FR2576887A1 - Dispositif elevateur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES APPAREILS DE MANUTENTION. LE DISPOSITIF ELEVATEUR FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPRENANT AU MOINS UN VERIN HYDRAULIQUE 1 MONTE VERTICALEMENT ET COMPORTANT UN CORPS CREUX REMPLI D'UN LIQUIDE MOTEUR SOUS PRESSION ET DANS LEQUEL EST LOGE UN PISTON 3 LIE A UN RECEPTACLE ELEVATEUR 7 PAR UNE LIAISON FLEXIBLE 6 PASSANT PAR LA SORTIE DU VERIN HYDRAULIQUE 1 A TRAVERS UN ENSEMBLE 9 DE FERMETURE ETANCHE DE L'ENCEINTE 4 DU CORPS DE VERIN, ET EST CARACTERISE NOTAMMENT EN CE QUE L'ENSEMBLE 9 DE FERMETURE ETANCHE EST CONSTITUE PAR DEUX CHAMBRES 10 ET 11 DISPOSEES SUCCESSIVEMENT ET ALTERNANT AVEC DES ELEMENTS D'ETANCHEITE 12, 12, 14, LA CHAMBRE 10 VOISINE DE L'ENCEINTE 4 DU CORPS DE VERIN ETANT REMPLIE D'UN LIQUIDE VISQUEUX DONT LA VISCOSITE EST SUPERIEURE A LA VISCOSITE DU LIQUIDE MOTEUR ET ETANT MISE EN COMMUNICATION AVEC UNE SOURCE DE PRESSION 16 DESTINEE A CREER DANS LADITE CHAMBRE 10 UNE PRESSION SUPERIEURE A LA PRESSION DU LIQUIDE MOTEUR, L'AUTRE CHAMBRE 11 ETANT RELIEE A UN SEPARATEUR 18 SERVANT A SEPARER LE LIQUIDE MOTEUR DU LIQUIDE VISQUEUX. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE NOTAMMENT DANS L'INDUSTRIE HOUILLERE ET MINIERE POUR LE TRANSPORT DE PERSONNES ET DE CHARGES DANS LES EXCAVATIONS OU OUVRAGES SOUTERRAINS VERTICAUX OU A FORTE PENTE.

Description

i t 2576887 La présente invention concerne la technique de la manutention

et a notamment pour objet un dispositif

élévateur à commande hydraulique.

Il est plus avantageux d'appliquer l'invention dans l'industrie houillière et minière pour le transport de personnes et de charges dans les excavations ou ouvrages

souterrains verticaux ou à forte pente.

Le dispositif selon l'invention peut trouver égale-

ment application dans les travaux publics comme ascenseurs,

ainsi que dans d'autres branches de l'industrie o I'on-

doit élever et descendre des charges.

On est confronté àl'heure actuelle, à un problème d'augmentation de capacité de la charge, de la puissance de la commande et du rendement des installations élévatrices utilisées dans des bures. Cette necessité est due au

fait que les bures sont équipées d'installations éléva-

trices à organes enrouleurs à tambour qui n'ont qu'une

faible capacité de transport. L'augmentation de la capa-

cité de transport des machines à tambour nécessite une augmentation notable de l'encombrement et de la masse des organes enrouleurs et des réducteurs, ce qui oblige à creuser et maintenir des chambres souterraines de grandes dimensions pour y loger les équipements et complique le transport et le montage des éléments massifs de l'installation élévatrice dans les chantiers miniers étroits. De plus, il existe un problème de création d'une

commande réglable plus puissante du type antidéflagrant.

On connaît un dispositif hydraulique pour la descente d'une charge (certificat d'auteur U.-R.S.S. n 159269,

Cl. Int. B 66 B 19/00), comportant un plateau de charge-

ment relié par un système à poulies et à câbles à un

dispositif de contre-poids exécuté sous forme d'un piston-

contrepoids se déplaçant dans une colonne-creuse contenant

un liquide moteur.

