EP0466546A1

EP0466546A1 - Treuil à roues d'adhérence

Info

Publication number: EP0466546A1
Application number: EP91401718A
Authority: EP
Inventors: Jacques Lanau
Original assignee: Kley-France SA; Kley France
Current assignee: Kley-France SA; Kley France
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1992-01-15
Also published as: FR2664252A1

Abstract

Dans ce treuil comprenant plusieurs paires de roues d'adhérence (1a,2a; 1b,2b;...) entraînées par des moteurs hydrauliques respectifs (3a,4a; 3b,4b;...) qui sont alimentés en fluide hydraulique par une pompe (14) et par un circuit diviseur de débit (16), les deux moteurs hydrauliques (3,4) de chaque paire étant reliés hydrauliquement en un circuit série, il est prévu en outre une pompe auxiliaire (35), dont le côté refoulement est relié hydrauliquement en parallèle à une première extrémité de chacun des circuits série formés par les paires de moteurs hydrauliques (3a,4a; 3b,4b;...), à travers des clapets d'admission respectifs (36a,36b,...), et aux points milieux (37a,37b,...) desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, à travers un réducteur de pression (38) qui, en service, détermine en tous lesdits points milieux une pression réduite qui est dans un rapport prédéterminé avec la pression de travail au côté refoulement de la pompe (14) à cylindrée variable. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un treuil à roues d'adhérence, du type comprenant n (n ≧ 2) paires de roues, les deux roues de chaque paire agissant, en service, sur des surfaces longitudinales opposées d'un câble auquel une force de traction doit être appliquée, une pompe à cylindrée variable, un circuit diviseur de débit ayant une entrée reliée au côté refoulement de la pompe et n sorties pour diviser l'écoulement du fluide hydraulique fourni par la pompe en n écoulements égaux, n paires de moteurs hydrauliques respectivement accouplés mécaniquement aux roues pour les entraîner en rotation, les deux moteurs hydrauliques de chaque paire étant reliés hydrauliquement en un circuit série, dont une première extrémité est reliée à une sortie respective parmi les n sorties du circuit diviseur de débit et dont la seconde extrémité est reliée à un réservoir de fluide hyraulique auquel est également relié le côté aspiration de la pompe.
Dans les treuils connus de ce genre, il est essentiel que les deux roues de chaque paire de roues soient synchronisées en vitesse tangentielle, de même que toutes les paires de roues les unes par rapport aux autres. En effet, si une roue avait une vitesse tangentielle différente de celle des autres roues, elle aurait tendance à patiner sur le câble, provoquant alors une usure du câble et/ou de la roue elle-même. C'est pour cela que les deux moteurs hydrauliques entraînant chaque paire de roues sont reliés hydrauliquement en série, et que les diverses paires de moteurs hydrauliques sont alimentées en parallèle en fluide hydraulique par l'intermédiaire du circuit diviseur de débit, qui délivre à ses sorties des débits égaux pour toutes les paires de moteurs hydrauliques.
Bien que, en théorie, avec un tel circuit diviseur de débit les moteurs hydrauliques et les roues correspondantes devraient tous tourner à la même vitesse et que, par conséquent, les roues, qui sont en principe identiques, devraient toutes avoir la même vitesse périphérique, l'expérience a néanmoins montré qu'il arrive parfois qu'une ou plusieurs roues ont tendance à patiner sur le câble. Cela peut être dû à diverses raisons, par exemple à des débits de fuite différents dans les divers moteurs hydrauliques d'entraînement des roues, ou encore à des défauts localisés de surface du câble. En outre, même si les roues tournent exactement à la même vitesse, elles n'ont pas nécessairement la même vitesse tangentielle si les roues ont des diamètres différents. Or, bien que les roues soient en principe identiques, il peut arriver qu'en service elles présentent des diamètres différents, par exemple à cause d'une plus grande usure d'une roue par rapport aux autres et/ou, dans le cas de roues équipées de bandages pneumatiques, parce que le pneumatique d'une roue est plus gonflé ou moins gonflé que ceux des autres roues. En plus du fait que le patinage d'une roue sur le câble peut entraîner une usure du câble et/ou de la roue ou de son bandage comme cela a déjà été indiqué plus haut, il peut aussi en résulter que la roue qui patine n'applique pas l'effort désiré de traction au câble.
