platines (8) et (9) qui servent d'appui et de centrage aux joints souples (11) et 10 (16). Ces joints souples sont sollicités en compression par l'intermédiaire des deux bagues de guidage (13) et (13b). Leur compression se traduit par un gonflement de leur diamètre extérieur. La forme et la dureté shore des joints sont adaptées pour obtenir sous charge l'effet de gonflement escompté contribuant soit au freinage soit au blocage en 15 translation du contrepoids tels que décrits ci-dessous. Alors que le gonflement sous charge du joint supérieur (16) ne fait qu'augmenter l'effet de laminage de l'air en n'atteignant pas le diamètre intérieur [D] de la gaine, ce qui se traduit par un freinage du contrepoids, le gonflement du joint inférieur (11) atteint ce diamètre [D] donc obstrue le passage de l'air entre les deux chambres (A) et (B) ce qui se traduit par le blocage du 20 contrepoids en position. Les deux bagues (13) et (13b) situées aux extrémités du « contrepoids tubulaire » sont identiques. Leur montage est inversé pour remplir les mêmes fonctions de centrage et de laminage de l'air en montée comme en descente dudit contrepoids. Elles comportent deux larges chanfreins (19) pour favoriser le guidage du tube (7) et des cannelures 25 circulaires (20) pour améliorer le centrage et l'écoulement laminaire de l'air dans la section tubulaire (C). Elles comportent des collerettes (17) et (18) qui servent au centrage des joints (11) et (16), cf. figure (6) - planche (3). Le principe d'action du dispositif qui fait l'objet de l'invention est le suivant : 3025191 3 - Ledit « contrepoids tubulaire » partage la gaine (12) en deux chambres remplies d'air (A) et (B) communicantes par la section tubulaire (C). L'air circulant librement d'une chambre vers l'autre dans les mouvements de montée et de descente de l'ascenseur est soumis à un laminage dans la section annulaire (C) le long du tube qui constitue ledit 5 contrepoids. Le laminage de l'air est régulé par les bagues de guidage. Ce laminage est accentué par les joints déformables suivant l'état du fonctionnement de l'ascenseur. - En fonctionnement normal de l'ascenseur, l'air est sensiblement à la même pression [p] dans les chambres (A) et (B) aux frottements près induits par son laminage dans la zone (C). Les joints souples (11) et (16) laissent librement passer cet air d'une 10 chambre vers l'autre. - En cas de dysfonctionnement mécanique ou de rupture du câble moteur (2) qui supporte la cabine d'ascenseur, la chute libre de la cabine entraine une traction accrue sur le câble de retenue (3) et donc une accélération ascensionnelle du contrepoids. Cette accélération se traduit par une surpression [P] de l'air dans la chambre supérieure (A) de 15 la gaine du fait de la difficulté de l'écoulement de l'air lié à sont passage forcé dans la section annulaire (C). Tiré par le câble de retenue (3), le contrepoids joue un rôle de piston dans la chambre (A). Cette surpression I P] se traduit par une compression sur la bague de guidage haute (13) et donc sur le joint (16) et sur le joint (11). - Cette surpression s'exerce à la fois sur la bague supérieure (13) et sur le piston 20 (21) situé dans le bouchon supérieur (18) de la gaine (12) qui en comprimant le joint souple (22) entraine l'obturation du passage d'air autour du câble de retenue (3). Cette obturation favorise la fermeture de la chambre (A) est sa mise en surpression [P] qui entraine la compression sur la bague (13). Sous la compression de ladite bague (13), le diamètre extérieur atteint par le joint 25 supérieur (16) reste légèrement inférieur au diamètre intérieur [D] de la gaine (12) et contribue à accroître le laminage de l'air en réduisant la section de passage ce qui augmente l'effet de surpression dans la chambre (A). Cette surpression accroît l'effet de pression sur le joint inférieur(11). Le diamètre extérieur de ce joint égale alors le diamètre intérieur [D] de la gaine (12) obstruant ainsi la section de passage de l'air dans 30 la zone (C). Cela se traduit dans un premier temps par un freinage puis par l'arrêt total du contrepoids dans sa course ascensionnelle stoppant ainsi la chute de la cabine. 3025191 4 Un clapet de pression réglable (25) permet d'éviter une surpression exagérée dans la chambre (A). Pour rétablir la situation après intervention sur l'origine de la chute, une soupape de décompression (26) est prévue sur le bouchon supérieur (18). Les principes physiques qui sont appliqués à « l'ascenseur à contrepoids tubulaire » 5 décrit par le détail ci-dessus sont universellement connus mais leur application à un dispositif anti chute pour ascenseur est spécifique. Le système d'arrêt de sécurité anti chute proposé pour un ascenseur peut s'appliquer au contrepoids de tout ascenseur mais également à un mécanisme anti crash pour un objet mobile circulant en enceinte fermée. Le dimensionnement peut être spécifique. 