Le poids du piston faisant fonction de contre-poids est supérieur au poids du plateau de chargement. Grâce à

2 2576857

cela,-le plateau de chargement revient d'elle même en position haute après son déchargement. La descente de la charge se fait par amortissement de l'énergie hydraulique

du courant de liquide moteur à l'aide d'une valve d'étran-

glement, que le piston faisant fonction de contre-poids développe pendant son mouvement vers le haut sous l'action du poids du plateau chargé. Ce dispositif connu ne peut pas assurer l'élévation d'un plateau chargé, et son fonctionnement s'accompagne d'une perte irrécupérable d'énergie hydraulique dans la valve d'étranglement et de fuites notables du liquide moteur suivant le câble passant à travers le couvercle monté à l'extrémité de la colonne creuse. De ce fait, on doit limiter la pression de liquide moteur dans le système hydraulique et diminuer le

poids de la charge à transporter par le dispositif.

On connait également un dispositif élévateur (brevet Etats-Unis d'Amérique n 2222685 K 87-17), dans lequel un plateau de chargement est suspendu au moyen d'un système à poulies et à câbles et est équilibré par un piston mis en mouvement dans un cylindre par la pression d'un liquide. Le poids du piston est supérieur au poids du chariot portant sa charge maximale. Ainsi, le plateau s'élève sous l'action du poids du piston, et descend en cas de montée du piston dans le cylindre sous l'action de

la pression de liquide.

La capacité de charge de ce dispositif est limitée

par le poids du piston faisant fonction de contre-poids.

Pour pouvoir augmenter le poids du piston il faut accroître son encombrement, le diamètre intérieur du

cylindre et sa masse.

On connaît aussi un dispositif élévateur (certificat

d'auteur U.R.S.S. n 588177, Cl. Int. B 66 B 9/04) compor-

tant des vérins hydrauliques montés verticalement dans la mine, reliés hydrauliquement à une pompe et l'un à l'autre et ayant chacun un corps creux rempli d'un liquide moteur sous pression et dans lequel est logé un piston relié à une réceptacte élévateur à l'aide d'un

3 2576887

câble passant par la sortie du vérin hydraulique à travers un organe d'étanchéité ou ensemble de fermeture étanche du corps de vérin, constitué par des douilles à fentes et un collecteur de drainage raccordé à l'entrée de la pompe. En refoulant le liquide moteur sous pression dans les enceintes situées au-dessus ou au-dessous des pistons des vérins hydrauliques, on élève ou on descend les

réceptacles élévateurs.

Du fait que les éléments d'étanchéité à fentes ne supprimént par les fuites de liquide moteur hors de l'enceinte du vérin hydraulique, fuites dues à l'action de la différence de pression agissant sur l'élément d'étanchéité et à l'entraînement du liquide par le frottement du câble, ce dispositif n'assure pas une étanchéité fiable des vérins hydrauliques tant suivant la surface extérieure du cable que suivant les espaces intérieurs entre les fils. Ces fuites sont d'autant plus importantes que la pression dans les enceintes de travail des vérins hydrauliques est plus grande et que la vitesse de déplacement des receptacles élévateurs est plus élevée, ce qui limite la capacité de charge du dispositif élévateur

et réduit sensiblement son rendement.

On s'est donc proposé-de mettre au point un disposi-

tif élévateur dans lequel la conception de l'organe d'étanchéité du câble à la sortie du vérin hydraulique et l'emploi de matériaux appropriés permettraient d'assurer l'étanchéité requise de l'enceinte de travail du vérin hydraulique pour de hautes cadences de déplacement-en va-et-vient du receptacle élévateur dans des conditions

de hautes pressions.

Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un

dispositif élévateur comportant au moins un vérin hydrau-

lique monté verticalement et ayant un corps creux rempli d'un liquide moteur sous pression et dans lequel est logé un piston relié à un réceptacle élévateur par une liaison

4- 2576887

flexible passant par la sortie du vérin hydraulique à travers un organe d'étanchéité ou ensemble de fermeture étanche de l'enceinte dudit corps, caractérisé, selon l'invention, en ce que l'organe d'étanchéité est composé de deux chambres disposées successivement et alternant avec des éléments d'étanchéité, la chambre voisine de l'enceinte dudit corps étant remplie d'un liquide visqueux dont la viscosité est supérieure à la viscosité du liquide moteur, et étant relié à une source de pression destinée à créer dans cette chambre une pression supérieure à la pression du liquide moteur, tandis que l'autre chambre est mise en communication avec un séparateur servant à séparer le liquide moteur du liquide visqueux et dont les sorties pour les liquides moteur et visqueux sont mises en communication avec l'enceinte dudit corps et avec ladite chambre de l'organe d'étanchéité voisine de cette enceinte, respectivement. Il est avantageux que ladite chambre voisine de ladite

enceinte soit remplie d'un liquide visqueux dont la densi-

té est plus faible que celle du liquide moteur et qui exclut en outre leur dissolution mutuelle et la formation

d'émulsions stables.