La présente invention a donc pour but de fournir un treuil à roues d'adhérence du type sus-indiqué, dans lequel le circuit d'alimentation en fluide hyraulique des moteurs hydrauliques d'entraînement des roues permet d'obtenir une meilleure synchronisation des vitesses tangentielles desdites roues.
A cet effet, le treuil de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pompe auxiliaire, dont le côté refoulement est relié hydrauliquement en parallèle aux premières extrémités des n circuits série formés par les n paires de moteurs hydrauliques, à travers n clapets d'admission respectifs, et en ce que les points milieux desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, sont reliés à un point du circuit qui, en service est à une pression égale ou sensiblement égale à la pression de travail aqu côté refoulement de la pompe à cylindrée variable, à travers un réducteur de pression qui, en service, détermine en tous lesdits points milieux une pression réduite qui est dans un rapport prédéterminé avec la pression de travail au côté refoulement de la pompe à cylindrée variable, ledit rapport étant tel que la différence des pressions entre la première extrémité et le point milieu de l'un quelconque desdits circuits série soit égale à la différence des pressions entre ledit point milieu et la seconde extrémité du même circuit série.
Suivant une forme d'exécution de l'invention, le circuit diviseur de débit peut comprendre, de façon connue, n moteurs hydrauliques dont les rotors sont accouplés à un arbre commun et dont les orifices d'admission sont reliés en commun pour former l'entrée du circuit diviseur de débit, les orifices de décharge desdits moteurs formant respectivement les sorties du circuit diviseur de débit. Dans ce cas, la pompe auxiliaire peut être accouplée mécaniquement audit arbre commun pour être entraînée par lui. Le réducteur de pression peut être relié à chacun desdits points milieux à travers un étranglement en parallèle avec un clapet anti-retour, dont le sens passant est dirigé vers le point milieu correspondant. Le côté refoulement de la pompe auxiliaire peut être en outre relié au réservoir à travers un limiteur de pression asservi à la pression de travail de la pompe à cylindrée variable.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront au cours de la description qui va suivre d'une forme d'exécution de l'invention, donnée à titre d'exemple en référence à la figure unique du dessin annexé, qui représente le schéma hydraulique de principe d'un treuil à roues d'adhérence conforme à la présente invention.
Le treuil représenté sur le dessin comprend deux paires de roues 1a, 2a et 1b, 2b qui peuvent être entraînées en rotation respectivement par des moteurs hydrauliques 3a, 4a et 3b, 4b.
Les roues 1a et 2a sont respectivement supportées par des bras 5a et 6a, qui peuvent pivoter autour d'axes 7a et 8a. Les deux bras 5a et 6a peuvent être sélectivement attirés l'un vers l'autre ou écartés l'un de l'autre au moyen d'un vérin hydraulique ou pneumatique 9a, afin d'appliquer les deux roues 1a et 2a contre les surfaces opposées d'un câble 10 auquel une force de traction doit être appliquée, ou afin de les en écarter. Les mouvements de pivotement des deux bras 5a et 6a l'un vers l'autre ou l'un à l'écart de l'autre sont synchronisés par deux secteurs dentés 11a et 12a qui sont solidaires en rotation des deux bras.
Les deux roues 1b et 2b sont supportées par un montage similaire à celui qui vient d'être décrit à propos des deux roues 1a et 2a. C'est pourquoi on a seulement représenté une partie des deux bras de support 5b et 6b des roues 1b et 2b.
