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"Perfectionnements aux appareils Hydrauliques de transmission de puissance."
Cette invention a trait aux appareils de trans- mission de puissance hydraulique destinés à être employas entre un moteur tournant d'une façon continue et des mé- canismes tels que des treuils, appareils de halage ou la- minoirs, dans lesquels il est normalement nécessaire d'ac- célérer le mouvement de rotation d'un arbre de zéro à la pleine vitesse pendant qu'il est soumis à une charge, et dans lesquels des changements de marche fréquents sont aussi requis.
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Dans les treuils pour cages de mines,appareils de halage et appareils analogues, on a proposé d'intercaler entre le tambour de treuil et le moteur de commande pouvant tourner d'une façon continue dans un sens, une transmission hydraulique à rapport variable du type dans lequel il est fait usage de pièces à mouvement alternatif et dans lequel la puissance est transmise par l'entremise d'un liquide à haute pression agissant soit sur des plongeurs montés dans des cylindres, soit contre des ailettes adaptées dans un rotor monté excentriquement dans une enveloppe, des moyens de réglage étant prévus pour déterminer le rapport de trans- mission et le sens de la commande par le réglage du volume et du sens du mouvement du liquide délivré par une unité de pompe à une unité de moteur hydraulique.
un tel mécanisme est nécessairement compliqué et, en raison des pressions élevées appliquées en vue de limiter les dimensions et le coût et de maintenir le rende- ment, et étant donné le nombre de pièces travaillantes ajus- tées exactement et de paliers internes employés, les appa- reils de ce genre sont par eux-mêmes sujets à des troubles et interruptions de service.
En outre, on constate que dans les modèles de grandes dimensions nécessaires pour transmet- tre la force motrice requise pour les grands treuils dans les conditions modernes d'exploitation des mines, les appareils de ce type deviennent encombrants et coûteux à un degré ex- cessif, et même prohibitif, et c'est principalement dans le but d'obvier à. ces inconvénients et d'établir un mécanisme de treuil plus simple et plus sûr que la présente invention a été conçue.
Suivant l'invention, la commande est transmi- se par l'intermédiaire d'un accouplement hydraulique ou trans- formateur de vitesse du type Fottinger ou d'un autre type à
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turbine dans lequel le couple est transmis cinématiquement, la pression motrice du liquide est relativement faible et il n'existe pas de pièces travaillantes internes ou de paliers ou faibles espaces de travail sous une pression élevée.
Les inconvénients susmentionnés de l'appareil de transmission à haute pression sont ainsi évités,en outre qu'on peut em- ployer une'commande directe de l'accouplement par une machine motrice à grande vitesse, compacte et peu coûteuse et qu'on obtient d'autre part une manoeuvre facile à l'aide d'un mé- canisme simple, en remplissant ou vidant l'accouplement, ain- si qu'un freinage efficace, aussi bien par l'application de force motrice que dans le cas où la force motrice viendrait manquer.
Dans un accouplement ou transformateur du genre mentionné, il existe deux éléments l'un (appelé l'organe d'entraînement) recevant un mouvement de rotation continu de la machine motrice, et l'autre (appelé le rotor) accouplé au mécanisme à commander, un couple étant transmis d'un élément à l'autre hydrauliquement quand de l'eau ou un autre liquide est admis à l'enveloppe. Le liquide recueilli par l'organe d'entraînement tournant est délivré à une vitesse élevée, par sa périphérie, dans le rotor, où il vient heurter les aubes du rotor et fait tourner celui-ci, le liquide sortant du rotor près de son centre et revenant à l'orifice d'entrée de l'organe d'entraînement.
Le couple exercé par le rotor varie avec la quantité de liquide que renferme l'enveloppe et avec la vitesse du rotor correspondant à la résistance du méca- nisme récepteur, le réglage étant effectué par des obturateurs d'admission et d'échappement. Dans les appareils tels que les treuils ou appareils analogues, le simple fait d'ouvrir et de fermer les dits obturateurs n'est pas idéal pour la com- mande de l'unité hydraulique quand celle-ci est accouplée au
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tambour et aux cages qui possèdent une inertie considérable et dans lesquels le temps nécessaire pour l'accélération est, de façon correspondante, important.
La vitesse d'admission du liquide pourrait être limitée de telle sorte que l'enveloppe se remplisse relativement lentement, dans le but de fournir le temps voulu pour l'accélération de l'arbre récepteur sans soumettre la machine motrice k une charge exagérée (comme celà se produirait si la boite se remplissait rapidement);
mais, avec une admission limitée de liquide, il s'écoule un inter- valle de temps trop long entre l'instant d'ouverture de l'ob- turateur d'admission (et la fermeture de l'obturateur d'échap- pement) et l'instant auquel la quantité de liquide admise suf- fit pour transmettre le couple requis pour démarrer la charge à partir de la position de repos, et c'est pourquoi, dans le but de réduire à une valeur négligeable le dit intervalle de temps et effectuer l'accélération subséquente de la charge sans surcharger la machine motrice, on prévoit, suivant l'in- vention, un mécanisme de commande par lequel l'admission est d'abord ouverte en grand pour faire pénétrer le liquide rapi- dement dans la boite de l'unité hydraulique et par lequel,
aussitôt que le couple élevé requis a été développé pour lancer le mécanisme à partir du repos, l'admission est limi- tée pour compléter le remplissage relativement lentement, de façon à étendre la période d'accélération sur tout intervalle de temps court désiré. A cet effet, l'obturateur d'admission peut être placé sous la commande conjointe d'une manette de commande et d'un dispositif influencé par le couple développé ou d'un autre mécanisme agencé pour donner la variation dési- rée de l'ouverture de l'obturateur, la manette ayant pour rôle d'ouvrir l'obturateur initialement, et le dit dispositif ayant pour rôle de faire varier automatiquement l'ouverture en conformité avec les exigences.
