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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI DUNE DEMANDE DE BREVET D'INVENTION par -
Société dite ATELIERS MOISANT LAURENT SAVEY et Spciété anonyme des ATELIERS & CHANTIERS DE LA LOIRS pour
APPAREIL DE LEVAGE A VERINS HYDRAULIQUES
La présente invention se rapporte à un appa- reil de levage à vérins hydrauliques pour la manoeu- vre de fortes charges telles que des vannes de grandes dimension ayant une hauteur de levée importante.
Chaque vérin comporte un mécanisme irréversible de calage de la charge destiné à supporter cette char- ge en cas de défaillance de la pression hydraulique ou pendant des arrêts prolongés.
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La commande des Vérins hydrauliques résulte de la manoeuvre des mécanismes de calage. Ces mécanismes de calage étant accouplés par des liens rigides ne peuvent se déplacer que simultanément et par conséquent les vérins hydrauliques ne peuvent se mouvoir que simultanément et'la charge soulevée se déplace parallélement à elle-même.
De préférence, les mécanismes de,calage de chaque vérins sont composés d'un système de vis et écrous animés d'un mouvement relatif de rotation et supportant une traverse sur laquelle peut éventael- lement reposer la charge du vérin. Les vis et écrous de chaque vérn sont accouplés entre eux et les mécanis- mes de calage des différents vérins sont aussi accou- plés, de préférence par des engrenages et des arbres de transmission* de manière à ce que toutes les vis et tous les écrous de l'installation se déplacent simultanément sous l'impulsion d'un seul organe de manoeuvre.
Cet organe de manoeuvre des mécanismes de calage est avantageusement constitué par un cylindre hydraulique à double effet dont le piston porte une ou plusieurs crémaillères agissant sur des pi- gnons calés sur les arbres de transmission des vis et écrous. La distribution de l'eau au cylindre à double effet est asservie au mouvement d'un organe commandé par le manoeuvrier- et cet asservissement est par exemple réalisé de la manière suivante:
Le manoeuvrier agit sur une manivelle calée sur une vis qui ne peut se déplacer suivant son axe; cette vis porte un écrou qui se déplace dans le sens de l'axe et entraine une extrémité d'un levier agissant sur le distributeur.hydraulique.
L'autre
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extrémité de ce levier se déplace proportionnellement au mouvement du piston à double effet et dans un sens tel que tout déplacement du piston à double effet se traduit sur le distributeur par une action inverse de celle qu'à provoquée le manoeuvrier.. Il en résulte que toute action du manoeuvrier provoque un mouvement du piston à double effet exactement proportionnée à l'action du manoeuvrier et que, en raison de l'irréver sibilité de la vis de manoeuvre, le mécanisme de cala- ge reste immobile à la position acquise lorsque le manoeuvrier cesse d'agir.
Pour simplifier la distribution), le piston à double effet peut comporter deux surfaces d'action inégales, la plus petite reçoit la pression constante d'un accumulateur, la plus grande est mise alterna- tivement par l'intermédiaire du distributeur en communication avec la conduite de pression ou avec celle de vidange.
Pour donner plus de précision à la manoeuvre, le distributeur est de préférence composé de 2 poin- teaux appliqués simultanément sur leur siège par des ressorts et accouplés par un levier de manière que chaque pointeau serve de point d'appui au levier pour le soulèvement de l'autre pointeau.
Les traverses accouplant les vis et écrous de calage de chaque vérin se déplacent donc simul- tanément sous. l'action du manoeuvrier par rapport à chaque piston de vérin hydraulique. Ce déplacement relatif agit sur le distributeur hydraulique particu- lier à chaque vérin, de manière à provoquer un mouvement du vérin hydraulique, de même sens et de même amplitude, que le mouvement initial du mécanisme de calage..
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Cet asservissement du distributeur aux dé- placements-relatifs. du mécanisme de calage et du { vérin hydraulique est avantageusement réalisé de la façon suivante:
Le distributeur est du même type décrit ci- dessus à deuxpointeaux et à un seu levier.