Les moteurs hydrauliques 3a, 4a, 3b, 4b peuvent être alimentés en fluide hydraulique par un circuit hydraulique d'alimentation comprenant un réservoir 13, une pompe 14 à cylindrée variable, entraînée par un moteur 15, tel qu'un moteur électrique, et un circuit diviseur ou répartiteur de débit 16. L'orifice d'aspiration de la pompe 14 est relié au réservoir 13 à travers un filtre 17, tandis que son orifice de refoulement est relié par une conduite 18 à l'entrée 19 du diviseur de débit 16, lequel possède deux sorties 21a et 21b (une sortie par paire de moteurs hydrauliques 3, 4).
Comme montré dans la figure, le diviseur de débit 16 peut être essentiellement constitué par deux moteurs hydrauliques 16a et 16b, qui sont identiques et accouplés mécaniquement à un arbre commun 22, de telle façon que, en service, ils divisent le débit du fluide hydraulique fourni par la pompe 14 en deux débits sensiblement égaux.
Les deux moteurs hydrauliques 3a et 4a sont reliés hydrauliquement en série et ce circuit série est relié d'une part à la sortie 21a du diviseur de débit 16 et d'autre part à la conduite de retour 23 qui ramène le fluide utilisé au réservoir 13. De même, les moteurs hydrauliques 3b et 4b sont reliés hydrauliquement en série et ce circuit série et relié d'une part à la sortie 21b du diviseur de débit 16 et d'autre part à la conduite de retour 23. On notera que les moteurs hydrauliques 3a et 4a, de même que les moteurs hydrauliques 3b et 4b sont raccordés hydrauliquement de telle manière que les moteurs de chaque paire tournent dans des sens de rotation opposés pour que les roues 1 et 2 auxquelles ils sont respectivement accouplés aient des vitesses tangentielles dirigées dans le même sens dans la région où les roues sont en contact avec le câble 10.
Dans le cas où chaque roue doit pouvoir être entraînée sélectivement dans l'un ou l'autre sens de rotation selon le sens dans lequel le câble 10 doit être déplacé, les moteurs 3a, 4a, 3b et 4b sont des moteurs hydrauliques réversibles et des distributeurs d'inversion de sens de marche 24a et 24b sont insérés respectivement dans le circuit série d'alimentation des moteurs 3a et 4a et dans le circuit série d'alimentation des moteurs 3b et 4b.
Pour compléter le circuit d'alimentation des moteurs hydrauliques 3a, 4a, 3b, 4b, le circuit peut comporter un distributeur de marche/arrêt 25, à deux voies, qui est inséré dans les conduites 18 et 23; un équilibreur 26 (balance de pression), qui est inséré dans la conduite de retour 23 et qui est piloté par une électrovalve pilote 27; un limiteur de pression 28, qui est relié à l'orifice de refoulement de la pompe 14 et qui joue le rôle de soupape de sécurité; un autre limiteur de pression 29, un filtre 31 et un échangeur de chaleur 32, qui sont insérés en série, dans cet ordre, dans la conduite de retour 23 entre le distributeur de marche/arrêt 25 et le réservoir 13. Le limiteur de pression 29 est prévu pour établir une contre-pression de gavage pour les moteurs 3a, 4a, 3b et 4b. Les sorties 21a et 21b des deux moteurs hydrauliques 16a et 16b formant le diviseur de débit 16 sont reliées respectivement par des clapets d'isolement 33a et 33b à un limiteur de pression 34. De cette manière, on obtient des pressions identiques aux sorties 21a et 21b.
Conformément à la présente invention, le circuit hydraulique comprend en outre une pompe auxiliaire 35, dont l'orifice d'aspiration est relié au réservoir 13 et dont l'orifice de refoulement est relié en parallèle au circuit série d'alimentation des moteurs 3a et 4a à travers un clapet d'admission 36a et au circuit série d'alimentation des moteurs 3b et 4b à travers un clapet d'admission 36b. L'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire 35 est également relié aux points 37a et 37b, qui se trouvent respectivement entre les moteurs 3a et 4a et entre les moteurs 3b et 4b, à travers un réducteur de