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Pour mettre l'invention en pratique, on peut em- ployer deux des susdits embrayages ou accouplements hydrauli- ques, la machine motrice (qui peut être un moteur électrique tournant continuellement dans le même sens à pleine vitesse) étant accouplé à l'élément primaire ou organe d'entraînement d'un des embrayages pour donner une marche avant et étant accouplée par l'entremise d'un engrenage inverseur à l'élé- ment primaire ou organe d'entraînement de l'autre embrayage pour donner une marche arrière, de sorte que les deux organes d'entraînement tournent dans des sens opposés à la même vites- se, Le tambour de treuil ou autre mécanisme est accouplé avec chacun des éléments secondaires ou rotors des embrayages, qui possèdent préférablement la même contenance.
Dans une variante, les éléments primaires des deux unités hydrauliques peuvent être actionnés dans le même sens par le moteur de commande, alors que l'élément secondaire de la première unité serait accouplé 4 l'arbre du tambour et que l'élément secondaire de la seconde unité actionnerait le dit arbre par l'entremise d'un pignon intermédiaire pour donner le sens du mouvement inversé désiré.
Dans une forme de réalisation commode de ce type d'appareil les deux unités hydrauliques peuvent être combinées en une structure unique ayant un élément primaire commun
Dans une autre variante$ les unités hydrauliques peuvent être l'une du type tournant en marche avant et l'autre du type Intérieurement réversible tel que celui communément em- ployé pour la propulsion des navires, les éléments secondaires des deux unités étant alors reliés à un pignon commun engrenant avec une roue dentée montée sur l'arbre du tambour.
Les moyens pour produire la commande désirée des obturateurs de l'unité hydraulique peuvent comprendre un dispositif influencé, élec-
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triquement ou mécaniquement) par le couple transmis, à l'arbre récepteur, ou par un mécanisme à ressorts agencé pour agir par l'entremise d'un appareil à cylindre et piston chargé d'un liquide convenable. On intercale tout dispositif de ce genre entre la manette de commande et le mécanisme de commande des obturateurs, ou, dans le cas de grandes unités dans lesquel- les les obturateurs sont actionnés par l'entremise d'un servo- moteur, entre ce dernier et soit la manette de commande, soit le mécanisme des obturateurs.
Dans les dessins annexés qui représentent à titre d 'exemple l'application à un treuil :
Fige 1 montre plus ou moins schématiquement la disposition générale de la commande par l'entremise de deux unités hydrauliques du type combiné susmentionné, avec un engrenage réducteur Intercalé entre elles et le tambour de treuil;
Figs. 2 et 3 représentent respectivement en vue de côté et en plan un mécanisme de commande convenable des- tiné à une installation employant une unité hydraulique du type mentionné, l'unité hydraulique elle-même et les conduits d'admission y reliés étant représentés en pointillé.
Fige 4 est une vue fragmentaire du mécanisme ré- glant l'échappement.
Fige 5 montre schématiquement une disposition de commande employant un servo-moteur et un mécanisme servant à retarder l'action de changement de marche.
]lige. 6, 7 et 8 montrent trois formes d'appareils de commande influencées mécaniquement par le couple transmis.
Figs.s 9, 10 et 11 montrent deux exemples de dis- positifs de commande d'obturateurs, dispositifs actionnés par des ressorts combinés avec un mécanisme à cylindre et à pis- tion.
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Dans la tige 1, l'embrayage ou accouplement hydrauli- que est du type comprenant un organe d'entraînement central
1 monté sur un arbre 2 directement accouplé au moteur de com- mande 3, des rotors de marche avant 4 et de marche arrière 5 étant montés respectivement sur des arbres creux 6 et 7 qui portent aussi des pignons 8 et 9. Un des rotors 4 ou 5 est actionné dans le même sens que l'organe d'entraînement 1, suivant celui des côtés de l'unité hydraulique qui est rem- pli de liquide, l'unité étant vidée par des lumières d'échap- pement situées à sa périphérie et commandées par des anneaux
10a et 10b agencés pour être mils axialement par tout méca- nisme convenable.
Le pignon 8 engrène directement avec une roue dentée il montée sur un arbre 12, et le pignon 9 action- ne une roue dentée 13, également montée sur l'arbre 12,par l'entremise d'un pignon intermédiaire 14. Finalement, un pi- gnon 15 monté sur l'arbre 12 engrène avec une roue dentée 16 qui est à son tour montée sur l'arbre du tambour de treuil ou actionne cet arbre de toute autre manière désirée. A titre de variante, l'arbre 12 peut être accouplé directement à l'ar- bre du tambour.
En faisant tourner l'unité hydraulique à la vitesse relativement élevée du moteur 3, ses dimensions sont si réduites qu'il devient possible d'actionner manuellement son obturateur d'admission 17 et les anneaux coulissants 10a et
10b qui se comportent à la façon d'obturateurs d'échappement, un dispositif propre à permettre de réaliser cette commande étant indiqué sur les fige* 2 à 4. L'obturateur d'admission principal 17 est actionné par un arbre 18 sur lequel est mon- té un des éléments d'un dispositif 19 influencé par un couple ou un dispositif équivalent, comme décrit ci-après d'une façon plus détaillée.