Le mécanisme de calage entraine une crémail- lère ,agissant sur un pignon porté par l'extrémité du levier du distributeur. Le piston du vérin hydrau- lique porte de même une crémaillère qui, par une roue intermédiaire ,agit sur le même pignon dans le sens convenable pour corriger l'action du mécanisme de calage.
Il en résulte que tout mouvement du mé- canisme de calage détermine un mouvement égal et de même sens du vérin hydraulique.
Si, pour une raison quelconque, un piston hydraulique ne peut se déplacer, le mécanisme de ca- lage correspondant vient buter sur le piston hydrau- lique et, tous les mcanmis mes de calage étant solidai- res, le mouvement de l'ensemble de l'appareil est arrêté. Dès que la cause, qui a empêché l'action hydraulique,cesse d'agir les piston hydrauliques re- prennent leur position normale mpar rapport aux méca- nismes de calage et le déplacement de la charge peut être repris.
Pour effectuer les reprises permettant de fai- re parcourir à la charge une course supérieure à celle du vérin on peut disposer deux systèmes de verrous portés l'un par le piston hydraulique, l'autre par le bâti fixe et pénétrant dans les maillons des chaines ou dans les mortaises des tiges de levage de la charge.
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Les verrous sont commandés automatiquement à chaque fond de course par le mouvement même du pis- ton hydraulique suivant deux lois différentes,suivant qu'il.. s'agit de monter ou de descendre la charge. Cette commande automatique peut avantageusement s'effectuer par une came ou glissiège fixe dans laquelle se meu- vent des galets entrainés par le piston hydraulique et commandant les deux systèmes de verrous. La glissiè- re fixe comporte des aiguillages réalisant au choix l'une-ou l'autre des lois de mouvement nécessaires, suivant la position d'une commande à main irréversible.
Bien entendu, la présente invention peut être appliquée dans tous les cas où il faut exercer des efforts de levage, de traction, de compression ou ana- logues avec des vérins quelle que soit la nature de la chargera manoeuvrer.
A titre d'exemple, on a représenté aux des- sins annexés un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 1 représente schématiquement, en élévation, une passe fermée par une vanne muie de deux vér.ins de levage.
La figure 2 est une vue en plan du disposi- tif de verrouillage des chaines de levage sur le sommier mmbile du vérin .
La figure 3 est une élévation de la.came de verrouillage représentée à la figure 2.
Les figures 4 et 5 sont les vues correspon- dantes aux figures 2 et 3 ,pour le verrouillage des chaines de levage sur le bâti fixe.
La figure 6 est une élévation d'un des vérins avec &a commande et ses accessoires.
Les figures suivantes se rapportent à un
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exemple de réalisation relativement plus simple et paraissent mieux adapté au but à remplir.
La figure 7 est une élévation d'un des vérins avec sa commande et ses accessoires.
La figure 8 est une élévation du cylindre à double effet de commande des vis avec son distributeur et son mécanisme d'asservissement.
La figure 9 est une élévation de la came avec le mécanisme de verrouillage automatique.
En se reportant à la figure 1, on voit une vanne 1 reposant sur le seuil 2. et obturant la passe entre les piles 3 et 4. A chaque extrémité de la vanne, deux chaines de levage 5 et 6 sont fixées sur un balancier 7 articulé sur la vanne.
Chacune des paires de chaines peut être sou- levée au moyen d'un verin 8,9, installé sur un poht de manoeuvre à une hauteur suffisante pour la levée de la vanne.
Chaque vérin ( fig.6) comporte un cylindre 10,
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un piston 11, et un sommier 12 sur lequel sont accro- chées les chaines t 5 et 6 ( fig.au moyen de verrous 48,49. Un distributeur 13 fixé au sommier alimente le cylindre par les ouvertures 14 ménagées dans le piston. Les tuyauteries à genouillères 15 et 16 relient le distributeur respectivement à des conduites d'eau sous pression 89 et d'eau sacs pression 90/. Le fonc- tionnement du distributeur est commandé par un le- vier 17 fixé sur une crémaillère 18 en prise avec un pignon 19.
Les pignons 19 des deux vérins sont calés sur un même arbre 20 que le mécanicien actionne au moyen d'une manivelle 21 et d'un renvoi d'angle 22.
