EP0919513B1 - Dispositif de maintien sous tension d'un cable - Google Patents

Dispositif de maintien sous tension d'un cable Download PDF

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EP0919513B1
EP0919513B1 EP19980420193 EP98420193A EP0919513B1 EP 0919513 B1 EP0919513 B1 EP 0919513B1 EP 19980420193 EP19980420193 EP 19980420193 EP 98420193 A EP98420193 A EP 98420193A EP 0919513 B1 EP0919513 B1 EP 0919513B1
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cable
tension
keeping
rollers
pressing rollers
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Gérard Piron
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Reel SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/48—Control devices automatic
    • B66D1/50—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control

Definitions

  • the invention relates to a device intended to keep a cable under tension, in particular during of its winding, and especially on a winch drum. It therefore concerns the lifting and hauling devices.
  • the apparatus and devices used generally consist of one or more cables, wound on a drum, said drum being rotated by means a motor, usually electric.
  • the winch has a groove of substantially equivalent diameter the diameter of the cable, made at its periphery in a spiral, and that the winch is equipped with a cutting device, i.e. a device moving parallel to the axis of rotation of the drum as the cable is wound up, in a known manner, to achieve a uniform winding, the tension is insufficient to accommodate precisely in said groove the cable intended to be received there or, in the context of multilayer windings, to ensure a regular positioning of the cable corresponding to the suitable pitch.
  • a cutting device i.e. a device moving parallel to the axis of rotation of the drum as the cable is wound up, in a known manner, to achieve a uniform winding, the tension is insufficient to accommodate precisely in said groove the cable intended to be received there or, in the context of multilayer windings, to ensure a regular positioning of the cable corresponding to the suitable pitch.
  • Document US-A-4,033,496 has proposed a device for keeping a voltage under cable, comprising pressure rollers, located in the same plane and mounted almost tangentially so as to press said cable at their point of tangency or quasi-tangency common, said rollers being directly coupled to a braking member, intended for generate a resistant force at the cable.
  • the object of the invention is to provide an improved device capable of ensuring the tension of the cable during its winding by the creation of a resistant force, in the same direction as the tension exerted by the drum on the cable, but in the opposite direction.
  • This force is much weaker than the nominal pulling capacity of the cable. It is subjected to this force continuously, including when moving sideways of the cable in order to achieve a uniform distribution of the first layer or layers higher, especially when a cutting device is used.
  • the device according to the invention is intended to generate a force resistant, upstream of the winch or lifting device, and whose intensity is adjustable by the implementation of a brake.
  • the device according to the invention is mounted on a cutting member and movable in synchronism with it, such so as to continuously generate the resistive force, whatever the lateral positioning of the cable relative to the drum at which it is intended to to be rolled up.
  • the rollers have several sets, coupled together and are connected to the braking member directly or via a bevel gear.
  • the braking member is constituted by a system hydraulic consisting of one or more gear pumps directly coupled to the axes of the rollers or on the intermediate transmission member, constituted for example by a bevel gear.
  • These pumps supply a hydraulic circuit, one of the branches of which is provided with a adjustable throttle, ensuring flow limitation, and therefore, allow generation of the cable retaining force.
  • This circuit branch can be short-circuited by means of a solenoid valve, in the event that the creation of tension is not necessary or, during the course of the cable.
  • the braking member is constituted by a system of powder couplers, connected directly or indirectly to the axes of the pressure rollers, said couplers being electrically supplied with current of suitable intensity in order to generate an adequate resistive torque, function of the tension that we want to create at the cable level.
  • FIG. 1 a top view of the device according to the invention.
  • This device is advantageously mounted on the cutting body (17) of a winch, and more generally of a lifting or hauling device with cable (s). So known and as already specified, such a cutting member is intended to move parallel to the generator of the drum at the level of which is intended to come and wind cable, and thus sweep the entire length of said drum, in order to achieve a regular winding of the cable at the drum.
  • the cable, bearing the reference (1) is oriented, and centered relative to the member intended to exert on it a resistant force opposing the tension exerted by the drum, in the vertical plane, and horizontal, by means of input rollers, respectively (2) and (3), mounted freely in rotation on respective axes (4) and (5).
  • the cable (1) is taken up at the outlet of the device according to the invention by a set also of two vertical (6) and horizontal (7) rollers, also mounted free in rotation, and intended to ensure the continuity of the direction given to the cable in direction of the drum, called to receive it.