L'autre élément du dispositif sensible au cou- ple, appelé ci-après moteur à couple , 19 est relié par une
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biellette 20, des manivelles 21 et 22 portées par un arbre à bascule 23, une biellette 24 et une manivelle 25 à une manette ou levier de commande à main 26; l'arbre 18 sert aussi à ac- tionner l'obturateur d'échappement comme on le verra plus loin. A titre de variante, l'arbre 18 pourrait être relié di- rectement au levier 26, le .moteur à couple" ou appareil ana- logue étant supprimé. ce système de commande de treuils se prête à l'emploi des accouplements pour le freinage d'urgence (comme par exemple lorsque la puissance vient à manquer pen- dant le fonctionnement du treuil), ce qui s'obtient en rem- plissant simultanément les deux accouplements.
Pour adapter la forme combinée de l'unité hydraulique pour qu'elle agisse ainsi à la façon d'un frein, les deux anneaux 10a et 10b, dont la position neutre, représentée fige 4, est telle qu'elle per- met aux deux côtés de l'unité de se vider, sont munis de re- bords 27 agencés pour être soumis à l'action ..de pièces four- chues 28 montées respectivement sur des parties filetées de pas à droite et de pas à gauche d'un arbre 29. Cet arbre est monté dans des paliers 30 de façon qu'il puisse être déplacé angulairement ou longitudinalement, et il est embrassé par une fourchette 31 agencée pour reposer sur des colliers 32 de l'ar- bre. La fourchette 31 est assujettie à, ou tait corps avec, un excentrique 33 monté sur l'arbre 18.
Ainsi,lorsqu'on fait tour- ner cet arbre à l'aide de la manette de commande 26, la tour- chette 31 oscille dans un sens ou dans l'autre, entraînant dans son mouvement l'arbre 29, les fourchettes 28 et les anneaux 10a et 10b,ce qui ferme les ouvertures d'échappement d'une des unités hydrauliques et ouvre celles de l'autre. Quand on désire que l'unité hydraulique se comporte à la façon d'un trein en remplissant simultanément les deux côtés, on tait tourner l'ar- bre 29, ce qui a pour effet de rapprocher les fourchettes 28 l'une de l'autre et de fermer les deux jeux d'ouverture d'é-
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clappement.
La rotation de l'arbre 29 est commodément effec- tuée à l'aide d'une manivelle 34 montée sur cet arbre et ac- tionnée par une biellette 35 et par une manivelle 36 qui est montée sur un arbre intermédiaire 37 et est agencée pour recevoir un mouvement d'oscillation d'un levier 38 actionné par des/poids de freinage 39 pouvant être déverrouillés par la commande de la manette 26 ou, comme indiqué sur les figs.
2 et 3 par un verrou 40 actionné par le mécanisme de déclen- chement d'urgence normalement prévu sur de telles installa- tions, lequel mécanisme entre en action lorsque, par exemple, la force motrice ou l'alimentation d'air viennent à faire défaut. Un anneau 41 porté par les poids de freinage 39 entou- rant un prolongement 42 de la manette 26 ramène cette manette à la position neutre à la descente des poids. En même temps un interrupteur 43 servant à admettre du liquide simultané- ment aux deux côtés de l'unité hydraulique est ouvert par l'arbre intermédiaire 37 par l'entremise de pignons d'angle 44.
Les poids de freinage 39 sont agencés pour coulisser dans un cylindre de dash-pot à air dans lequel règne normalement la pression atmosphérique, de sorte que, après leur déverrouil- lage, leur descente s'effectue d'abord rapidement, puis l'air comprimé au-dessous du piston 39 retarde la vitesse de chute, l'obturateur 43 étant ouvert en grand par ce mouvement initial de façon à assurer le remplissage initial rapide des accou- plements. Le mouvement de descente des poids s'achève ensuite lentement pendant que l'air s'échappe de la partie inférieure du piston, ce mouvement complémentaire ayant pour effet de faire tourner l'obturateur 43 au-delà de sa position d'ou- verture maximum, ce qui assure l'achèvement du remplissage des accouplements aune vitesse restreinte.
Ainsi qu'il res- sort des figs. 2 et 3, les moyens pour actionner les anneaux coulissants 10a et10b sont préférablement prévus en double ou appliqués en trois points de la circonférence.
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Comme indiqué fige 5, si l'unité hydraulique pos- sède des dimensions telles que ses obturateurs ne puissent pas commodément être commandés directement par la manette 26, on peut intercaler un servo-moteur 45 entre le "moteur à cou- ple* 19 ou dispositif équivalent et soit l'arbre 18, comme représenté, soit la manette 26.
Le servo-moteur à pression de fluide comprend deux cylindres 46 placés suivant le marne axe et dans des sens opposés et munis de pistons normalement maintenus dans une position centrale par des plongeurs 47 qui sont chargés d'une façon continue par des moyens tels qu'une pression de fluide et qui agissent sur un prolongement 48 de la crosse adaptée à la tige de piston commune 49, laquelle tige est munie d'une goupille 50 qui est en prise avec un levier
51 monté sur l'arbre 18.