Le fonctionnement est le suivant:
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Supposons les deux vérins au bas de course et le mécanicien tournant alors la manivelle 21 de façon à faire monter la crémaillère 18. Dans ce mouve- ment le levier 17 du distributeur est soulevé et l'eau sous pression est admise dans le vérin. Le piston 11 monte, entrainant dans son mouvement les chaines 5,6 et la vanne l.Si le mécanicien arrête alors son mou- vement la crémaillère cesse de monter et le distribu- teur coupe bientôt l'admission sous l'action du mouvement relatif du levier 17. Les deux vérins s'arrêtent alops.
Si le mécanicien tournant sa manivelle en sens inverse, fait descendre la crémaillère , le levier 17 ouvre l'échappement du distributeur, l'eau contenue dans le vérin s'écoule et le piston descend de même que la vanne . Le mouvement s'arrête à l'endroit voulu grâce à l'asservissement que l'on a expliqué plus haut.
D"autre part, s'il se produit une fuite dans le joint de l'un des vérins, la descente de celui-ci provoque l'ouverture du distributeur qui l'alimente de telle sorte que la fuite est compensée et que le piston conserve sensiblement sa position.
Le calage permanent et à toute hauteur du vérin est réalisé de la façon suivante: deux vis'23, 24 portées par le vbâti fixe 27, s'engagent dans des écrous 25 disposés sous le sommier 12 du vérin. Les écrous sont calés de façon à ne pouvoir tourner mais les. vis peuvent tourner sous l'action des engrenages 28,29,30.Ce système est entrainé par un pignon 31 en prise avec une crémaillère 32. solidaire de la tige d'un piston 33.
L'intérieur du cylindre à double effet 34, dans lequel se déplace le piston 33, peut être relié soit à la conduite d'eau sous pression 89 , soit à la conduite d'eau sans pression 90, au moyen
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d'un distributeur 35, ce dernier solidaire de la tige du piston,est commandé par un levier 36 et une crémail- lère 37 de façon à réaliser un asservissement analogue à celui exposé plus haut pour le vérin. De plus la crémail 1ère 37 est actionnée par un pignon 38 calé suai le même arbre 20 que le pignon 19 du distributeur du vérin de sorte que les mouvements du vérin et du piston 33 sont simultanés et de même amplitude.
Le distribu- teur 35 est relié, d'une part aux conduites d'eau! sous pression et d'eau sans pression par des tuyaux à genouillères 39,40 et d'autre part à l'intérieur du cylindre par les conduits 92 ménagés à l'intérieur de la tige du piston et débouchant de part et d'autre de celui-ci.
Lorsque le mécanicien actionne la manivelle 21 pour la montée ou la descente des vérins, les dis- tributeurs 35 sont actionnés en même temps que les distributeurs des vérins et les pistons 33 se dépla- cent parallèlement aux vérins.. Leur déplacement pro- voque la rotation des vis 23,24 sous L'action- de la crémaillère 32 et des engrenages 28y2g,30; les écrous 25 qui ne peuvent tourner ,montent ou descendent , suivant le cas, de façon à rester au contact du sommier.
Après avoir amené le vérin et la vanne dans
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une position déterminée, le système se trouve donc calé automatiquement et l.oner le cylindre 10 du vérin sans danger; le sommier reste alors suspendu par les vis 23,24 au bâti 27. De plus, si pendant la marche une fuite importante se produisait au vérin, celui-ci ne pourrait redescendre d'une façon dangereuse puis- qu'il resterait suspendu comme on vient de voir.
Pour faire parcourir à la vanne une course supérieure à celle duvérin, il est nécessaire d'ef- fectuer des reprises, ces reprises sont commandées automatiquement à chaque fin de course des vérins de
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la façon décrite ci-après.