10 Outre l'aspect sécurité et le gain de place apporté par l'application d'un tel dispositif à tout ascenseur, l'ascenseur à « contrepoids tubulaire » présente également un intérêt particulier si l'on envisage l'effet «modularité» du système proposé. Par exemple, sur la base d'une masse type de 2000 N associée à une gaine de diamètre type de 120 mm, on peut envisager l'usage de modules de « contrepoids tubulaires » 15 permettant d'en multiplier le nombre en fonction de la masse à vide d'ascenseurs à forte capacité, La multiplicité de tels modules contribue à une sécurité accrue en cas de défaillance de l'un d'entre eux dès lors que le câble qui reprend chaque contrepoids est dimensionné pour reprendre tout ou partie de la charge, l'action anti chute du contrepoids tubulaire 20 par compression des joints reste inchangée. Cette multiplicité peut contribuer à réduire les dimensions des cages d'ascenseur. La modularité permet une rationalisation industrielle de la fabrication des contrepoids pour différents types d'ascenseurs et donc une mise en série des composants. Ces avantages sont simplement cités mais ne font pas partie des revendications 25 Les dessins annexés illustrent l'invention La figue (1), planche (1/4), représente l'ensemble du mécanisme de l'ascenseur. En référence à ce dessin, la cabine (1) tractée par le câble moteur (2) fixé à la cabine par la patte (21) est reliée au contrepoids par le câble de retenue (3) au moyen de poulies de 30 renvoi (5) fixées sur un bâti support (6). Le câble (3) passe au travers du bouchon supérieur (18) de la gaine de guidage (12) du contrepoids et vient reprendre la charge dudit contrepoids au moyen du collier d'arrêt (15). Ledit contrepoids partage le volume 3025191 5 interne de la gaine (12) en deux zones (A) et (B) communicantes par le conduit tubulaire (C). La gaine est obturée en partie basse par le bouchon (17) et fixée de point en point (a), (b), (c) à la structure du bâtiment. Dans la planche (2/4), les positions des éléments qui constituent le « contrepoids 5 tubulaire » sont représentées suivant l'état du fonctionnement de l'ascenseur. La figure (2), planche (2/4), représente l'état desdits composants en position d'utilisation normale de l'ascenseur et montre le passage libre de l'air entre les deux chambres (A) et (B) au travers du conduit tubulaire (C). La pression [p] est sensiblement identique dans les deux chambres. 10 La figure (3), planche (3/4), représente l'ensemble desdits composants soumis à la compression [P] due à la remontée accélérée du contrepoids. En référence à ce dessin, le joint (16) comprimé laisse encore passer l'air mais contribue à son laminage et donc au freinage du contrepoids. Par contre, la déformation du joint (11) sous cette compression obture le conduit tubulaire (C) et empêche tout passage 15 d'air vers la chambre (B). Le collier d'arrêt (14) reste en position ce qui indique le mouvement de tassement du contrepoids en butée sur le collier (15) sous l'effet de la surpression apparue dans la chambre (A). La figure (4), planche (3/4), représente le détail de la bague de guidage haute (13). En référence à ce dessin, cette bague pourvue des collerettes de centrage (17) et (18) est 20 en appui direct avec le tube du contrepoids par le biais de la platine (8). Cette version sans le joint (16) n'a pas été développée dans la description de l'invention mais ne préjuge en rien au bon fonctionnement du blocage du contrepoids par l'écrasement du joint (11). La coupe partielle permet de voir une des cannelures (20) et le large chanfrein d'entrée 25 (19). La figure (5), planche (3/4), représente la bague de guidage avec détail sur les cannelures arrondies (20) et le large chanfrein (19) ainsi que le passage restreint de l'air dans le conduit (C). La figure (6), planche (3/4), représente la version de la bague de guidage en appui 30 sur le joint (16). Cette version apporte une amélioration du dispositif anti chute en ce que l'écrasement du joint (16) favorise l'effet de surpression en réduisant la section de 3025191 6 passage de l'air dans le conduit (C) tel que représenté sur la figure (3), planche (2/4) et crée un effet de freinage du contrepoids préalable au blocage de celui-ci. Les figures (7) et (8), planche (3/4), montrent la possibilité de gain de surface (E) sur la section de la cage d'ascenseur (I) par la suppression du mécanisme du contrepoids 5 classique (N) et la disposition de la gaine de guidage (K) du contrepoids dans des zones inoccupées de la cage en bordure du mécanisme de guidage (M) de la cabine d'ascenseur (Q). En référence à la figure (8), un second dispositif de « contrepoids tubulaire » (J) peut être installé dans l'hypothèse