Lorsque la commande est effectuée à l'aide d'un moteur électrique, le dispositif sensible au couple comprend un moteur dit 'moteur à couple" composé d'un élément primaire 52 et d'un élément secondaire 53 munis d'enroulements co- opérants qui peuvent être analogues à ceux du stator et du rotor d'un moteur à induction, dans le but d'engendrer un couple entre les éléments* Les éléments primaire et secon- daire sont reliés entre eux par des ressorts de centrage 54 qui sont à l'état comprimé ou tendus à un degré tel que, tant qu'un moment de rotation d'amplitude donnée ne s'exerce pas entre les deux éléments, une rotation relative n'a pas lieu, et les deux éléments peuvent tourner ensemble, comme s'ils ne faisaient qu'un,
autour de l'axe 55 sur lequel ils sont tous deux montés de façon pivotante* La manette 26 est reliée par une biellette 56 à l'élément primaire 52 du 'moteur à couple", et l'élément secondaire 53 est relié par une biel- lette 57 à un levier flottant 58 pivotant d'une part sur la
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tige 59 qui actionne le distributeur du servo-moteur, et d'- autre part sur une biellette 60 articulée sur la crosse 48.
L'élément primaire 52 est excité par des transformateurs montés sur le circuit d'alimentation principal du moteur de commande 3, de sorte que le moment de rotation relatif en- tre l'élément primaire 52 et l'élément secondaire 53 est dans un certain rapport avec la charge exercée sur le moteur de commande.
Le "moteur à couple' est désexcité quand la manette
26 occupe la position neutre et il est mis en circuit à l'ai- de de contacts actionnes par cette manette, de sorte que le mouvement des éléments 52 et 53 l'un par rapport à l'autre s'effectue dans le sens correct suivant que la manette 26 est mue dans le sens de la marche avant ou dans le sens de la mar- che arrière, si on le désire, le moteur à couple" peut être accouplé par une transmission propre à. assurer une amplifica- tion mécanique plus grande dans sa commande du distributeur du servo-moteur ou de l'obturateur de commande principal.
La succession des opérations qui se produisent .pendant un cycle d'enroulement typique est la suivante. on supposera que la manette de commande soit mue de sa position neutre médiane, qui est celle représentée, à la position de pleine marche avant dans le sens propre à élever la cage char- gée. ce mouvement est transmis par l'entremise du moteur à couple"19, oscillant à la façon d'un corps plus ou moins ri- gicle, au distributeur qui est fortement déplacé vers la droi- te, par exemple. Le servo-moteur 45 est immédiatement influen- cé et ouvre en grand l'obturateur d'admission 17 sur le côté de l'unité hydraulique propre à produire la commande de marche avant et obture l'obturateur d'échappement 10a.
A mesure que la boite 4 se remplit rapidement, le couple auquel l'arbre de commande 6 est soumis augmente rapidement, et 11 en est de
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même du courant absorbé par le moteur 3 du treuil; ceci a pour effet de raire osciller l'élément secondaire 53 du 'moteur à couple", par rapport à l'élément 52 et de ramener le distribu- teur vers la gauche, le levier 51 suivant le mime mouvement et obturant partiellement l'obturateur d'admission 17.
De cet- te façon,la continuation de l'admission est limitée pendant que le treuil augmente de vitesse, le temps nécessaire pour l'accélération étant réglé à la période désignée (en supposant que la charge soit normale) par le réglage des ressorts 54 du "moteur à couple" 19, et, au moment où la pleine vitesse est atteinte, la boite 4 doit être pleine.
Au commencement de la marche à pleine vitesse, l'énergie requise pour l'accéléra- tion devient nulle, l'effet sur le moteur à couple" étant que le couple qui fait osciller l'élément 53 par rapport a l'élé- ment 52 doit diminuer, cet élément devant par conséquent être rappelé par les ressorts de centrage 54 vers sa position neutre, faisant ainsi mouvoir le distributeur et le servo-moteur vers la droite et ouvrant davantage l'obturateur d'admission 17.
Ce mouvement d'ouverture de l'obturateur d'admission, qui se continue au fur et à mesure que l'énergie diminue pendant l'enroulement en raison de l'effet bien connu de la corde d'enroulement non équilibrée, est toutefois sans importance puisque la boite 4 de l'unité hydraulique est pleine. Quand le moment correct pour la retardation se trouve atteint, le conducteur amené la manette 26 à la position neutre, ce qui fait osciller le "moteur à couple" à la façon d'un levier cou- dé plus ou moins rigide (bien qu'il se puisse que l'élément 53 soit encore déplacé par rapport à l'élément 52 si la char- ge d'enroulement était élevée) et produit le centrage du servo- moteur.
Quand la position neutre est atteinte par la manette 26, le "moteur à couple* 19 doit être désexcité, l'élément 53
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se centrant par conséquent aussitôt par rapport à l'élément 52. L'obturateur d'admission 17 est maintenant fermé et l'ob- turateur d'échappement 10a partiellement ouvert de façon à permettre à la boîte 4 de se vider. Une succession analogue d'actions s'effectuent quand le fonctionnement a lieu dans le sens opposé, et l'on se rend compte que le treuil peut facilement être commandé et manoeuvré par les mouvements de marche avant et de marche arrière de la manette.