  • the device described is intended for exert a resistant force on the cable, tending to oppose the tension force exerted by the drum on it.
  • the cable is received at pressure devices, and typically pressure rollers (8) and (9), mounted in pairs, as may well observe it in FIG. 1.
  • These pressure rollers (8, 9) are positioned in the same plane and have a common tangency zone, as can be observed, in particular in Figure 3.
  • These pressure rollers have a groove (10) of compatible diameter with the diameter of the cable (1), so as to present the largest contact surface possible when said cable (1) is received between the two rollers (8) of the same torque.
  • rollers are made of materials with a relatively high coefficient of friction, such as polyurethane example to limit the risk of slipping and therefore increase the adhesion of said rollers at the level of the cable, therefore the effectiveness of the braking member associated with the device according to the invention.
  • the pressure rollers (8) and (9) are capable of rotating relative to respective parallel axes, and said axes of the same couple (8) (9) being coupled to a synchronization axis (11), also parallel to the axes of the rollers (8) and (9) by means chains (12), meshing in pinions (13) formed at the axes respective (see Figure 3).
  • rollers (8) and (9), by this coupling, can only rotate at the same speed.
  • the axis (11) is coupled with an angle deflection device (14) ( Figure 3), intended for transform the vertical direction of the axis (11) into a horizontal direction according to a new axis (15). In the vicinity of the end of this axis (15) are mounted powder couplers (16).
  • such couplers are electrically powered, so as to generate an electrical torque at the level of the constituent discs of said couplers which, depending on the direction of the current, are capable of ensuring a resistant torque on the axis (15) and therefore, on the axis (11), therefore consequently, on the rollers (8) and (9).
  • a fan (not shown) is associated with each of them to ensure its cooling.
  • each of the axes (11) is coupled to the by means of a gear with one or more pumps.
  • These pumps supply a circuit hydraulic, with a throttle adjustable in diameter, ensuring flow limitation, and therefore exerting an obstacle to the free rotation of the pump gears, and therefore axes (11), therefore, consequently pressure rollers (8) and (9), so generating the resistive force at the level of the cable (1) opposing the tensile force exerted by the drum.
  • the circuit also includes a short-circuit branch supplied by means of a solenoid valve, when the creation of this resistance force is not necessary, i.e. in case of winding under load, or unwinding of the cable.
  • the active branch of hydraulic systems is equipped with a radiator for evacuating the heat energy developed, this radiator being associated with a fan calibrated accordingly.
  • This device is very particularly simple to implement and to realize and can be very easy to mount on the slicing device which traditionally combines winches.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Description

L'invention concerne un dispositif destiné à maintenir sous tension un câble, notamment lors de son enroulement, et tout particulièrement sur un tambour de treuil. Elle concerne donc le domaine des appareils de levage et de halage.
Dans cette industrie, les appareils et dispositifs mis en oeuvre sont généralement constitués de un ou plusieurs câbles, enroulés sur un tambour, ledit tambour étant mû en rotation au moyen d'un moteur, généralement électrique.
Afin de réduire l'encombrement de l'enroulement ainsi constitué, ou de favoriser le déroulement du ou des câbles, il est nécessaire de veiller à la qualité de l'enroulement sur ledit tambour. Or, pour aboutir à des enroulements uniformes, qu'ils soient monocouches ou multicouches, il est nécessaire d'appliquer une certaine tension sur le câble. Si certes, dans le cadre des appareils de levage, cette tension est assurée par le poids des organes de levage, notamment le câble lui-même, un moufle, un crochet voire par la charge suspendue elle-même, tel n'est pas le cas lorsque le treuil est utilisé en halage. En effet, quand bien même le tambour est rainuré, c'est à dire qu'il présente une gorge de diamètre sensiblement équivalent au diamètre du câble, réalisé à sa périphérie selon une spirale, et que le treuil est équipé d'un dispositif de trancanage, c'est à dire d'un dispositif se déplaçant parallèlement à l'axe de rotation du tambour au fur et à mesure de l'enroulement du câble, afin de manière connue, d'aboutir à un enroulement uniforme, la tension est insuffisante pour loger précisément dans ladite gorge le câble destiné à y être reçu ou, dans le cadre des enroulements multicouches, pour assurer un positionnement régulier du câble correspondant au pas convenable.