Les chaînes 5 et 6 de levage de la vanne sont formées d'éléments articulés constituée par des larges plats tels que 41 ( figures 2 et 6) assem- blés par des broches 42. Ces chaines ( fig. 2.) passent de chaque coté du vérin dans des évidements 44,45 pratiqués dans le sommier 12. et s'enroulent sur une roue 43 ( fig.6).Des mortaises rectangulaires 46,47 sont prévues dans chaque élément pour le passage de verrous servant à les amarrer. De verrous 48,49 (fig. 2) sont disposés sur le sommier 12 et deux autres verrous 50,51 (fig. 4) reposent sur le bâti fixe suppor- tant le vérin.
Les deux verrous 48,49 ( fig. 2) du sommier sont manoeuvres simultanément par le système de le- viers 52,53,54 sous l'action du galet 55 ou du gllet 56..Les galets peuvent parcourir respectivement(fig.3)
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les gorges 6I,52.,6r6.4,65.r68.s's8 pratiquées dans la came 57. Cette came est montée sur la bâti fixe 58 du vérin, de façon à pouvoir tourner autour de l'axe 59. Dans la position représentée, qui correspond à la montée de la vanne, le galet 55 est en prise, pour la descente de la vanne il est nécessaire de faire pivoter la came 57 de façon à amener en prise le galet 56 et à dégager le galet 55.
Les deux, verrous 50,51 du bâti fixe ( fig.4 et 5) sont commandés simultanément d'une façon ana- logue aux précédents. Le système de leviers 79,80,81 82,83 peut être actionné soit par le galet 84 soit par le galet 85. Toutefois la came de commande 86 est fixée par sa partie supérieure 87 ( fig.2. et 5) au sommier mobile; une tige 88 la guide à sa partie in- férieure. La gorge 71,72,73,74 correspond à la montée
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de la vanne, et la gorge "5,'6,'','i8 à la descente.
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Les opérations de montée de la vanne sont exécutées automatiquement comme décrit ci-après. Les cames 57 et 86 doivent être orientées de façon que les galets 55 et 85 soient en prise. Le mouvement du vérin arrivant en haut de course fait parcourir au galet 85 la partie de gorge 71,72 ce qui engage les verrous du bâti 50,51 dans les mortaises des chai* nes 5 et6.Lorsque le vérin commence à redescendre sots l'action de la commande du mécanicien, le galet 55, qui a franchi le cliquet 60 en pressant le ressort 69 redescend suivant la partie 61,62 de la gorge, ceci dégage les verrous 48,49 du sommier mobile, qui sortent des mortaises.
Le vérin poursuivant sa marche descendante les galets 55 et 85 parcourent la gorge 62,63 de la ca- me 57 et la gorge 72,73 de la came 86. Avant d'arriver au bas de la course descendante, le galet 55 parcourt la gorge 63,64 ce qui a pour effet d'engager les verrous du sommier mobile,' puis lefvérin remonte et la came 85 , après avoir passé le cliquet 70 serré par le ressort 79, suit le trajet 73,74 ce qui dégage les verrous du bâti. Le vérin continue à monter tandis que les deux galets se déplacent suivant 64,61 et 74,71 ; puis la même série d'opérations se reproduit.
Pour réaliser la descente de la vanne, les cames doivent être tournées autour des axes 59,88 de façon à amener les galest 56 et 84 en prise et à dégager les galets 55 et 85; ces galets parcourent alors respectivement les gorges 65,66,67,68, et 75,76,77,78 et les opérations se répètent d'une façon analogue à ce que nous avons décrit pour la montée de la vanne.
La description suivante se rapporte à un exemple de réalisation légèrement différent, représenté
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aux figurer 7,8 et 9.
Les mécanismes de calage 1,14 sont composés de plusieurs éléments de vis 23 et écrous 25 compor- tant chacun une moitié de filetage à droite et une moi- tié de filetage à gauche permettant de faire une grande course avec un nombre de tours relativement faible.
Les vis de chaque mécanisme de calage peuvent tourner sous l'action d'un arbre carré 117 tandis que les guides 118 empêchent les écrous de tourner. Les méca- nismes de calage portent une traverse 119 sur laquelle est fixées une crémaillère 120 qui agit sur un pignon
121 porté par l'extrémité de la bielle 122 du distribu- - teur 13. Ce distributeur 13 est à deux pointe ux 124-
125 appliqués sur leur siège par ressorts; il met le cylindre 10 en communication, soit avec la conduite d'eau sous pression 126, soit avec la conduite de vidan- ge 127. Chaque pointeau est manoeuvré par le levier 128 prenant point d'appui sur Vautre pointeau.