L'avantage pratique de la commande de l'accélération obtenue automati- quement par l'emploi d'un 'moteur à, couple" est qu'on dispose d'une puissance motrice maximum pour l'accélération indépendam- ment de la charge d'où il résulte que la charge normale s'ac- célère dans la période désignée normale, tandis que des char- ges plus lourdes s'accéléreraient, par exemple en raison d'un travail non équilibré dans un temps un peu plus long (et des charges plus légères dans un temps proportionnellement plus court) sans excéder la force motrice maximum normale, comme cela. serait le cas si une vitesse d'accélération fixe était maintenue.
Une caractéristique de l'appareil de commande qui est spécialement Importante dans le cas des treuils, est que le couple maximum qui peut être transmis au tambour de treuil est dans un rapport défini avec la position de la ma- nette 26 dans son secteur, le couple augmentant en grandeur au fur et à mesure que la manette est déplacée de la position neutre vers la position de pleine marche avant ou de pleine marche arrière.
il a été mentionné que le couple moteur 19 est mis en circuit, soit pour la marche avant, soit pour la marche arrière, aussitôt que la manette est amenée à l'écart de la position neutre, et il est évident que si le treuil fonc- tionnait dans le premier sens sous une charge lourde et qu'on fasse mouvoir rapidement la manette 26 à partir de la position
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de marche avant pour l'amener en partie à la position de marche arrière, le renversement qui en résulterait du fonctionnement du "moteur à couple donnerait lieu à des difficultés, étant donné que, dans ces circonstances, la manette 26 serait placée sur le cote "marche arrière* du secteur, alors que les position du servo-moteur et de l'obturateur correspondraient, en raison du renversement du "moteur à couple", à la marche avant.
On peut obvier . cette difficulté en prévoyant (fig. 5) une pièce oscil- lante 61 munie de butées 62 et montée à proximité de la manet- te de commande 26 reliée par une biellette 63 au point médian ou au voisinage du point médian d'un levier 64 pivotant par une extrémité sur la barre 56 et par l'autre extrémité sur une biellette 65 pivotant à son tour sur un bras 66 de l'élément secondaire 53 du moteur à couple. Comme expliqué, lorsque la manette 26 est amenée de la position neutre soit à la position de marche avant, soit à la position de marche arrière, les élé- ments primaire 52 et secondaire 53 se meuvent en bloc, de sor- te que si l'on faisait mouvoir la manette 26 vers la droite, par exemple, le levier flottant 64.
oscillerait, comme indiqué, autour de son point médian, ce qui, ou bien laisserait la pièce oscillante 61 stationnaire, ou bien la ferait mouvoir légèrement, amenant ainsi la butée de gauche 62 à la position marquée en pointillé. Toutefois, lorsque le couple transmis au tambour d'enroulement augmente, les éléments primaire et se- ccndaire 52 et 53 se meuvent l'un par rapport à l'autre, et ceci a pour effet d'amener le levier 64 à la position marquée en traits mixtes et de faire ainsi osciller la pièce oscillan- te 61 d'une quantité propre à amener la butée de gauche 62 à la position indiquée, qui est telle qu'elle ne permettra à la ma- nette 26 d'être ramenée vers la position neutre que dans une mesure suffisante pour permettre à la boite correspondante 4 ou 5.d'être vidée.
si, par cette action ou pour toute autre raison,
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le couple délivré au tambour d'enroulement venait à diminuer, les éléments primaire 52 et secondaire 53 reviendraient à ou vers leur position mutuellement neutre, ce qui ferait osciller la pièce 61 jusqu'à une position propre à permettre à la manet- te 26 d'être mue jusqu'à ou vers la position neutre et, après une diminution suffisante de la charge, de continuer à se mou- voir jusqu'à la position de marche arrière. Dans ce dernier cas, la pièce oscillante est actionnée de façon correspondante dans le sens opposé et, lorsque la charge augmente, la butée de droite 62 entre en jeu pour empêcher le mouvement brusque de la manette jusqu'à la position de marche avant par l'inter- médiaire de la position neutre.
Lorsque l'un des éléments du dispositifsensible au couple est fixe (comme c'est le cas par exemple de l'appareil mécanique sensible au couple qui sera décrit ci-après et auquel s'appliquent aussi les remarques qui suivent relatives au ren- versement brusque du "moteur à couple") la manette actionnerait l'obturateur ou le servo-moteur par l'entremise d'une barre pivotant sur un levier flottant auquel l'élément mobile du dis- positif sensible au couple et la pièce oscillante 61 sont aussi reliés.
s'il est fait usage d'une machine motrice quelcon- que autre qu'un moteur électrique, par exemple d'une machine à vapeur, d'une turbine ou d'un moteur à combustion interne, ou si l'on combine un volant avec un moteur électrique ou une autre .machine motrice, auquel cas la puissance absorbée par la machine motrice ne représente pas nécessairement à tout instant la charge d'enroulement puisque le volant peut être en train d'absorber ou de délivrer de l'énergie, il est nécessaire d'em- ployer quelque dispositif sensible au couple qui ne dépende pas de l'énergie fournie à la machine motrice, et trois formes
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de réalisation d'un tel dispositif sont représentées par les ries 6, 7 et 8.