On a proposé, dans le document US-A-4 033 496, un dispositif de maintien sous tension d'un câble, comprenant des galets presseurs, situés dans un même plan et montés de manière quasi-tangentielle de manière à presser ledit câble au niveau de leur point de tangence ou de quasi-tangence commun, lesdits galets étant couplés directement à un organe de freinage, destinée à engendrer au niveau du câble une force résistante.
L'objet de l'invention est de proposer un dispositif perfectionné propre à assurer la tension du câble lors de son enroulement par la création d'une force résistante, de même direction que la tension exercée par le tambour sur le câble, mais de sens opposé.
Cette force est d'intensité beaucoup plus faible que la capacité de traction nominale du câble. Celui-ci est soumis à cette force de manière continue, y compris lors du déplacement latéral du câble afin d'aboutir à une répartition uniforme de la première couche ou des couches supérieures, notamment lorsqu'un organe de trancanage est utilisé.
En revanche, elle est supprimée lors d'un enroulement avec tension assurée par exemple lorsque le treuil est utilisé en appareil de levage et qu'il est muni d'une charge minimum résistante, ne serait-ce que par un moufle ou un crochet de levage. De la même manière, cette force est supprimée lors du mouvement de déroulement du câble.
Selon l'invention, ce dispositif de maintien sous tension d'un câble, notamment lors de son enroulement comprend au moins un jeu de deux galets presseurs, situés dans un même plan et montés de manière quasi-tangentielle, et dont les gorges respectives sont destinées à recevoir le câble au niveau de leur point de tangence ou de quasi-tangence commun, lesdits galets étant couplés directement ou indirectement à un organe de freinage, propre à engendrer au niveau du câble, une force résistante, réglable en intensité, s'opposant à la tension exercée par le tambour du treuil ou du dispositif de traction au niveau duquel il est mis en place.
En d'autres termes, le dispositif conforme à l'invention est destiné à engendrer une force résistante, en amont du treuil ou de l'appareil de levage, et dont l'intensité est réglable par la mise en oeuvre d'un frein.
Selon une forme avantageuse de l'invention, le dispositif conforme à l'invention est monté sur un organe de trancanage et déplaçable en synchronisme avec celui-ci, de telle sorte à ainsi générer de manière continue la force résistante, quel que soit le positionnement latéral du câble par rapport au tambour au niveau duquel il est destiné à être enroulé.
Selon l'invention, les galets comportent plusieurs jeux, couplés entre eux et sont reliés à l'organe de freinage directement ou par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle.
Selon une première forme de réalisation, l'organe de freinage est constitué par un système hydraulique constitué par une ou plusieurs pompes à engrenages couplées directement sur les axes des galets ou sur l'organe de transmission intermédiaire, constitué par exemple par un renvoi d'angle.
Ces pompes alimentent un circuit hydraulique, dont l'une des branches est munie d'un étranglement réglable, assurant la limitation du débit, et partant, permettent la génération de l'effort de retenue du câble.
Cette branche de circuit peut être court-circuitée par l'intermédiaire d'une électrovanne, dans le cas où la création de la tension n'est pas nécessaire ou, lors du déroulement du câble.
Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, l'organe de freinage est constitué par un système de coupleurs à poudre, reliés directement ou indirectement aux axes des galets presseurs, lesdits coupleurs étant alimentés électriquement avec un courant d'intensité adapté afin de générer un couple résistant adéquat, fonction de la tension que l'on souhaite créer au niveau du câble.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées.
  • La figure 1 est une vue du dessus du dispositif conforme à l'invention.
  • La figure 2 est une vue latérale partiellement éclatée de la figure 1.
  • La figure 3 est une vue de front, également partiellement éclatée, du dispositif conforme à l'invention.
    • On a représenté sur la figure 1 une vue du dessus du dispositif conforme à l'invention. Ce dispositif est avantageusement monté sur le corps de trancanage (17) d'un treuil, et de manière plus générale d'un dispositif de levage ou de halage à câble(s). De manière connue et ainsi que déjà précisé, un tel organe de trancanage est destiné à se déplacer parallèlement à la génératrice du tambour au niveau duquel est destiné à venir s'enrouler le câble, et à balayer ainsi toute la longueur dudit tambour, afin d'aboutir à un enroulement régulier du câble au niveau du tambour.
