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ELECTRO-MECANIQUE DE L'AVEYRON, Société Anonyme, résidant
ONET-LE-CHATEAU près Rodez (France).
PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX DISPOSITIFS LIMITEURS DE VITESSE POUR LES ARBRES TOURNANTS SOUMIS A UN COUPLE MOTEUR VARIABLE.
L'invention est relative aux dispositifs limiteurs de vitesse pour les arbres tournants soumis à un couple moteur variable; et elle con- cerne plus particulièrement, parce que c'est en leur cas que son applica- tion semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, par- mi ces dispositifs limiteurs de vitesse, ceux pour les treuils d'engins de levage du genre des grues de déchargement, bennes de mines, ponts roulants et analogues.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement, -- et en même temps qu'à avoir recours, pour la limitation de la vitesse de l'arbre tournant soumis au couple moteur, à un ralentisseur à courants de Foucault -- à régler le cou- ple du ralentisseur en fonction de sa vitesse de rotation, de façon telle que la vitesse limite de l'arbre reste entre deux limites voisines prédé- terminées quelle que soit la valeur du couple moteur, la vitesse limite mi- nimum correspondant au couple moteur minimum et la vitesse limite maximum correspondant au couple moteur maximum.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en cer- taines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique aux engins de levage), ainsi que certains
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modes de réalisation, des susdites dispositions ; elle vise plus particu- lièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispo- sitifs limiteurs de vitesse du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, notamment les engins de levage, comportant de sem- blables dispositifs limiteurs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, les- quels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'in- dication.
La fig. 1 de ces dessins, représente schématiquement un disposi- tif limiteur de vitesse établi conformément à l'invention.
La fig. 2 montre deux courbes expliquant l'agencement du rhéos- tat de réglage faisant partie du dispositif de la fig. 1.
Selon l'invention et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préfé- rence, se proposant d'établir, en plus d'un dispositif de freinage princi- pal, un dispositif pour limiter la vitesse de descente d'une charge P accro- chée à un câble (ou une chaîne) enroulé sur un tambour, une poulie, un bar- botin ou analogue, cette charge étant essentiellement variable entre une valeur minimum P1 et une valeur maximum P2, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On a recours, pour limiter la vitesse, à un ralentisseur à cou- rants de Foucault calé sur l'arbre du tambour ou sur un arbre solidarisé en rotation avec celui-ci, ce ralentisseur étant pourvu d'un dispositif pour le réglage automatique du couple ralentisseur, ce réglage étant obtenu, de préférence, en agissant sur l'intensité du courant d'excitation du ralentis- seur.
Dans la pratique, il pourrait être, dans certains cas, malaisé de maintenir la vitesse limite à une valeur constante, lorsqu'il s'agit d'un dispositif, tel qu'une grue, soumis à des charges très variables. C'est pour- quoi, et conformément à la disposition principale de l'invention, on fait régler le courant d'excitation du ralentisseur, par le susdit dispositif de réglage, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre et à partir d'une valeur déterminée de celle-ci, voisine des vitesses maxima admissibles, et ceci de façon telle que la vitesse limite, tout en étant variable avec la charge, reste entre deux limites voisines N1 et N2 quelle que soit la valeur de cette charge.
On sait que, quand le ralentisseur travaille à la saturation, ce qui est le cas aux vitesses d'utilisation, le couple ralentisseur C est sensiblement proportionnel à son courant d'excitation. Il suffit donc de faire varier la résistance Re du circuit extérieur (c'est-à-dire, à une constante près rr qui est la résistance du ralentisseur, la résistance to- tale R du circuit d'excitation) pour régler le couple ralentisseur à la va- leur voulue, et ceci avantageusement par un rhéostat intercalé dans le cir- cuit d'excitation du ralentisseur et commandé par un régulateur asservi à la vitesse. Celui-ci peut être un régulateur centrifuge, un régulateur à courants de Foucault dont le couple est équilibré par un ressort de torsion ou n'importe quel autre régulateur approprié.