Dans la tige 6, on fait usage d'un accouplement fle- xible du type "WELLMAN-BIBBY" bien connu, préférabiement in- teroalé sur l'arbre principal 68 actionné par la machine mo- trice. un accouplement de ce type comprend ordinairement deux disques 69 portés respectivement par l'arbre moteur et l'ar- bre récepteur et munis de saillies externes autour desquel- les est monté un ressort sinueux 71, ce ressort étant nor- malement retenu en place par une boite d'acier cylindrique 72 assujettie à l'un des disques, par exemple au disque récep- teur.
Dans la mise en pratique de l'invention, des dents 73, dont la direction peut être parallèle à l'axe de l'arbre, sont formées à l'extérieur de la boite d'acier cylindrique 72, et des dents correspondantes 74, qui sont toutefois hélicofda- les, sont formées sur la périphérie d'un troisième disque 75 porté par l'arbre moteur 68. Ces deux séries de dents sont reliées par une couronne externe 77 présentant intérieure- ment des dents dont le pas et la direction correspondent à celles de la boite cylindrique 72 et du disque 75, respecti- vement. Ainsi lorsqu'un couple est transmis par l'entremise de l'accouplement, il se produit un léger déplacement angu- laire proportionnel entre les disques moteur 69 et récepteur 70, ce qui a pour effet de faire mouvoir axialement la cou- ronne externe 77 d'une distance proportionnelle au couple transmis.
A l'aide de leviers amplificateurs convenables 78 pivotant sur le disque 75 et munis de masses centrifuges (ou d'un ressort) pour solliciter continuellement la couronne 77 vers la gauche de façon à rattraper le jeu susceptible d'exis- ter, ce mouvement peut être transmis à une douille 79 agencée pour coulisser, en antagonisme à l'action d'un ressort 80, sur
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l'arbre moteur 68, et le mouvement de cette douille peut être transmis par des moyens tels qu'un collier embrassant la douille ou un levier 81 portant contre un rebord de cette douille 79 à l'obturateur d'admission principal 17, soit par l'entremise de liaisons mécaniques convenables, soit à l'aide d'un dis- positif actionne par une pression de fluide.
La commande de cet obturateur par une pression de fluide est préférable, et, à cet effet, une manivelle 82 portée par l'arbre 18 peut être reliée par une bielle 83 à un levier flottant 84 dont les ex- trémités sont reliées respectivement à la manette de commande 26 et à la tige d'un piston 85 monté avec des ressorts de cen- trage 86 dans un cylindre 87 à l'une ou l'autre des extrémités duquel du fluide sous pression peut être admis. L'admission de ce fluide à l'une ou l'autre des extrémités du cylindre 87 est déterminée par un tiroir rond ou piston-valve 88, cette admis- s ion étant régie de la manière indiquée, par le mouvement de}la manette 26, l'extrémité opposée du cylindre 87 étant en même temps reliée à l'échappement.
La source de fluide sous pression alimentant le cylindre régulateur 87 est placée sous la com- mande d'un régulateur de pression à piston-valve comprenant un cylindre 89 présentant trois lumières 90, 91, 92 reliées respectivement à la source de fluide sous pression, au cylin- dre régulateur 87 et à un réservoir d'échappement. Le piston 93 du régulateur de pression est relié au levier 81, de pré- férence par l'entremise d'un ressort amortisseur de choc 94, de sorte que sa position est déterminée par le couple transmis à l'instant envisagé, une lumière 95 formée sur la surface cylindrique de ce piston s'étendant dans une direction longi- tudinale, mais allant en se rétrécissant vers ses extrémités.
Quand aucun couple n'est transmis, ou quand le couple transmis est inférieur à une certaine valeur prédéterminée, la position
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du piston 93 dans le régulateur de pression est elie qu'au- cune communication n'existe entre la lumière 90 et les lumiè- res 91 et 92.
Toutefois, aussitôt que le couple transmis de- vient suffisant pour amener le piston 93 à une position telle que sa lumière 95 communique avec la lumière 90, du fluide sois pression peut se rendre respectivement par les lumières 91 et
92 à, la fois au cylindre régulateur 87 et au réservoir d'é- chappement. En outre, le mouvement du tiroir régulateur de pression 93 résultant de l'augmentation du couple a pour ef- fet d'augmenter la section de sa lumière 95 communiquant avec l'orifice d'entrée de fluide sous pression 90 et de diminuer la section de passage communiquant avec la lumière d'échappe- ment 92, augmentant ainsi graduellement la pression de fluide dans la lumière 91 qui aboutit au cylindre régulateur 87.
En fonctionnement, lorsqu'on fait osciller com- plètement la manette de commande principale 26 jusqu'à l'une ou l'autre des positions de marche avant ou de marche arrière, l'obturateur d'admission principal 17 s'ouvre com- plètement sur l'accouplement de marche avant ou sur l'ac- couplement de marche arrière, cette action ayant lieu par l'entremise du levier flottant 84. En même temps. le tiroir rond 88 du cylindre régulateur 87 est actionné de façon cor- respondante et, lorsque le couple transmis augmente, du fluide sous pression est admis à ce cylindre a l'aide du ré- gulateur de pression, la pression de ce fluide dépendant, cort- me décrit plus haut, de la position du piston-valve 93 dans son cylindre.
Le mouvement du piston 85 dans le cylindre ré- gulateur, et par suite la mesure dont l'obturateuroradmis- sion principal 17 a été partiellement fermé par l'entremise du levier flottant 84, dépendent de la pression du fluide admis au cylindre régulateur 87, c'est-à-dire de la position
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du tiroir rond régulateur de pression 93,position qui est à son tour déterminée par le couple transmis. Lorsqu'on ramène la manette 26 à sa position neutre, le tiroir 88 coupe l'ad- mission de fluide sous pression et fait communiquer les deux extrémités du cylindre régulateur 87 avec l'échappement.