    Selon l'invention, le câble, portant la référence (1) est orienté, et centré par rapport à l'organe destiné à exercer sur celui-ci une force résistante s'opposant à la tension exercée par le tambour, selon le plan vertical, et horizontal, au moyen de rouleaux d'entrée, respectivement (2) et (3), montés libres en rotation sur des axes respectifs (4) et (5).
    De manière similaire, le câble (1) est repris en sortie du dispositif conforme à l'invention par un jeu également de deux rouleaux verticaux (6) et horizontaux (7), également montés libres en rotation, et destinés à assurer la continuité de la direction donnée au câble en direction du tambour, appelé à le recevoir.
    Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif décrit est destiné à exercer une force résistante sur le câble, tendant à s'opposer à la force de tension exercée par le tambour sur celui-ci. Pour ce faire, le câble est reçu au niveau d'organes presseurs, et typiquement des galets presseurs (8) et (9), montés par couple, tel qu'on peut bien l'observer sur la figure 1. Ces galets presseurs (8, 9) sont positionnés dans un même plan et présentent une zone de tangence commune, tel qu'on peut bien l'observer, notamment sur la figure 3. Ces galets presseurs présentent une gorge (10) de diamètre compatible avec le diamètre du câble (1), de telle sorte à présenter la plus grande surface de contact possible lorsque ledit câble (1) est reçu entre les deux galets (8) d'un même couple. Ces galets sont réalisés en matériaux à coefficient de frottement relativement élevé, tel que par exemple en polyuréthanne pour limiter les risques de glissement et partant, augmenter l'adhérence desdits galets au niveau du câble, donc l'efficacité de l'organe de freinage associé au dispositif conforme à l'invention.
    Pour autant, ils sont réalisés en un matériau propre à éviter tout risque d'altération du câble. Les galets presseurs (8) et (9) sont susceptibles d'entrer en rotation par rapport à des axes respectifs parallèles, et lesdits axes d'un même couple (8) (9) étant couplés à un axe (11) de synchronisation, également parallèle aux axes des galets (8) et (9) au moyen de chaínes (12), venant engrener dans des pignons (13) ménagés au niveau des axes respectifs (voir figure 3).
    De la sorte, les galets (8) et (9), de par ce couplage, ne peuvent tourner qu'à la même vitesse.
    L'axe (11) est couplé avec un dispositif de renvoi d'angles (14) (figure 3), destiné à transformer la direction verticale de l'axe (11) en direction horizontale selon un nouvel axe (15). Au voisinage de l'extrémité de cet axe (15) sont montés des coupleurs à poudre (16).
    De manière connue, de tels coupleurs sont alimentés électriquement, de telle sorte à générer un couple électrique au niveau des disques constitutifs desdits coupleurs qui, fonction du sens du courant, sont susceptibles d'assurer un couple résistant sur l'axe (15) et partant, sur l'axe (11), donc par voie de conséquence, sur les galets (8) et (9).
    Par réglage de l'intensité du courant électrique au niveau de chacun des coupleurs à poudre, il est ainsi possible de limiter la vitesse de rotation des galets presseurs (8) et (9), lorsque le câble est soumis à la tension exercée par le tambour, et, compte-tenu de la relative adhérence desdits galets au niveau du câble, il devient ainsi possible de générer une force résistante, tendant à s'opposer à ladite tension exercée par le tambour. Ce faisant, on génère une direction sensiblement rectiligne du câble (1) en sortie du dispositif conforme à l'invention, permettant d'arriver au résultat recherché pour pouvoir aboutir à un enroulement uniforme dudit câble sur le tambour.
    Lorsque le câble est sous tension, c'est à dire soumis à une charge suffisante pour assurer une tension propre à lui conférer une orientation sensiblement rectiligne, ou lors des phases de déroulement du câble, l'intensité du courant électrique acheminé au niveau des coupleurs à poudre est annulée, de telle sorte à permettre une libre rotation des galets presseurs, les rendant de fait insusceptibles de générer une force résistante au déroulement de celui-ci.
    Afin d'assurer la dissipation de l'énergie générée par les coupleurs à poudre (16), un ventilateur (non représenté) est associé à chacun d'eux afin d'assurer son refroidissement.
    Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, chacun des axes (11) est couplé au moyen d'un engrenage à une ou plusieurs pompes. Ces pompes alimentent un circuit hydraulique, muni d'un étranglement réglable en diamètre, assurant la limitation du débit, et partant, exerçant un obstacle à la libre rotation des engrenages des pompes, et partant des axes (11), donc, par voie de conséquence des galets presseurs (8) et (9), de telle sorte à générer la force résistante au niveau du câble (1) s'opposant à la force de traction exercée par le tambour.