On peut avoir recours, entre autres solutions, à celle représen- tée schématiquement sur le dessin et qui va être décrite ci-après. On cale sur l'arbre 1 du treuil 2,ou sur un arbre relié à celui du treuil, un ra-
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lentisseur à courants de Foucault 3 de tout type connu et comportant essen- tiellement un disque 4 calé sur l'arbre 1 et des noyaux 5 portés par une partie fixe et sur lesquels sont enroulées des bobines excitatrices 6 dont le dispositif d'alimentation sera décrit ultérieurement.
L'arbre 1 entraîne, avantageusement par une transmission 7, un arbre secondaire 8 sur lequel sont calés une dynamo 9 et le régulateur 10 agissant en fonction des variations de vitesse, lequel régulateur commande un rhéostat 11 à grand nombre de plots.Les bobines 6 sont alimentées par la dynamo 9 à travers le rhéostat 11. Le régulateur 10 a pour effet de pous- ser, par l'intermédiaire d'une tige 12, le curseur 13 du rhéostat à l'en- contre d'un ressort antagoniste 14.
Le ralentisseur ne doit entrer en action que pour une vitesse de rotation NO assez voisine de N1 ou même confondue avec celle-ci.Cette vitesse prédéterminée NO correspond au "décollage" du curseur 13 du rhéo- stat. On règle ce décollage en faisant varier la compression (ou la tension) initiale du ressort antagoniste 14, par exemple à l'aide d'une vis 15 qui détermine la position de la platine 16 d'appui du ressort.
La loi des variations de la force du ressort 14 entre les limi- tes extrêmes A et B de la course du curseur est établie de façon telle qu'el- le puisse se superposer à la loi qui détermine, en fonction de la vitesse, la force qui agit sur le curseur dans le sens de son déplacement. On obtient ainsi une position d'équilibre stable du curseur pour chacune des vitesses comprises entre N1 et N2. Cette condition est remplie si A et B sont suffi- samment rapprochés, notamment lorsque le régulateur est un régulateur cen- trifuge.
On complète avantageusement le dispositif ralentisseur par un dispositif de sécurité ayant pour but de le mettre hors d'action à la montée de la charge. On constitue ce dispositif, par exemple, par un disque à cou- rants de Foucault 18 ou un système à friction calé sur l'arbre secondaire 8 et agencé de façon telle qu'en agissant sur un interrupteur 17, il ouvre ou ferme le circuit d'excitation 22 de la dynamo d'alimentation 9 suivant que l'arbre 8 tourne dans le sens respectivement de la montée ou de la des- cente de la charge .
Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Aussi longtemps que, lors de la descente, la vitesse de descente correspond à une vitesse de rotation N éloignée de la vitesse limite NO, le couple du ralentisseur à courants de Foucault est très faible ou même nul (voir Fig. 2). Lorsque la vitesse de rotation N croît jusqu'à une valeur comprise entre NO et N1 (NI étant voisine de NO), le curseur du rhéostat élimine,des résistances r1, r2, etc... destinées à établir progressivement le courant dans le ralentisseur, mais insuffisantes pour créer un couple de freinage appréciable.
Si la vi- tesse de descente croît encore jusqu'à ce que la vitesse de rotation N dé- passe la valeur Ni, le curseur élimine progressivement encore des résistan- ces et le couple de freinage atteint une valeur appréciable et croît jus- qu'à ce qu'il équilibre le couple moteur. La vitesse est de nouveau limitée à une valeur comprise entre Ni et N2. Si le couple moteur est maximum, la vitesse croît jusqu'à la valeur maximum N2 pour laquelle le couple du ra- lentisseur est également maximum et empêche tout dépassement de la dite vi- tesse maximum.
On comprend qu'il y a intérêt, pour obtenir une valeur N2 peu différente de la valeur N1. à diminuer rapidement la résistance offerte par le rhéostat en fonction du déplacement du curseur. C'est ce que l'on a sché- matisé à la fig. 2 où la courbe R, représentative de la résistance du rhéo- stat en fonction de la vitesse de rotation N, affecte une forme rapidement décroissante. Avantageusement, on fait décroître la résistance d'une façon
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aussi continue que possible, en multipliant le nombre des plots. Pour obte- nir une variation de la résistance du rhéostat voisine de celle représentée par la courbe R, il convient de donner aux résistances ri, r2 ...... rn des valeurs progressivement croissantes, si elles sont reliées à des plots équi- distants.
