EP1848655B1 - Dispositif pour manoeuvrer une structure en elevation ou en abaissement - Google Patents

Dispositif pour manoeuvrer une structure en elevation ou en abaissement Download PDF

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EP1848655B1
EP1848655B1 EP06709452A EP06709452A EP1848655B1 EP 1848655 B1 EP1848655 B1 EP 1848655B1 EP 06709452 A EP06709452 A EP 06709452A EP 06709452 A EP06709452 A EP 06709452A EP 1848655 B1 EP1848655 B1 EP 1848655B1
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pinion
toothed wheel
rack
motorised
outer ring
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/04—Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction
    • E02B17/08—Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction for raising or lowering
    • E02B17/0818—Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction for raising or lowering with racks actuated by pinions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F3/00—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads
    • B66F3/02—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads with racks actuated by pinions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F2700/00—Lifting apparatus
    • B66F2700/03—Lifting jacks with pinion and rack

Definitions

  • the present invention relates to a device for raising or lowering a structure, for example a platform of the offshore platform type.
  • the document FR-A-2,753,466 describes such a device.
  • Offshore drilling rigs typically have several fixed vertical legs with racks.
  • the lifting and lowering installations, integral with the mobile platform, comprise motorized gears which roll on these racks to ensure the maneuvers of up and down.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by providing a maneuvering device of simple structure, compact and of limited weight, which further provides a good distribution of efforts.
  • the maneuvering device comprises a symmetrical rack, cut on both sides, sandwiched between two pinions of horizontal axes axis and arranged in the same horizontal plane, or substantially in the same horizontal plane, driven in opposite directions by the same engine.
  • the output shaft of the single motor transmits the motor movement to a primary gear system whose output shaft corresponds to the input shaft of a planetary differential secondary gearbox comprising a sun gear, satellite gears and an outer crown; the carrier of said differential secondary gearbox drives one of said drive gears on one side of said double rack, and the outer ring gear of said planetary gearbox drives, by suitable mechanical means, a toothed gear loaded itself to drive the second pinion on the other side of said double rack.
  • the motorized gears are synchronized in effort and speed. Note that it is possible to stack different identical or similar devices to increase the lifting capacity.
  • the outer ring gear of the planetary gear is preferably externally toothed, and the mechanical connecting means between said outer ring gear and the drive gear of the second pinion gear consist of a drive chain or one or more crazy gears.
  • the pinion of the rack integral with the gear driven by the secondary gear is advantageously equipped with a load measuring system, preferably placed on the side of said gear.
  • the maneuvering device 1 illustrated on the figure 1 comprises mainly two pinions A and B rotated by the same motor 2 and which sandwich a double C rack.
  • the manipulated structure can be a mobile platform, which has not been represented as a simplification measure.
  • the support of the double rack C for example a vertical leg, has also not been shown.
  • the operating device 1 comprises a motor 2 of the hydraulic or electrical type
  • the output shaft 3 corresponds to the input shaft of a primary reduction system, shown diagrammatically at 4, which can be parallel trains or epicyclic gear trains.
  • the output shaft 5 of the primary gearbox 4 corresponds to the input shaft of a secondary gearbox 6 of planetary differential type with two outputs.
  • the solar input gear 7 of this secondary gear 6 is directly driven by the input shaft 5.
  • This sun gear 7 drives three planet gears 8 connected by a planet carrier 9 whose output shaft 10 directly drives the first pinion A which attacks one of the sides 12 of the fixed double rack C.
  • the planet gears 8 drive the outer ring 14 of the secondary gear 6 via an internal toothing 15, and the external toothing 16 of the ring gear 14 drives a toothed wheel 17 via a transmission chain 18 ; this toothed wheel 17 directly drives the second driving pinion B via a shaft 21.
  • This second pinion B attacks the side 22 of the double rack 13.
  • the two pinions A and B which attack the two opposite sides 12 and 22 of the rack C have horizontal axes of rotation which are situated in the same horizontal plane, or approximately in the same horizontal plane.
  • the reduction ratios between the toothed wheel 17 and the outer ring 14 of the secondary gear 6 are such that the forces on the two gears A and B are similar.
  • the two outputs of the planetary gear 6 have a differential movement and rotate in the opposite direction. These two parts develop rigorously proportional efforts, one being the reaction of the other. This feature is a significant improvement over some previous achievements for which the efforts on the two drive gears vary according to the position and the lateral displacement of the rack.
  • a measuring system can be provided on one of the two drive pinions A , B of the double rack C , more advantageously on the pinion B driven by the gear wheel 17.
  • This measuring system is advantageously placed on the side of the toothed wheel 17, inside the hollow axis 21 provided.
  • the structure of the lifting system defined above occupies a substantially reduced volume compared to previous equipment; depending on the type of device, space savings can reach 30%.
  • the figure 2 shows an alternative embodiment of the maneuvering device illustrated on the figure 1 .
  • the transmission of the movement between the outer ring gear 14 of the secondary gear 6 and the toothed wheel 17 is carried out by an idle gear identified 24. All other mechanical elements are identical to those of the figure 1 and work the same way.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour élever ou abaisser une structure, par exemple une plateforme du genre plateforme off-shore. Le document FR-A-2 753 466 décrit un tel dispositif.