Il est souhaitable d'utiliser comme liquide vis-

queux un liquide possédant des propriétés lubrifiantes, par exemple une huile de transmission, notamment le résidu

pétrolier connu sous la dénomination commerciale "Nigrol".

Ce mode de réalisation permet de réduire les fuites de liquide moteur du vérin hydraulique vers l'organe d'étanchéité traverse par la liaison flexible, et d'élever en outre la pression de service dans l'enceinte du corps du vérin hydraulique et la capacité de charge du dipositif

de levage.

Ceci est obtenu du fait que le liquide visqueux se trouvant dans la chambre sous une pression plus grande que le liquide moteur dans l'enceinte du corps, entoure et enserre, sous l'action de la pression excédentaire, la

2576887

surface extérieure de la liaison flexible, en empêchant ainsi les fuites du liquide moteur suivant ladite surface extérieure, et en cas d'utilisation d'un câble comme liaison flexible, ledit liquide pénètre aussi dans l'espace entre les fils, en prévenant ainsi l'écoulement du liquide moteur le long du câble suivant sa section. Le débit de liquide visqueux de la chambre, rétabli par la source de pression, sera, grâce à la plus grande viscosité du liquide d'étanchéité, proportionnellement inférieur au débit de liquide moteur pénétrant à travers les éléments d'étanchéité de la chambre. Par ailleurs, plus la viscosité du liquide d'étanchéité est grande, plus son débit nécessaire pour assurer la même aptitude à l'étanchéification est faible. Toutefois, la viscosité du liquide ne doit pas être élevée au point de faire perdre au liquide visqueux son aptitude à s'écouler par gravité dans l'intervalle

des températures de service.

Les prorpiétés physico-chimiques du liquide visqueux doivent exclure leur dissolution mutuelle et la formation d'émulsions stables lors de son mélange avec le liquide moteur. Ceci est nécessaire pour préserver ses propriétés de viscosité, permettre sa séparation et prévenir les pertes irrécupérables de liquide visqueux en cours de

fonctionnement.

De plus, il est souhaitable que le liquide visqueux possède une densité inférieure à celle du liquide moteur, car, dans ce cas, le liquide visqueux, qui est plus léger et est entraîné de la chambre de l'organe d'étanchéité dans l'enceinte de travail du corps de vérin hydraulique sous l'effet du frottement de la liaison flexible, peut s'accumuler spontanément au point le plus élevé de l'enceinte dudit corps, c'est-àdire directement au-dessous de l'organe d'étanchéité. Le liquide visqueux accumule de

cette manière peut être facilement évacué. du vérin hy-

draulique par une conduite hydraulique communiquant avec

-6 2576887

le séparateur. Il est par ailleurs préférable d'utiliser en tant que liquide visqueux un liquide possédant de bonnes propriétés de lubrification, par exemple une huile de transmission telle que notamment le résidu pétrolier comme sous la dénomination commerciale "Nigrol". On diminue ainsi les forces de résistance des joints d'étanchéité, on assure une bonne lubrification des surfaces frottantes et on améliore la durée de vie et

la fiabilité de fonctionnement du dispositif de levage.

La deuxième chambre, disposée en série par rapport à la première et mise en communication avec le séparateur

fait fonction de collecteur des liquides moteur et-vis-

queux entraînés hors de l'enceinte du corps de vérin et de la chambre de l'organe d'étanchéité par suite de la mouillabilité et du frottement de la liaison flexible, ainsi qu'à cause de l'écoulement du liquide visqueux à travers l'élément d'étanchéité qui la sépare de la première chambre sous l'action de la pression régnant dans celle-ci. Le mélange accumulé est véhiculé de cette

chambre vers le séparateur.