Ce- lui, quel qu'il soit, des ressorts de centrage 86 qui a été comprimé est par conséquent rendu libre d'agir de façon à ra- mener le piston 85 à la position centrale, et l'obturateur d'- admission principal 17 est par cela même ramené à la position dans laquelle les conduits d'admission, tant de la boite 4 que de la boite 5, sont fermés. Dans l'application du mécanisme décrit relativement à la fige 5 pour empêcher un renversement trop brusque du levier 26 à cette construction de dispositif sensible au couple, la bielle 63 serait reliée au levier flot- tant 84, préférabiement en un point situé à proximité de son extrémité inférieure.
Dans la variante de la fige 7, le distributeur de commande du cylindre régulateur est d'un type usuel dans le- quel le mouvement du piston 96 vers un des côtés de sa position neutre fait communiquer la boite de distribution du cylindre régulateur 87 avec la source de fluide sous pression et le mou- vement vers l'autre côté fait communiquer cette boite avec l'- échappement. Dans ce cas, un mouvement de retour mécanique du distributeur est effectué à l'aide de la tige de piston du cylindre régulateur 87,la liaison comprenant un levier flot- tant 97 auquel le mécanisme sensible au couple est aussi re- lié, le mouvement de retour étant effectué à l'aide d'un le- vier coudé 98 disposé de telle sorte que le mouvement dérivé du cylindre régulateur 87 n'ait lieu que dans un sens, quel que soit le sens du mouvement du piston dans ce cylindre.
Lorsque l'arbre sur lequel est monté l'accouplement flexible possède une longueur considérable, comme par exemple
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si la machine motrice est située dans un bâtiment différent de celui contenant le treuil proprement dit, la torsion de cet arbre peut être utilisée pour produire ou contribuer à produire la commande ou régulation désirée* A cet effet, comme représen- té fig. 8, l'arbre moteur 99 peut être entouré par un tube 100 fixé rigidement à l'arbre en un point situé près de la machine motrice, le disque 75 portant les dents hélicoïdales 74 qui coopèrent avec la couronne externe à denture interne 77 adaptée à. l'extrémité la plus distante du tube 100.
ce dispositif peut être employé conjointement avec un accouplement flexible comme représenté, mais, dans certains cas,la torsion qui se produit d'un bout à l'autre de la longueur de l'arbre 99 entouré par le tube 100 peut être suffisante pour permettre à l'arbre d'é- tre continu, un disque à denture axiale monté sur l'arbre 99 à proximité du disque 75 adapté à l'extrémité du tube 100 étant relié à ce disque 75 par une couronne externe 77.
Dans le mécanisme de commande représenté sur les fige* 9 et 10, un cylindre 101 agencé pour être déplacé sur des glissières 102 à l'aide d'une biellette 56 reliée à la manette
26 est muni d'un piston 103 relié au levier flottant 58 du ser- vo-moteur 45, ce piston étant normalement maintenu dans une position médiane par rapport aux glissières 102 par des ressorts de centrage 104.
Le cylindre 101 est muni d'un tiroir rond 105 et de plongeurs 106 et 107 entre lesquels et le tiroir 105 scat situés des ressorts 108 et 109 à l'état comprimé. Le cylindre 101 étant complètement rempli de liquide, s'il reçoit un mouve- ment dans un sens (par exemple vers la droite), le liquide qui se trouve à gauche du piston 103 sera mis sous pression par sui- te de l'action d'un des ressorts 104 et, au moyen d'une lumière 110 dont la section de passage effective est réglable à l'aide d'une vis 111 ou moyen équivalent, du liquide sous pression vien- dra agir sur le plongeur 106 et comprimera ainsi le ressort 108.
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Toutefois, le tiroir 105 reste immobile, étant retenu par une bille 112 soumise à la pression d'un ressort et logée dans une creusure du dit tiroir, jusqu'à ce que, la pression du ressort 108 ayant atteint une pression déterminée, le tiroir
105 se meut à une vitesse relativement grande jusque une position telle qu'il fait communiquer les lumières 113 et
114, de sorte que du liquide peut passer de l'extrémité de gauche du cylindre, par les lumières 110, 115, 113, 114, 116 et 117, à l'extrémité de droite du cylindre, en permettant ainsi au piston 103 de se mouvoir vers la gauche sous l'ac- tion du ressort de droite 104 et d'effectuer ainsi la fer- meture partielle de l'obturateur d'admission 17.
Lorsque ce mouvement est terminé) le tiroir 105 est ramené à. sa posi- tion centrale par le ressort 109, et lorsque la manette 26 est amenée à la position neutre, le piston 103 peut rester au'repos sous l'action des ressorts de centrage 104 puisque le liquide peut passer librement de l'extrémité de droite à l'extrémité de gauche du cylindre 101 par l'intermédiaire d'une soupape à billes 118 qui donne accès à la lumière 113 et' de celle-ci aux lumières 115 et 110. Lorsque le levier 26 est mû vers la gauche, une action similaire à celle précédem- ment décrite se produit, mais en sens inverse.
Dans la va- riante de la fig. 11, le cylindre 101 est fixe et la biellette 56, la barre de commande 57 et la tige du piston 103 sont reliées, comme indiqué, par un levier flottant 119.