  • Les plateformes de forage en mer comportent généralement plusieurs jambes verticales fixes munies de crémaillères. Les installations de levage et d'abaissement, solidaires de la plateforme mobile, comportent des pignons motorisés qui roulent sur ces crémaillères pour assurer les manoeuvres de montée et de descente.
  • Les dispositifs de manoeuvre connus à ce jour sont généralement complexes et encombrants. En outre, dans certaines configurations, les efforts sur les pignons varient suivant la position et le déplacement latéral de la crémaillère.
  • La présente invention a pour objet de pallier à ces inconvénients en proposant un dispositif de manoeuvre de structure simple, peu encombrante et de poids limité, qui en outre confère une bonne répartition des efforts.
  • Conformément à la présente invention, le dispositif de manoeuvre comprend une crémaillère symétrique, taillée des deux côtés, prise en sandwich entre deux pignons d'attaque d'axes horizontaux et disposés dans le même plan horizontal, ou sensiblement dans le même plan horizontal, entraînés dans des sens contraires par une même motorisation. L'arbre de sortie de la motorisation unique transmet le mouvement moteur à un système réducteur primaire dont l'arbre de sortie correspond à l'arbre d'entrée d'un réducteur secondaire de type différentiel planétaire comprenant un pignon solaire, des pignons satellites et une couronne extérieure ; le porte-satellite dudit réducteur secondaire différentiel entraîne l'un desdits pignons d'attaque sur l'un des côtés de ladite double crémaillère, et la couronne extérieure dudit réducteur planétaire entraîne, par des moyens mécaniques appropriés, une roue dentée chargée elle-même d'entraîner le second pignon d'attaque, sur l'autre côté de ladite double crémaillère.
    De la sorte, les pignons motorisés sont synchronisés en efforts et en vitesse.
    On notera qu'il est possible d'empiler différents dispositifs identiques ou similaires pour augmenter la capacité de levage.
  • La couronne extérieure du réducteur planétaire est de préférence dentée extérieurement, et les moyens mécaniques de liaison entre ladite couronne extérieure et la roue dentée d'entraînement du second pignon d'attaque sont constitués d'une chaîne d'entraînement ou d'un ou plusieurs pignons fous.
  • En outre, le pignon d'attaque de la crémaillère solidaire de la roue dentée entraînée par le réducteur secondaire est avantageusement équipée d'un système de mesure de charge, de préférence placé du côté de ladite roue dentée.
  • L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée par la description suivante de deux modes de réalisation particuliers, donnés uniquement à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif de manoeuvre conforme à l'invention, dans lequel le réducteur secondaire entraîne la roue dentée du second pignon d'attaque par l'intermédiaire d'une chaîne ;
    • la figure 2 illustre une variante de réalisation du dispositif de manoeuvre, dans lequel le système mécanique de liaison entre le réducteur secondaire et la roue d'entraînement du second pignon d'attaque est constitué d'un pignon fou.
  • Le dispositif de manoeuvre 1 illustré sur la figure 1 comprend principalement deux pignons A et B entraînés en rotation par une même motorisation 2 et qui prennent en sandwich une crémaillère double C. La structure manoeuvrée peut être une plateforme mobile, qui n'a pas été représentée par mesure de simplification. Egalement, le support de la double crémaillère C, par exemple une jambe verticale, n'a pas non plus été représenté.
    Plus précisément, le dispositif de manoeuvre 1 comprend une motorisation 2 de type hydraulique ou électrique dont l'arbre de sortie 3 correspond à l'arbre d'entrée d'un système réducteur primaire, schématisé en 4, pouvant être à trains parallèles ou à trains épicycloïdaux.
  • L'arbre de sortie 5 du réducteur primaire 4 correspond à l'arbre d'entrée d'un réducteur secondaire 6 de type différentiel planétaire à deux sorties.
    Le pignon solaire d'entrée 7 de ce réducteur secondaire 6 est directement entraîné par l'arbre d'entrée 5. Ce pignon solaire 7 entraîne trois pignons satellites 8 reliés par un porte-satellite 9 dont l'arbre de sortie 10 entraîne directement le premier pignon A qui attaque l'un des côtés 12 de la double crémaillère fixe C.
  • Les pignons satellites 8 entraînent la couronne externe 14 du réducteur secondaire 6 par l'intermédiaire d'une denture interne 15, et la denture extérieure 16 de la couronne 14 entraîne une roue dentée 17, par l'intermédiaire d'une chaîne de transmission 18 ; cette roue dentée 17 entraîne directement le second pignon d'attaque B par l'intermédiaire d'un arbre 21.
    Ce second pignon B attaque le côté 22 de la double crémaillère 13.
  • Les deux pignons A et B qui attaquent les deux côtés opposés 12 et 22 de la crémaillère C ont des axes de rotation horizontaux qui sont situés dans le même plan horizontal, ou approximativement dans le même plan horizontal.
  • Les rapports de réduction entre la roue dentée 17 et la couronne extérieure 14 du réducteur secondaire 6 sont tels que les efforts sur les deux pignons A et B sont voisins.
  • Les deux sorties du réducteur planétaire 6 ont un mouvement différentiel et tournent en sens inverse. Ces deux parties développent des efforts rigoureusement proportionnels, l'un étant la réaction de l'autre.
    Cette particularité est un progrès notable par rapport à certaines réalisations antérieures pour lesquelles les efforts sur les deux pignons d'attaque varient suivant la position et le déplacement latéral de la crémaillère.
  • D'autre part, un système de mesure peut être prévu sur l'un des deux pignons d'attaque A, B de la crémaillère double C, plus avantageusement sur le pignon B entraîné par la roue dentée 17. Ce système de mesure, non représenté, est avantageusement placé du côté de la roue dentée 17, à l'intérieur de l'axe 21 prévu creux.
  • La structure du système de levage définie ci-avant occupe un volume sensiblement réduit par rapport aux équipements antérieurs ; en fonction du type de dispositif, le gain de place peut atteindre 30 %.
  • La figure 2 montre une variante de réalisation du dispositif de manoeuvre illustré sur la figure 1.
    Ici, la transmission du mouvement entre la couronne extérieure 14 du réducteur secondaire 6 et la roue dentée 17 est réalisée par un pignon fou repéré 24.
    Tous les autres éléments mécaniques sont identiques à ceux de la figure 1 et fonctionnent de la même manière.