La deuxième chambre permet de prévenir les pertes de liquides moteur et visqueux entraînés vers l'extérieur

du vérin hydraulique.

La source de pression mise en communication avec la chambre remplie de liquide visqueux est destinée à créer dans celle-ci pression excédentaire par comparaison avec la pression du liquide moteur dans l'enceinte du vérin hydraulique, et à exclure l'écoulement du liquide moteur

sous pression à travers la chambre de l'organe d'étanchéité.

Le séparateur communiquant avec l'enceinte de travail du corps de vérin à l'endroit o est collecté le liquide visqueux entraîné, et relié à la deuxième chambre de l'organe d'étanchéité, est utilisé pour séparer le mélange liquide moteur liquide visqueux et véhiculer les liquides séparés vers leurs circuits de circulation respectifs.

7 2576887

Il s'ensuit que l'organe d'étanchéité revendiqué assure la régénération totale du liquide visqueux et prévient les fuites et les pertes irrécupérables de

liquide moteur.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à

la lecture de la description explicative qui va suivre

de différents modes de réalisation non limitatifs avec références aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif élévateur conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble defermeture étanche, illustrant un mode de réalisation de la source de pression et du séparateur ainsi que des liaisons hydrauliques entre ceux-ci; - la figure 3 représente une variante-de réalisation du dispositif élévateur comportant deux récipients d'extraction. Comme il ressort de la figure 1, le dispositif

élévateur comprend un vérin hydraulique 1 monté verti-

calement et rempli d'un liquide moteur. Comme liquide moteur, on peut utiliser tout liquide moteur connu approprié, par exemple une émulsion eau-huile., un liquide synthétique, différentes huiles, etc. Il.est préférable d'utiliser une émulsion eau-huile, compte tenu du fait que sa viscosité et son coût sont les plus bas. Le corps du vérin hydraulique 1 est constitué par des cylindres 2 distincts liés l'un à l'autre d'une manière étanche. Le corps creux du vérin hydraulique 1 renferme un piston 3 qui partage le corps de vérin en une enceinte 4 et une enceinte 5. Le piston 3 est lié rigidement par une liaison flexible 6 à un réceptable ou analogue élévateur

7. En tant que liaison flexible, il est possible d'uti-

liser un câble ou une bande d'un type quelconque; toutefois, il est avantageux-d'employer un câble à structure fermée ayant une surface extérieure cylindrique, et pouvant transmettre des efforts dé traction importants,

8 2576887

tels que ceux utilisés sur une large échelle pour le levage de charges. En tant que réceptacle on peut utiliser une cage de puits, un wagonnet ou analogue, une corbeille de mine, une plate-forme de transport, une cabine de monte-charge, ainsi que d'autres moyens

habituellement utilisés pour le transport de charges.

La liaison flexible 6 contourne une poulie de guidage 8 fixée au-dessus du niveau du réceptacle élévateur 7, et passe par la sortie de l'enceinte 4 du vérin hydraulique I à travers un organe d'étanchéité ou ensemble 3 de fermeture étanche du corps de vérin. Selon l'invention, l'organe d'étanchéité 9 est composé de deux chambres 10 et Il disposées successivement et formées dans le corps du vérin hydraulique 1, entre des éléments d'étanchéité 12, 13 et 14. La chambre 10 la plus proche de l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 est remplie d'un liquide visqueux, dont la viscosité est supérieure à celle du liquide moteur-se trouvant dans l'enceinte 4, et est reliée par une conduite hydraulique 15 à une source de pression 16 pour la création, dans cette chambre, d'une pression supérieure à la pression de liquide moteur dans l'enceinte 4, tandis que l'autre chambre Il est mise en communication par une conduite hydraulique 17 avec un séparateur 18 servant à séparer le liquide moteur du liquide visqueux. Le séparateur 18 -est relié à son tour, par une conduite hydraulique 19, à l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1, par une conduite hydraulique 20, à la source 16 de pression de liquide visqueux, et par une conduite hydraulique 21, à un réservoir 22 alimentant en

liquide moteur un ensemble de pompage 23.