Le sommier 12 de chaque vérin porte également une crémaillère 129, qui,.par une roue 130, portée par le bâti fixe, agit sur le pignon 121.
Chaque cylindre 34 de commande des vis (fig.8) comporte deux cylindres 131-132 , un piston 133 et un autre 134 de section double accouplés par deux tirants
135.Chaque piston porte à.son extrémité une crémaillère agissant par l'intermédiaire des pignons 136 et des engrenages coniques 137-138-139 et 140 ( fig.7) sur les arbres carrés 117 de manoeuvre des vis de calage.
Un distributeur 35 du même genre que celui 13 des vérins, à deux pointeaux 142 et 143, met en commu- nication le cylindre 132 soit avec la conduite d'eau sous pression 144. , soit avec la conduite de vidange 145. Le cylindre 131 est en communication cons- tante avec la conduite sous pression.Chaque pointeau est manoeuvré par le levier 146 prenant point d'ap-
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-pui sur l'autre pointeau. Le levier 146 est attelé, d'une part,à un écrou 147 pouvant se déplacer sur la vis 148 manoeuvrée par la manivelle 149, et d'autre part à un levier coudé 150 tournant autour de l'axe 151 par l'intermédiaire des bielles 153-154 et du levier 155.
Le levier coudé 150 est attelé au piston 133 par l'intermédiaire de la bielle 152.
Le fonctionnement est le suivant:
Supposions les pistons des cylindres de manoeu- vre dans la position indiquée sur la fig.8, les vis de calage et les vérins étant en bas de course dans cette position.
Le manoeuvrier tourne alors la manivelle 149 de façon à faire monter l'écrou 147 le long de la vis 148. Dans ce mouvement le levier 155 prend poi-nt d'ap- pui sur la Nielle 153 et par l'intermédiaire de la bielle 154 et du levier 146 soulève le pointeau 142, le levier 146 prend point d'appui sur le pointeau 143. Ce pointeau soulevé ouvre la vidange et l'ensemble des pistons 133 et 134 se déplace vers la gauche sous l'action de la pression constante agissant sur le pis- ton 133. Si 'le manoeuvrier arrête son mouvement, l'écroui 147 cesse de monter.
Le déplacement des pis- tons 133 et 134 vers la gauche par l'intermédiaire des bielles 152-153 et du levier 150 produit sur le levier 155 un mouvement inverse à celui donné par l'écrou 147 et par suite ferme le pointeau de vidange et arrête le mouvement des pistons. Ce mouvement de déplacement des pistons 133 et 134 vers la gauche se transmet aux vis de calage des vérins par l'intermé- diaire des crémaillères, des pignons 136 et des engre- nages conique 137-138-139 et 140 ; lesvis de calage en se développant soulèvent la traverse 119 et par
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suite la crémaillère 120, qui agissant sur le pignon 121, tire sur la bielle 122 et ouvre le pointeau 124 , mettant le cylindre 10 de vérin en communication avec la conduite sous pression 126.
Le piston 11 monte alors en entraînant la cré- maillère 129 qui par l'intermédiaire de la roue 130 et du pignon 121 tend à fermer le pointeau 124, ouvert précédemment. Si le manoeuvrier continue à tourner sa manivelle, les deux crémaillère 120 et 129 montent alors simultanément, le pignon 121 et la roue 130 tournent l'un sur l'autre sans déplacement de l'axe du pignon 121.
Si le manoeuvrier arrête son mouvement les pistons'133 et 134 s'arrêtent, les vis de calage ces- sent de monter, la traverse 119 s'immobilise et le piston 11 ne monte plus que de la quantité nécessai- re pour fermer le pointeau 124 par l'intermédiaire de la crémaillère 129 et de la roue 130.