d'un ascenseur de plus forte capacité. On peut ainsi observer le gain de place potentiel dans la cage. 10 La figure (9), planche (4/4), représente le bouchon (18) équipé du clapet de surpression (25), de la valve de décompression (26) et du piston (21) qui contient le joint souple (22). Le piston (21) est équipé d'un joint d'étanchéité torique (23). Ledit piston est retenu dans le corps du bouchon (18) par un anneau élastique (24). La figure (10), planche (4/4) montre l'état de compression du joint souple (22) sous 15 la pression [P] et l'obturation du passage d'air autour du câble de retenue (3). REVENDICATIONS1) Dispositif de sécurité anti chute relatif à un ascenseur mécanique caractérisé en ce que le contrepoids qui contribue à compenser la charge à vide de la cabine dudit ascenseur (1) est un tube (7) circulant dans une gaine également tubulaire et rectiligne fixe (12) fermée à son extrémité basse par un bouchon (17) ainsi qu'à son extrémité haute par un bouchon (18). 2) Dispositif selon la revendication (1) caractérisé en ce que la gaine (12) contenant le contrepoids présente de ce fait deux chambres remplies d'air (A) et (B) communiquant entre elles par une chambre annulaire (C) de grande longueur, située en périphérie du contrepoids. 40 3) Dispositif selon les revendications (1) et (2) caractérisé en ce que le bouchon (18) laissant passer en son centre le câble (3) qui soutient le contrepoids est équipé d'un piston (21) lequel agissant en compression sur un joint souple (22) assure l'étanchéité haute de la chambre (A). 4) Dispositif selon les revendications (1) et (2) caractérisé en ce que le tube (7) du 45 contrepoids nommé ci-dessous « contrepoids tubulaire » est d'une longueur et d'un diamètre significatifs pour créer un effet de laminage forcé de l'air dans la chambre [C] en cas d'accélération ascensionnelle incontrôlée du contrepoids, effet recherché pour amorcer une surpression [P] de l'air dans la chambre (A) 5) Dispositif selon la revendication (4) caractérisé en ce que le tube (7) est fermé à 20 ses extrémités par deux platines (8) et (9) pour recevoir des masses d'appoint (10b) ainsi que de la grenaille de plomb (10) permettant d'ajuster les dimensions en longueur et diamètre pour optimiser l'effet de laminage de l'air dans la zone [C] et obtenir au plus près la masse requise dans sa fonction. 6) Dispositif selon les revendications (4) et (5) caractérisé en ce que le tube (7) du 25 « contrepoids tubulaire » reçoit à ses extrémités deux joints (11) et (16) déformables en compression, lesquels joints sont centrés sur ledit tube (7) par les collerettes des platines (8) et (9) de fermeture dudit tube. 3025191 8 7) Dispositif selon les revendications (4) et (6) caractérisé par le fait que l'ensemble du « contrepoids tubulaire » constitué du tube (7) et des joints souples (11) et (16) reçoit à ses extrémités deux bagues de guidage (13) et (13b) lesquelles comportent des cannelures (20) et un large chanfrein (19) pour favoriser l'écoulement de l'air dans la 5 zone (C) et le guidage du contrepoids dans la gaine (12) ainsi que des collerettes (17) et (18) permettant le centrage desdits joints (11) et (16). 8) Dispositif selon les revendications (6) et (7) caractérisé en ce que la bague de guidage supérieure (13) prend appui sur le joint déformable (16) et entraine la déformation dudit joint dès l'apparition de la surpression [P] de l'air dans la chambre supérieure (A) de la gaine (12) sans que toutefois le diamètre extérieur atteint par le joint (16) sous cette surpression n'atteigne le diamètre intérieur de ladite gaine (12) ce qui réduit notablement le passage d'air dans la zone [C] et favorise le freinage de la cabine de l'ascenseur (1) dans sa chute. 9) Dispositif selon les revendications (6) et (7) caractérisé en ce que la bague de guidage inférieure (13b) sert de support d'appui au joint déformable (11) et que, sous l'effort de compression résultant de la surpression [P] transmis par le tube (7), la déformation dudit joint (11) est telle que son diamètre extérieur égale le diamètre intérieur de la gaine (12) et obstrue de ce fait tout passage d'air dans la zone [C] ce qui entraine l'arrêt de l'ascension du contrepoids et par conséquent celui de la chute de la cabine (1). 10) Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que l'ensemble « contrepoids tubulaire » constitué des éléments bagues de guidage(13) et (13b), du tube contrepoids(7) et des joints souples (11) et (16), rendus solidaires entre eux par deux colliers d'arrêt (14) et (15) fixés sur le câble de retenue (3) circule librement le long du câble de retenue (3) entre lesdits colliers d'arrêt, ce qui permet les mouvements résultant des compressions des joints tout en maintenant l'ensemble du contrepoids dans l'axe dudit câble (3).