pression 38, qui, en service, est asservi à la pression de travail de la pompe 14 et qui a pour fonction d'établir une pression réduite aux deux points 37a et 37b. Plus précisément, le réducteur de pression 38 est réglé pour que la pression soit réduite dans un rapport prédéterminé avec la pression de travail de la pompe 14. Ce rapport est tel que la même différence de pression règne entre l'entrée et la sortie de tous les moteurs 3a, 4a, 3b et 4b. Autrement dit, si P_N désigne la pression de travail de la pompe 14 (pression régnant aux sorties 21a et 21b du diviseur de débit 16), P_G la contre-pression de gavage définie par le limiteur 29 et P_R ladite pression réduite (pression régnant aux points 37a et 37b), on doit avoir:
P_N - P_R = P_R - P_G
ce qui peut encore s'écrire:
P_R = 1/2 (P_N + P_G) ou encore : P_R/P_N = 1/2 + P_G/2P_N
D'après la formule ci-dessus, on voit immédiatement que si P_G est petit par rapport à P_N, comme cela est usuellement le cas, le rapport du réducteur de pression 38 est environ égal à 1/2.
A titre d'exemple, la pompe 14 à cylindrée variable peut être une pompe capable de fournir un débit réglable de 0 à 200 l/min sous une pression de travail P_N de 260 bars, et la pompe auxiliaire 35 peut être une pompe à cylindrée fixe capable de fournir un débit de 10 l/min sous la même pression de travail P_N. En supposant que le limiteur de pression 29 est réglé à une pression P_G de 20 bars, la pression réduite P_R désirée aux points 37a et 37b est donc égale à 140 bars. Le réducteur de pression 38 est alors réglé de manière à avoir un rapport de réduction égal à 0,538. La pompe 35 peut être commodément entraînée en rotation par l'arbre 22.
De préférence, le réducteur de pression 38 est relié au point 37a à travers un étranglement 39a en parallèle avec un clapet anti-retour 41a, et au point 37b à travers un étranglement 39b en parallèle avec un clapet anti-retour 41b. Les clapets 41a et 41b ont un sens passant dirigé respectivement vers le point 37a et le point 37b.
Enfin l'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire 35 est en outre relié au réservoir 13 à travers un limiteur de pression 42 asservi à la pression de travail de la pompe 14.
On décrira maintenant le fonctionnement du treuil de la présente invention. Quand les paires de roues 1a, 2a; 1b, 2b;... sont appliquées sur le câble 10 par les vérins respectifs 9a,..., tant que toutes les roues ont des rayons égaux (rayon en charge mesuré dans la région où les roues sont en contact avec le câble), le débit de fluide hydraulique nécessaire pour faire tourner les moteurs hyrauliques 3a, 4a, 3b, 4b,... à la vitesse de rotation correspondant à la vitesse tangentielle désirée pour toutes les roues, est fourni seulement par la pompe 14, tandis que le fluide hydraulique fourni par la pompe auxiliaire 35 est renvoyé au réservoir 13 à travers le limiteur de pression 42. Par contre, si, pour une raison quelconque, le rayon de l'une quelconque des roues, par exemple celui de la roue 1a, vient à diminuer, il faut alors augmenter la vitesse de rotation de la roue la concernée, donc du moteur 3a correspondant, afin de maintenir la vitesse tangentielle de ladite roue à la valeur désirée (on rappellera que la vitesse tangentielle d'une roue est égale au produit du rayon de la roue par sa vitesse de rotation). Dans l'hypothèse où le rayon de la roue 1a a diminué, le couple fourni par cette roue a diminué, donc également la pression de travail du moteur 3a, de sorte que la pression à la sortie 21a du diviseur de débit 16 devient plus faible que la pression à la sortie de la pompe auxiliaire 35. Il en résulte que le clapet d'admission 36a s'ouvre et laisse passer une partie du débit de la pompe auxiliaire 35 vers le moteur 3a, provoquant ainsi une augmentation de la vitesse de rotation de ce moteur, qui rétablit la vitesse tangentielle désirée pour la roue 1a. Si la roue 2a a une vitesse tangentielle égale ou plus grande que la vitesse désirée, le débit de compensation qui a