Claims (5)

  1. Dispositif pour manoeuvrer une structure en élévation ou en abaissement par rapport à un support, ceci au moyen de pignons motorisés (A, B) solidaires de ladite structure, engrènant une crémaillère verticale fixe (C) solidaire dudit support, caractérisé en ce qu'il comprend une crémaillère (C) taillée des deux côtés (12, 22), prise en sandwich entre deux pignons d'attaque (A, B) d'axes horizontaux et disposés dans le même plan horizontal ou sensiblement dans le même plan horizontal, entraînés dans des sens contraires par la même motorisation (2), l'arbre de sortie (3) de ladite motorisation (2) transmettant le mouvement moteur à un système réducteur primaire (4) dont l'arbre de sortie (5) correspond à l'arbre d'entrée d'un réducteur secondaire (6) du type différentiel planétaire comprenant un pignon solaire (7), des pignons satellites (8) et une couronne extérieure (14), le porte-satellite (9) dudit réducteur secondaire différentiel (6) entraînant l'un desdits pignons (A), sur l'un des côtés (12) de ladite double crémaillère (C), et la couronne extérieure (14) dudit réducteur planétaire (6) entraînant par des moyens appropriés (18, 24), une roue dentée (17) chargée elle-même d'entraîner le second pignon (B) sur l'autre côté (22) de ladite double crémaillère (C).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne extérieure (14) du réducteur planétaire (6) comporte une denture externe (16), les moyens mécaniques de liaison entre ladite couronne (14) et la roue dentée (17) d'entraînement du second pignon motorisé (B) étant constitués d'une chaîne (18).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne extérieure (14) du réducteur planétaire (6) comporte une denture externe (16), les moyens mécaniques de liaison entre ladite couronne (14) et la roue dentée (17) d'entraînement du second pignon motorisé (B) étant constitués d'au moins un pignon fou (24).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un système de mesure de charge sur le pignon (B) entraîné par la roue dentée (17), lequel système de mesure est placé du côté de ladite roue dentée (17).
  5. Installation pour manoeuvrer une structure en élévation ou en abaissement par rapport à un support, laquelle installation est constituée de plusieurs dispositifs (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, superposés les uns aux autres.
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