Il est à noter que les résistances pourraient également être éga- les si les plots étaient espacés de distances telles que la loi de leur com- mutation suive une courbe de variation analogue à celle de la fig. 2.
On a représenté également sur la fig. 2 la courbe G représenta- tive de la variation du couple ralentisseur en fonction de la vitesse de rotation, obtenue à l'aide d'un rhéostat dont la résistance est représentée par la courbe R.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un dispositif limiteur de vitesse pour arbres tournants tels que les arbres des treuils des engins de levage, dont le fonctionnement et les avantages ressortent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer à ce sujet dans aucun détail supplémentaire.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'appli- cation, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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ELECTRO-MECANIQUE DE L'AVEYRON, Public Limited Company, resident
ONET-LE-CHATEAU near Rodez (France).
IMPROVEMENTS TO SPEED LIMITER DEVICES FOR ROTATING SHAFTS SUBJECT TO VARIABLE MOTOR TORQUE.
The invention relates to speed limiting devices for rotating shafts subjected to a variable engine torque; and it concerns more particularly, because it is in their case that its application seems to be of the greatest interest, but not exclusively, among these speed-limiting devices, those for gear winches. lifting devices of the kind of unloading cranes, mine buckets, traveling cranes and the like.
Its main aim is to make these devices such that they respond better than hitherto to the various desiderata of practice.
It consists mainly - and at the same time in having recourse, for the limitation of the speed of the rotating shaft subjected to the motor torque, to an eddy current retarder - in adjusting the torque of the retarder according to its speed of rotation, so that the speed limit of the shaft remains between two predetermined neighboring limits whatever the value of the motor torque, the minimum limit speed corresponding to the minimum motor torque and the speed maximum limit corresponding to the maximum motor torque.
Apart from this main provision, it consists of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application (that for which it is applied to lifting equipment), as well as certain
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embodiments of the above provisions; it relates more particularly still, and this as new industrial products, to the speed limiting devices of the type in question comprising the application of these same provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the assemblies, in particular the lifting devices, comprising similar limiting devices.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 of these drawings schematically shows a speed limiter device established in accordance with the invention.
Fig. 2 shows two curves explaining the arrangement of the adjustment rheostat forming part of the device of FIG. 1.
According to the invention and more particularly according to that of its modes of application, as well as according to those of the embodiments of its various parts, to which it appears that preference should be given, proposing to establish, in addition to a main braking device, a device to limit the rate of descent of a load P attached to a cable (or chain) wound on a drum, pulley, barboot or the like, this load being essentially variable between a minimum value P1 and a maximum value P2, this is done as follows or in a similar manner.
To limit the speed, use is made of an eddy-current retarder wedged on the shaft of the drum or on a shaft secured in rotation with the latter, this retarder being provided with a device for automatic adjustment of the speed. retarder torque, this adjustment preferably being obtained by acting on the intensity of the retarder excitation current.
In practice, it could be, in certain cases, difficult to maintain the speed limit at a constant value, when it comes to a device, such as a crane, subjected to very variable loads. This is why, and in accordance with the main arrangement of the invention, the excitation current of the retarder is adjusted by the aforesaid adjustment device as a function of the speed of rotation of the shaft and from of a determined value thereof, close to the maximum admissible speeds, and this in such a way that the limit speed, while being variable with the load, remains between two neighboring limits N1 and N2 whatever the value of this load .
It is known that, when the retarder works at saturation, which is the case at operating speeds, the retarder torque C is substantially proportional to its excitation current. It is therefore sufficient to vary the resistance Re of the external circuit (that is to say, to a constant rr which is the resistance of the retarder, the total resistance R of the excitation circuit) to adjust the retarder torque. to the desired value, and this advantageously by a rheostat interposed in the excitation circuit of the retarder and controlled by a regulator slaved to the speed. This can be a centrifugal regulator, an eddy current regulator whose torque is balanced by a torsion spring or any other suitable regulator.