été fourni par la pompe auxiliaire 35 et qui a traversé le moteur 3a, ou le surplus de débit est évacué vers le réservoir 13 à travers l'étranglement 39a et le réducteur de pression 38. Par contre, si la vitesse tangentielle de la roue 2a a elle aussi une valeur inférieure à la valeur désirée, par exemple à cause d'une diminution du diamètre de cette roue, au moins une partie du débit de compensation qui a été fourni par la pompe auxiliaire 35 et qui a traversé le moteur 3a traverse également le moteur 4a. Si cela est insuffisant pour rétablir la vitesse tangentielle désirée pour la roue 2a, une partie supplémentaire du débit de la pompe auxiliaire 35 est envoyée au moteur 4a à travers le réducteur de pression 38 et le clapet 41a. Le surplus de débit de la pompe auxiliaire 35 est renvoyé au réservoir 13 à travers le limiteur de pression 42.
Toujours dans l'hypothèse où la roue 1a a un rayon qui a diminué, si la roue 1b a un rayon plus grand que celui de la roue 1a, donc aussi une vitesse tangentielle plus grande que celle de la roue 1a à vitesses égales de rotation, le couple fourni par la roue 1b est alors plus grand que le couple fourni par la roue 1a. Il en résulte que la pression de travail du moteur 3b est plus grande que celle du moteur 3a, provoquant ainsi l'ouverture du clapet 33b et la fermeture du clapet 33a. Une partie du débit à la sortie 21b du diviseur de débit 16 est alors dérivée vers le reservoir 13 à travers le clapet 33b et le limiteur de pression 34. Ceci réduit le débit qui traverse le moteur 3b, donc aussi sa vitesse de rotation et, par suite, la vitesse tangentielle de la roue 1b est réduite. Il en est de même pour la roue 2b.
On voit donc que si une roue comme la roue 1a a une vitesse tangentielle plus petite que celle des autres roues, l'égalisation des vitesses tangentielles est obtenue à la fois par une augmentation de la vitesse de rotation de la roue 1a (grâce à la pompe auxiliaire 35 qui envoie un débit supplémentaire au moteur 3a à travers le clapet d'admission 36a) et par une diminution de la vitesse de rotation des autres roues (par une réduction du débit envoyé aux moteurs correspondants). On notera que si cela avait été la roue 2a ou 2b qui avait une vitesse tangentielle plus petite que celle des autres roues, l'augmentation de la vitesse de rotation de la roue 2a ou 2b aurait été obtenue par l'envoi d'un débit supplémentaire au moteur 4a ou 4b par la pompe auxiliaire 35 à travers le réducteur de pression 38 et le clapet 41a ou 41b.
Il va de soi que la forme d'exécution de l'invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que, bien que l'invention ait été décrite ci-dessus à propos d'un treuil comportant deux paires de roues, l'invention peut être facilement généralisée à un treuil comportant un plus grand nombre de paires de roues. Il suffit pour cela de prévoir un diviseur de débit 16 ayant un plus grand nombre de sorties, chaque sortie alimentant deux moteurs hydrauliques en série pour l'entraînement d'une paire de roues correspondantes, l'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire 35 étant relié par un clapet d'admission respectif 36 à une sortie respective 21 vers chaque circuit série formé par une paire de moteurs hydrauliques 3, 4, et également aux points milieux desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, à travers le réducteur de pression 38. Le diviseur de débit 16 pourra alors comprendre autant de moteurs hydrauliques que de paires de roues, tous les moteurs hydrauliques du diviseur 16 étant accouplés à l'arbre commun 22. On notera également que la pompe auxiliaire 35, au lieu d'être entraînée par l'arbre 22, pourrait être entraînée par le moteur 15. Suivant une variante, le réducteur de pression 38 peut être relié hydrauliquement non pas à la pompe auxiliaire 35, mais à la pompe 14. Dans ce dernier cas, la liaison 43 est supprimée et le réducteur de pression peut être relié par exemple au point 19 par la liaison 44 montrée en trait mixte dans la figure.