Comme source de pression 16, on peut utiliser une

pompe d'un type approprié quelconque, ou bien un multi-

plicateur exécuté sous forme d'un vérin hydraulique différentiel alimenté à partir d'une source extérieure d'énergie ou transformant l'énergie hydraulique du liquide moteur arrivant à leur entrée depuis l'enceinte 4 du vérin

9 2576887

hydraulique 1.

Toutefois, il est plus avantageux d'employer un

vérin hydraulique différentiel alimenté en énergie hydrau-

lique par le vérin hydraulique 1 du dispositif élévateur, car, dans ce cas, il modifie automatiquement la pression sur le liquide visqueux en fonction de la variation de pression dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 et, de plus, il ne nécessite aucune source extérieure auxiliaire d'énergie. En tant que séparateur, il est possible d'utiliser un séparateur centrifuge ou gravimétrique destiné à séparer des liquides de différentes viscosités. Il est préférable d'utiliser un séparateur gravimétrique séparant les liquides par gravité, car celui-ci consomme

pour son fonctionnement une quantité d'énergie minimale.

Comme liquide visqueux remplissant la chambre 10,

on utilise un liquide à coefficient de viscosité cinéma-

tique supérieur à celui du liquide moteur et dont les propriétés physiques et chimiques sont telles qu'elles excluent la dissolution mutuelle du liquide visqueux dans le liquide moteur ou la formation d'émulsions stables lors de leur mélange. De plus, le liquide visqueux a de préférence, une densite inférieure à celle du liquide moteur et possède de préférence de bonnes propriétés lubrifiantes. Par exemple, en cas l'utilisation pour le fonctionnement du système hydraulique du dispositf élévateur d'une émulsion eau-huile en tant que liquide

visqueux, il est avantageux d'employer une huile de trans-

mission d'automobile possédant toutes les propriétés

précitées.

Un tel mode de réalisation de l'organe d'étanchéité 9 de la liaison flexible 6 permet de réduire les fuites de liquide moteur de l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1, d'élever la pression de service dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1, d'accroître la capacité de charge du dispositif élévateur, d'assurer la régénération complète du

25688?

liquide visqueux et d'exclure les pertes irrémédiables

de liquide moteur.

L'ensemble de pompage 23 est mis en communication avec les enceintes 4 et 5 du vérin hydraulique 1 et avec le réservoir 22 rempli de liquide moteur par l'intermé- diaire d'un dispositif distributeur 24 et des conduites

hydrauliques 25, 26, 27, 28 et 27.

Comme ensemble de pompage 23, on peut utiliser une

pompe volumétrique ou hydrodynamique. L'emploi d'une pom-

pe volumétrique, par exemple d'une pompe à piston axiale, une pompe à piston radiale, une pompe à piston plongeur, une pompe hélicoïdale, une pompe à engrenage, une pompe à palettes, etc., est avantageux lorsqu'il faut assurer une grande capacité de charge du dispositif élévateur grâce à la création de hautes pression de

liquide moteur à une vitesse relativement faible de dépla-

cement du réceptacle élévateur 7. L'emploi d'une pompe hydrodynamique, par exemple une pompe centrifuge, une pompe axiale, une pompe à tourbillon, etc., est préférable pour l'obtention de vitesses d'élévation importantes pour une faible capacité de charge. En cas d'utilisation- d'une pompe centrifuge à haute pression, de grande puissance, à étages multiples, le dispositif est capable de déplacer

- des charges d'une masse importante à des vitesses relative-

ment élevées.

En tant que conduites hydrauliques 25, 26, 27, 28 et 27, il est possible d'utiliser des tubes métalliques ou des tuyaux flexibles dont la section de passage.correspond

au débit de l'ensemble de pompage.

Le dispositif de distribution est destiné à changer la direction du mouvement du receptacle élévateur 7, ainsi qu'à l'arrêter. Comme dispositif distributeur, on peut utiliser un distributeur à tiroir à positions multiples, tel que ceux utilisés sur une large échelle, ayant une section de passage appropriée et munis d'une commande manuelle, hydraulique, pneumatique, électrique ou de tout autre type de commande, ainsi que de différents éléments dle fermeture reliés l'un à l'autre et permettant de commuter le courant

de liquide moteur de la manière requise.