One can have recourse, among other solutions, to that shown schematically in the drawing and which will be described below. We wedge on shaft 1 of winch 2, or on a shaft connected to that of the winch, a rack
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eddy current slower 3 of any known type and comprising essentially a disc 4 wedged on the shaft 1 and cores 5 carried by a fixed part and on which are wound exciter coils 6, the power supply device of which will be described. later.
The shaft 1 drives, advantageously by a transmission 7, a secondary shaft 8 on which are wedged a dynamo 9 and the regulator 10 acting as a function of the speed variations, which regulator controls a rheostat 11 with a large number of pads. The coils 6 are supplied by the dynamo 9 through the rheostat 11. The regulator 10 has the effect of pushing, by means of a rod 12, the slider 13 of the rheostat against an antagonist spring 14 .
The retarder should only come into action for a rotational speed NO quite close to N1 or even coincident with it. This predetermined speed NO corresponds to the "take-off" of cursor 13 of the rheostat. This release is adjusted by varying the initial compression (or tension) of the antagonist spring 14, for example using a screw 15 which determines the position of the spring support plate 16.
The law of the variations of the force of the spring 14 between the extreme limits A and B of the stroke of the cursor is established in such a way that it can be superimposed on the law which determines, as a function of the speed, the speed. force acting on the cursor in the direction of its movement. A stable position of equilibrium of the cursor is thus obtained for each of the speeds between N1 and N2. This condition is fulfilled if A and B are sufficiently close together, especially when the regulator is a centrifugal regulator.
The retarding device is advantageously completed by a safety device intended to put it out of action when the load is raised. This device is constituted, for example, by an eddy current disc 18 or a friction system wedged on the secondary shaft 8 and arranged in such a way that by acting on a switch 17, it opens or closes the circuit. excitation 22 of the supply dynamo 9 depending on whether the shaft 8 rotates in the direction of the rise or fall of the load respectively.
The operation of the device is as follows. As long as, during the descent, the descent speed corresponds to a rotation speed N far from the limit speed NO, the torque of the eddy current retarder is very low or even zero (see Fig. 2). When the speed of rotation N increases to a value between NO and N1 (NI being close to NO), the rheostat cursor eliminates resistors r1, r2, etc ... intended to gradually establish the current in the retarder , but insufficient to create appreciable braking torque.
If the descent rate increases further until the speed of rotation N exceeds the value Ni, the cursor gradually eliminates further resistances and the braking torque reaches an appreciable value and increases until that it balances the engine torque. The speed is again limited to a value between Ni and N2. If the motor torque is maximum, the speed increases up to the maximum value N2 for which the retarder torque is also maximum and prevents any exceeding of the said maximum speed.
It will be understood that there is an advantage in obtaining a value N2 which is little different from the value N1. in rapidly reducing the resistance offered by the rheostat as a function of the movement of the cursor. This is what has been schematized in FIG. 2 where the curve R, representative of the resistance of the rheostat as a function of the speed of rotation N, has a rapidly decreasing shape. Advantageously, the resistance is reduced in a way
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as continuous as possible, by multiplying the number of studs. To obtain a variation in the resistance of the rheostat close to that represented by the curve R, it is advisable to give the resistances ri, r2 ...... rn progressively increasing values, if they are connected to equal pads. distant.
It should be noted that the resistances could also be equal if the pads were spaced at distances such that the law of their commutation follows a variation curve similar to that of FIG. 2.
Also shown in FIG. 2 the curve G representing the variation of the retarding torque as a function of the speed of rotation, obtained using a rheostat, the resistance of which is represented by the curve R.
As a result, whatever the embodiment adopted, there is obtained a speed limiter device for rotating shafts such as the shafts of hoists of hoists, the operation and advantages of which emerge sufficiently from the foregoing so that ' it is unnecessary to go into this subject in any further detail.
As goes without saying, and as it follows moreover already from what precedes, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various. parts which have been more specially indicated; on the contrary, it embraces all the variants.