Si le manoeuvrier tourne sa manivelle en sens inverse, il fait descendre l'écrou 147 en ouvrant le pointeau 143 admettant l'eau sous pression dans le cylindre 132, les pistons 133 et 134 se déplacent alors vers la droite produisant le mouvement inverse des vis de calage; la crémaillère 120 descend, par rapport au piston de vérin ouvrant le pointeau 125 mettant le cylindre 10 des vérins à la vidange..Le piston 11 descend et s'arrête à l'endroit voulu grâce à l'asservissement expliqué plus haut..
]l'autre part, s'il se produit une fuite dans l'un des vérins, la descente de celui-ci provoque immédiatement l'ouverture du distributeur qui l'ali- mente de sorte que la fuite est compensée et que le piston conserve: sa position;. On voit donc que le mé- canisme peut donner à la vanne la position exacte
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désirée et que par suite du synchronisme de marche des vérins, il ne peut se produire de dénivellation de la vanne provoquant son coincement dans ses gui- dages.
En outre, s'il se produite une fuite trop importante pout être compensée par l'ouverture du distributeur ou une défaillance de la pression volon-' taire ou involontaire, la charge repose immédiatement sur les vis de calage qui sont irréversibles, et res- te alors suspendue sans danger. Le calage permanent et à toute hauteur du vérin est ainsi assuré.
Le mécanisme de reprise, permettant de faire parcourir à la charge une course supérieure à celle du vérin, est réalisé de la façon suivante:
Les verrous 49 du sommier sont manoeuvrés simultanément sous l'action d'un galet 166 par l'in- termédiaire du coulisseau 162, de deux jeux de leviers 163 et 164, ces derniers calés sur le même arbre 165 .
Les verrous 51 du bâti sont manoeuvrés simultanément , sous l'action du galet 167 par l'in- termédiaire du coulisseau crémaillère 168, des en- grenages 168,170,171, de l'arbre rainure 172, de deux 'leviers 175. La came 176 est fixée au bâti fixe du vérin. Les coulisseau 162,168 les arbres et leviers 163,164,165 l'engrenage 169 coulissant sur l'arbre 172 sont portés par le sommier 12 et se dé- placent avec lui.
Les autres engrenages, leviers et arbres
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l'X0,17I,T?2,13,14,1'5, sont portés par le bâti fixe du vérin.
Les galets peuvent parcourir les rainures de la came soit dans le sens indiqué sur la fig.9 soit dans l'autre sens en inversant le sens d'action des ressorts 177,178, agissant sur les cliquets 179
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180. Ces deux sens de mouvements des galets rres-
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--pondent, le premier à la mohtée de la vanne, le second à la descente.
Les opérations de montée de la vanne sont exécutées automatiquement comme décrit ci-après.
Les ressorts de tension 177-178 étant dans la position du dessin, le vérin 11 en bas de course, les verrous fixea 51 sont en prise et les chaines reposent sur eux; les verrous mobiles 49 sont effacés.
Le vérin commençant à monter, le galet 166 suit la rampe 181, le verrou 49 s'engage dans la mortaise de la chaîne et supporte à son tour la charge de la vanne.
A ce moment, le galet 167 attaque à son tour la rampe 181 et le veru 51 s'efface. Le vérin monte ainsi en soulevant la vanne en haut de course, les galets 166- 167 poussent le cliquet 179 qui revient dans sa position sous l'action de son ressort 177, après qu'il est dépassé par le galet 167.
Pendant la descente du vérin, le galet 167 attaquela rampe 182, le verrou fixe 51 s'engage dans la mortaise de chaîne 160 et supporte à son tour le poids de la vanne; à ce moment le galet 166 attaque la rampe et efface le verrou 49. Le vérin descend en bas de course, la vanne restant immobile, les galets 167 et 166 poussent le cliquet 180 qui reliant sous l'action de son ressort *}78. Le vérin en remontant effec- tuera une nouvelle reprise.
Pour réaliser la descente de la vanne, le sens de marche des galets est inversé par le déplacement des ressorts 177-178 de manière à agir en sens contrai- re sur les cliquets 180-179 et les opérations se répètent d'une façon analogueà ce que nous avons décrit pour la montée de la vanne.