Le dispositif distributeur peut être aussi équipé d'éléments pour la variation du débit de liquide moteur, qui permettent de régler la vitesse de déplacement du

réceptacle 7 du dispositif élévateur.

La figure 2 représente un exemple de réalisation concret de l'organe d'étanchéité 9, de la source 16 de pression de liquide visqueux, du séparateur 18 et de leurs

liaisons mutuelles.

L'organe d'étanchéité 9 traversé par la liaison

flexible 6 est constitué par deux chambres 10 et 11 dis-

posées successivement, formées dans le corps du vérin

hydraulique 1 entre les éléments d'étanchéité 12, 13 et 14.

En tant qu'éléments d'étanchéité, on peut utiliser des éléments d'étanchéité à fentes, utilisés largement et exécutés sous forme de douilles cylindriques; des éléments d'étanchéité différentiels comprenant un anneau flottant ou une tige flottante; des manchettes métalliques de différents types; ainsi que des presse-étoupe à bourrage en chanvre, en coton, en amiante, semi-métallique, en plastique fluoré et en matière élastique composée de polymères ou de masses plastiques. L'étanchéité maximale de la liaison flexible 6 exécutée sous forme d'un câble du type fermé est assurée par les presse-étoupe à bourrage élastique en matériau polymère possédant une bonne résistance à l'usure, par exemple en polyuréthane,

utilisés dans la structure de l'organe d'étanchéité 9.

Les éléments d'étanchéité 12, 13 et 14 comportent un mandrin 29 fixé à demeure dans le corps du vérin et abritant des bagues de guidage 30 et 31 en matériau antifriction, un manchon de guidage 33'et un ressort monté du côté de la zone de haute pression en vue d'assurer une meilleure étanchéité. La chambre 10 fait fonction de zone de plus haute pression pour les éléments d'étanchéité 12 et 13, et la chambre 11, pour l'élément

d'étanchéité 14.

La chambre 10 est remplie d'un liquide visqueux, dont la viscosité est plus grande que celle du liquide moteur se trouvant dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1, et est reliée à la source de pression 16 servant à créer dans cette chambre une pression supérieure à la pression de liquide moteur dans l'enceinte 4. La source 16 de pression de liquide visqueux est un vérin hydraulique 34 d'un type largement connu en soi et ayant un piston 35 et une tige unilatérale 36.. L'enceinte 37 côté tige de ce vérin hydraulique est remplie de liquide visqueux et est mise en communication à travers une soupape antiretour 38 et

la conduite hydraulique 15 avec la chambre 10, et à tra-

vers une soupape antiretour 39 et une conduite 40, avec-

une pompe 41 destiné à refouler le liquide visqueux dans l'enceinte 37 du vérin hydraulique 34. L'entrée de la' pompe 41 est raccordée par une conduite 20 à la sortie de liquide visqueux du séparateur 18. Comme pompe 41 refoulant le liquide visqueux dans le vérin hydraulique 34 on peut utiliser n'importe quelle pompe à pression non élevée pouvant pomper des liquides visqueux et déplacer le piston 35 avec sa tige 36 sans leur appliquer

une charge. L'enceinte 42 côté piston du vérin hydrau-

lique 34 est reliée par une conduite 43 à un tiroir 44 à deux positions, relié à son tour, par une conduite 45, à l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1, et par une conduite

hydraulique 46, à l'entrée du séparateur 18.

En tant que tiroir 44, on peut utiliser un tiroir à deux positions d'un type quelconque, actionné par une commande manuelle, électrique, hydraulique, pneumatique

ou autre.

La position de la tige 36 du vérin hydraulique 34 est contrôlée par des capteurs 47 et 48 reliés au

système de commande du tiroir 44 et de la pompe 4let four-

nissant des signaux de début et de fin du chargement du vérin hydraulique 34 en liquide visqueux. En qualité de capteurs, il est possible d'utiliser des interrupteurs de fin de course électriques, hydrauliques, pneumatiques ou d'autres types utilisant la même énergie que le commutateur du tiroir 44 et le démarreur de la pompe 41. L'élévation de la pression du liquide visqueux dans la chambre 10 par rapport à la pression dans l'enceinte 4 et dans le vérin hydraulique 1 est assurée par le fait que la surface active de l'enceinte 37 est plus petite, d'une valeur égale à celle de la surface de la tige 36, que la surface active de l'enceinte 42 du

vérin hydraulique 34.