Claims

1.- Treuil à roues d'adhérence comprenant n (n ≧ 2) paires de roues (1a,2a; 1b,2b;...), les deux roues (1,2) de chaque paire agissant, en service, sur des surfaces longitudinales opposées d'un câble (10) auquel une force de traction doit être appliquée, une pompe (14) à cylindrée variable, un circuit diviseur de débit (16) ayant une entrée (19) reliée au côté refoulement de la pompe (14) et n sorties (21a, 21b,...) pour diviser l'écoulement du fluide hydraulique fourni par la pompe en n écoulements égaux, n paires de moteurs hydrauliques (3a,4a; 3b, 4b;...) respectivement accouplés mécaniquement aux roues pour les entraîner en rotation, les deux moteurs hydrauliques (3,4) de chaque paire étant reliés hydrauliquement en un circuit série, dont une première extrémité est reliée à une sortie respective parmi les n sorties (21a, 21b,...) du circuit diviseur de débit (16) et dont la seconde extrémité est reliée à un réservoir de fluide hydraulique (13) auquel est également relié le côté aspiration de la pompe (14), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pompe auxiliaire (35), dont le côté refoulement est relié hydrauliquement en parallèle aux premières extrémités des n circuits série formés par les n paires de moteurs hydrauliques (3a, 4a; 3b, 4b;...), à travers n clapets d'admission respectifs (36a, 36b,...), et en ce que les points milieux (37a, 37b,...) desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, sont reliés à un point du circuit (43 ou 44) qui, en service, est à une pression égale ou sensiblement égale à la pression de travail au côté refoulement de la pompe (14) à cylindrée variable, à travers un réducteur de pression (38) qui, en service, détermine en tous lesdits points milieux une pression réduite qui est dans un rapport prédéterminé avec ladite pression de travail, ledit rapport étant tel que la différence des pressions entre la première extrémité et le point milieu de l'un quelconque desdits circuits série soit égale à la différence des pressions entre ledit point milieu et la seconde extrémité du même circuit série.

2. - Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur de pression est relié (par 43) au côté refoulement de la pompe auxiliaire (35).

3.- Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur de pression est relié (par 44) au côté refoulement de la pompe (14) à cylindrée variable.

4.- Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit diviseur de débit (16) comprend, de façon connue, n moteurs hydrauliques (16a, 16b...), dont les rotors sont accouplés à un arbre commun (22) et dont les orifices d'admission sont reliés en commun pour former l'entrée (19) du circuit diviseur de débit, les orifices de décharge desdits moteurs formant respectivement les sorties (21a, 21b,...) du circuit diviseur de débit, et en ce que la pompe auxiliaire (35) est accouplée mécaniquement audit arbre commun (22) pour être entraînée par lui.

5.- Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le côté refoulement de la pompe auxiliaire (35) est en outre relié au réservoir (13) à travers un limiteur de pression (42) asservi à la pression de travail de la pompe (14) à cylindrée variable.

6.- Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réducteur de pression (38) est relié à chacun desdits points milieux (37a,37b,...) à travers un étranglement (39a,39b,...) en parallèle avec un clapet anti-retour (41a, 41b,...) dont le sens passant est dirigé vers le point milieu correspondant.

7.- Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les sorties (21a, 21b,...) du circuit diviseur de débit (16) sont reliées par des clapets anti-retour respectifs (33a,33b,...) à un limiteur de pression (34).