    Le circuit comporte également une branche de court-circuit alimentée au moyen d'une électrovanne, lorsque la création de cette force résistance n'est pas nécessaire, c'est à dire en cas d'enroulement sous charge, ou de déroulement du câble.
    Par ailleurs, la branche active des systèmes hydrauliques est munie d'un système de radiateur permettant d'évacuer l'énergie calorifique développée, ce radiateur étant associée à un ventilateur calibré en conséquence.
    Enfin, lors de l'arrêt de l'installation, le maintien est assuré par un frein mécanique, notamment de type à disque. Ce frein est bien entendu libéré pendant les périodes de rotation du tambour tant à l'enroulement qu'au déroulement.
    On conçoit tout l'intérêt d'un tel dispositif permettant de générer une force résistante, y compris à l'arrêt, propre donc à s'opposer à la traction exercée par le tambour sur le câble et donc à assurer la tension de celui-ci sans pour autant générer une trop importante déperdition d'énergie qui nécessiterait alors un surdimensionnement de la capacité du tambour.
    Ce dispositif est tout particulièrement simple à mettre en oeuvre et à réaliser et peut se monter très facilement sur l'organe de trancannage qui associe de manière traditionnelle les treuils.

    Claims (8)

    1. Dispositif de maintien sous tension d'un câble (1) lors de son enroulement sur le tambour d'un appareil de levage ou de halage, comprenant au moins un jeu de deux galets presseurs (8, 9), situés dans un même plan et montés de manière quasi-tangentielle, destinés à recevoir le câble au niveau de leur point de tangence ou de quasi-tangence commun, lesdits galets étant couplés directement ou indirectement à un organe de freinage (15, 16), propre à engendrer au niveau du câble, une force résistante, réglable en intensité, s'opposant à la tension exercée par le tambour du dispositif de levage ou de halage au niveau duquel il est mis en place, caractérisé en ce que lesdits galets (8, 9) sont munis d'une gorge périphérique, de diamètre compatible avec le diamètre du câble reçu entre eux.
    2. Dispositif de maintien sous tension d'un câble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur un organe de trancanage (17), et en ce qu'il est déplaçable en synchronisme avec celui-ci, de telle sorte à ainsi générer de manière continue la force résistante, quel que soit le positionnement latéral du câble par rapport au tambour au niveau duquel il est destiné à être enroulé.
    3. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs jeux de galets presseurs (8, 9), couplés entre eux.
    4. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les galets presseurs (8, 9) sont reliés à l'organe de freinage (15, 16) directement ou par l'intermédiaire d'un organe de transmission intermédiaire (14), tel qu'un renvoi d'angle.
    5. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de freinage (15, 16) est constitué par un système hydraulique constitué par une ou plusieurs pompes à engrenages couplées directement sur les axes (11) de couplage des galets presseurs (8, 9) ou sur l'organe de transmission intermédiaire (14), lesdites pompes alimentant un circuit hydraulique, dont l'une des branches est munie d'un étranglement réglable, assurant la limitation du débit, et partant, permettent la génération de l'effort de retenue du câble.
    6. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la branche du circuit hydraulique munie de l'étranglement réglable comporte une branche de court-circuit accessible par l'intermédiaire d'une électrovanne, dans le cas où la création de la tension n'est pas nécessaire ou, lors du déroulement du câble.
    7. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte un frein mécanique, notamment de type à disque, destiné à maintenir arrêtés les galets presseurs (8, 9), ledit frein étant libéré pendant la période de rotation du tambour tant à l'enroulement qu'au déroulement.
    8. Dispositif de maintien sous tension d'un câble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de freinage est constitué par un système de coupleurs à poudre (16), reliés directement ou indirectement aux axes des galets presseurs (8, 9), lesdits coupleurs étant alimentés électriquement avec un courant d'intensité adapté afin de générer un couple résistant adéquat, fonction de la force résistante, et donc de la tension que l'on souhaite créer au niveau du câble.
    EP19980420193 1997-10-21 1998-10-21 Dispositif de maintien sous tension d'un cable Expired - Lifetime EP0919513B1 (fr)

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    FR9713405 1997-10-21
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    DE (1) DE69823778T2 (fr)
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