Ce mode de réalisation de la source 16 de pression de liquide visqueux ne nécessite plus une alimentation constante en énergie par une source extérieure, comme cela aurait été le cas si la chambre 10 avait été alimentée directement par une pompe 41.Dans ce cas, la

pompe 41 ne développe que la pression nécessaire au re-

foulement du liquide visqueux dans le vérin hydraulique 34 pour une charge minimale sur le piston 35, et non plus une pression constante supérieure à la pression maximale dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1. L'emploi du vérin hydraulique 34 mis en communication avec l'enceinte 4 assure une variation automatique. de la pression dans la chambre 10 en fonction de la pression dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 et une diminution du débit de liquide visqueux lorsque les charges agissant sur le

vérin hydraulique 1 sont inférieures à la charge maximale.

Tous ces perfectionnements permettent de réduire la consommation d'énergie pour l'étanchéification de la

liaison flexible 6.

La chambre 11 est destinée à la collecte des liquides moteur et visqueux entraînés à travers la chambre 10 par suite de la mouillabilité de la liaison flexible 6 et de son frottement, ainsi qu'à cause des fuites de liquide à travers l'élément d'étanchéité 13 sous l'action de la pression dans la chambre 10. La chambre.11 est reliée à

14 2576887

l'entrée du séparateur 18 par la conduite 17. Le séparateur 18 est constitué par deux réservoirs 49 et 50 séparés l'un de l'autre par une cloison de déversement 51 dont la hauteur est plus petite que celle des autres parois du séparateur 18. Le réservoir 50 sert à admettre le

liquide visqueux séparé et sa sortie est mise en commu-

nication par une conduite 20 avec l'entrée de la pompe 41.

Le réservoir 49 fait office de réservoir d'entrée et sert à admettre le mélange liquide moteur liquide visqueux arrivant de la chambre 11 à travers la conduite hydraulique 17 dans le séparateur, ainsi qu'à travers la conduite 46, lorsque le tiroir 44 est dans l'autre position, depuis l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 dans laquelle est amené le mélange liquide visqueux-liquide moteur se trouvant au-dessous de l'organe d'étanchéité 9 de l'enceinte 4 du vérin hydraulique I lorsque le tiroir 44 est en position de départ. Le principe de la séparation est fondé sur le fait que le liquide moteur est chassé par le liquide visqueux, qui est plus léger, vers le haut du réservoir 49 au fur et à mesure que ce réservoir se remplit et que le liquide visqueux s'écoule par-dessus la cloison de déversement 51 prévue dans le réservoir 50 rempli de liquide visqueux. Dans le but de contrôler

les limites de séparation du liquide visqueux et du li-

quide moteur, on a monté des capteurs 52 et 53 contrôlant le niveau du liquide dans le réservoir 49. Comme capteurs 52 et 53, il est possible d'utiliser des capteurs d'un type quelconque tels que: capteurs électriques, à ultrasons, capteurs à radiation et à gravité, etc., qui peuvent varier le signal élaboré lorsque la limite de

séparation du liquide passe par ceux-ci. Le capteur 52 est monté quelque peu au-dessous du bord de la cloison de

déversement 51. Il est destiné à

envoyer le signal pour l'ouverture de l'élément de ferme-

ture commandé 54 et relier le réservoir 49 par la conduite

hydraulique 21 au réservoir 22 lorsque la limite de sépa-

2576887

ration entre le liquide visqueux et le liquide moteur atteint le capteur 52. Le capteur 53 est monté à la partie inférieure du réservoir 49 et est destiné à envoyer le signal pour la fermeture de l'élément de fermeture commandé 54 lorsque la limite de séparation entre le liquide visqueux et le liquide moteur atteint le niveau

du capteur 53.

Comme élément de fermeture commandé 54, on peut uti-

liser des robinets, des valves, des vannes largement connus, munis d'une commande électrique, mécanique, pneumatique, manuelle, ou actionnés par gravité Ce séparateur du type à gravité est caractérisé par une conception simple, assure une parfaite séparation de

liquides de différentes densités, une consommation mini-

male d'énergie pour la séparation.