Dans ce qui précède, il a été question de l'ac- tion de freinage obtenue par le mouvement de la manette de commande de la position de marche avant à la position de mar- che arrière, action qui a pour effet de vider d.e liquide 1'- accouplement de marche avant et de remplir l'accouplement de marche arrière.
Ceci est, dans la pratique, une caractéristique importante du système de commande, étant donné que, de cette
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manière, en peut appliquer toute puissance de freinage in- verse jusqu'au couple maximum d'un moteur synchrone ou asyn- chrone tournant continuellement dans le même sens pour arrê- ter le treuil.Par exemple une caractéristique bien connue du freinage à courant inverse sur les treuils électriques triphasés est la possibilité qu'un emballage se produise dans les cas ou la charge tend à accélérer le treuil, par exemple dais l'action consistant à arrêter une charge descendante.
Dans ces conditions, si l'on ne permet à la vitesse du mo- teur que d'augmenter d'une très faible proportion pendant l'intervalle de temps pendant lequel le changement de sens s'effectue, la puissance de freinage utilisable diminue, et cette diminution augmente en fait à mesure que le levier est déplacé plus avant vers la position de marche arrière.
Avec le système hydraulique décrit, par contre, l'effet du remplissage de l'embrayage de marche arrière est simplement d'appliquer la puissance du moteur dans le sens inverse de celui dans lequel le treuil fonctionne, la puissan- ce de freinage ainsi disponible étant d'un ordre très élevé indépendamment de la vitesse d'enroulement et ayant une va- leur définie, suivant la position de la manette 26 sur le secteur. D'une façon correspondante, la vitesse de travail peut être augmentée de façon sûre, et l'impression de sécurité du conducteur dans les conditions d'urgence est augmentée.
L'opération consistant à abaisser une charge à pleine vitesse est effectuée avec régénération pour cette raison que, aussitôt que la charge a été accélérée par le rem- plissage de l'accouplement requis, cette charge commence à s'emballer s eus l'action de la pesanteur, et de la puissance est par conséquent transmise du tambour au moteur par l'inter- médiaire de l'accouplement moteur, ce qui tend à augmenter la vitesse du moteur, ce dernier se comportant par suite à la
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façon d'une génératrice restituant de l'énergie à la ligne, tout en maintenant constante la vitesse de la charge des- cendante, vers la fin de cette opération de descente, il convient que le conducteur inverse sa manette de façon à appliquer la puissance du moteur en antagonisme à la charge et à amener le treuil au repos,
la grande puissance de frei- nage disponible permettant d'effectuer ceci en toute sécu- rité* Si l'on désirait abaisser une charge embarrassante à une vitesse réduite, ceci s'effectuerait en appliquant une énergie inversée à l'aide du moteur, en antagonisme à la charge, pendant l'opération complète.
Dans ce qui précède, il a été question d'un état d'urgence qui peut se présenter dans le service d'un treuil si la force motrice vient à manquer au moment où les cages sont sur le point d'arriver à la surface à pleine vitesse, c'est-à-dire au moment où la retardation devrait normale- ment commencer.
En pareille circonstance, les freins méca- niques seraient appliqués automatiquement par l'action de l'électro de freinage mais, en raison de la vitesse éle- vée du tambour, il se pourrait que les freins mécaniques (non secondés par la force motrice renversée) soient inca- pables d'arrêter le treuil de façon sûre* En pareil cas, avec le treuil hydraulique, du liquide serait automatiquement admis à la fois au côté de marche avant et au côté de marche arrière des accouplements hydrauliques, simultanément, par le mécanisme précédemment décrit, et il en résulterait un effet de freinage hydraulique puissant (dû au fait que les éléments secondaires 4 et 5 tournent dans des sens opposés pendant qu'on coupe la distribution de l'énergie par l'organe d'en- traînement 1) propre à seconder les freins mécaniques pour amener rapidement le treuil au repos.
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En décrivant 1appareil mécanique sensible au cou- ple des figs. 6, 7 et 8s il a été fait mention de la com- binaison d'un volant avec la machine motrice. Lorsque cel- le-ci est un moteur a induction, il sera nécessaire d'inter- caler sur le circuit du rotor un régulateur à glissement ou une résistance de façon que le moteur puisse ralentir légè- rement pendant les conditions de charge en pointe et per- mettre au volant d'abandonner une partie de l'énergie qu'il a absorbée pour répondre à la demande d'énergie du réseau de distribution de puissance à. la façon du système d'enroule- ment ligner bien connu. Dans le cas où la puissance disponi- ble avec un tel équipement viendrait à. manquer, l'énergie ac- cumulée dans le volant serait disponible pour le freinage.
Quand la machine motrice est une machine à va- peur, une turbine ou un moteur à combustion interne tour- nant continuellement, l'accouplement d'un volant avec 1'- arbre moteur 99, conjointement avec l'emploi d'un régula- teur possédant des caractéristiques convenables de charge- vitesse, permettront aux charges en pointe inhérentes aux opérations d'enroulement d'être équilibrées avec une dimi- nution résultante des dimensions de la machine motrice, et lorsque celle-ci est commandée par de la vapeur, avec une diminution importante dans les dimensions de l'installation
EMI24.1
des chaudières et un meilleur rendement dû â l'légalisation des quantités de vapeur demandées à cette installation.
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