Ce mode de réalisation de l'organe d'étanchéité 9 de la liaison flexible 6 assure une régénération totale du liquide visqueux, réduit les fuites, prévient les pertes de liquide moteur et permet par conséquent d'augmenter

la pression de service dans l'enceinte 4 du vérin hydrau-

lique 1 et la capacité de charge du dispositif élévateur.

On se réfère maintenant à la figure 1, qui représente le schéma de principe du dispositif élévateur conforme

à l'invention.

Lorsque le dispositif distributeur 24 se trouve en

position neutre, l'enceinte 4 et l'enceinte 5 sont fer-

mées et le piston 3 et le réceptacle élévateur 7 qui lui relié par la liaison flexible 6, sont immobiles. Lorsque

le dispositif distributeur 24 est mis en position d'élé-

vation de la charge, le liquide moteur est refoulé sous pression par l'ensemble de pompage 23, à travers la

conduite hydraulique 27, les canaux du dispositif de dis-

tribution 24 et les conduites hydrauliques 25, dans l'en-

ceinte 4 du vérin hydraulique 1. Sous l'action de la diffé-

rence des pressions dans l'enceinte 4 et l'enceinte 5, le piston 3 commence à descendre, -et le réceptacle 7 qui lui 16 e- 2576887 est relié par la liaison 6 monte. Pour arrêter le réceptacle 7, ou bien pour inverser son mouvement, on se sert du dispositif distributeur 24 en le mettant en position neutre et puis en position de descente du receptacle 7. L'organe d'étanchéité 9 de la liaison flexible 6 fonctionne de la manière suivante (figure 2). Le liquide moteur sous pression est envoyé de l'enceinte 4 du vérin hydraulique à travers la conduite hydraulique 45, le tiroir 44 et la conduite hydraulique 43 vers l'enceinte 42 du vérin hydraulique 34. Le piston 35 agit alors sur le liquide visqueux se trouvant dans l'enceinte 37 côté tige, et la pression renforcée par la différence des surfaces actives de l'enceinte 42 et de l'enceinte 37 est transmise à la chambre 10 à travers la soupape antiretour 38 et la conduite 15. Sous l'action de la presiion régnant dans la chambre 10 et qui est excédentaire par rapport à la pression du liquide moteur se trouvant dans l'enceinte 4, le liquide visqueux entoure et enserre la surface extérieure de la liaison flexible 6 ( en cas o un câble est utilisé comme liaison flexible, ce liquide pénètre aussi dans les espaces entre les fils) en empêchant ainsi le liquide moteur d'entrer dans la zone o la liaison flexible 6 est en contact avec le liquide visqueux, en prevenant ainsi la fuite du liquide moteur non seulement suivant sa surface extérieure mais aussi suivant sa section. Lorsque la liaison flexible 6 est immobile, le débit de liquide visqueux s'écoulant de la chambre 10 à travers les éléments d'étanchéité 12 et 13 sur lesquels agissent les différences des pressions existant entre la chambre 10 et la chambre 4, ainsi qu'entre la chambre 10

et la chambre 11, est d'autant de fois plus bas que la visco-

sité du liquide visqueux est supérieure à la viscosité du liquide moteur. Les fuites de liquide visqueux de la chambre 10 à l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 à travers l'élément d'étanchéité 12 jouent un rôle positif,

-17 2576887

car elles créent au-dessous de l'organe d'étanchéité 9 une couche de liquide visqueux qui empêche elle aussi le liquide moteur de s'échapper de l'enceinte 4. L'épaisseur de cette couche est limitée par le point de raccordement de la conduite hydraulique 45. Pendant la montée du réceptacle 7, la liaison flexible 6 passe à travers la chambre 10 et est mouillé par le liquide visqueux, qu'elle entraîne avec elle dans l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1. Toutefois, du fait de l'utilisation d'un liquide visqueux ayant une plus faible densité, ne se dissolvant pas dans le liquide moteur et ne créant pas d'émulsions stables dans celui-ci, le liquide visqueux se sépare spontanément de la liaison flexible 6 et, sous l'action des forces hydrostatiques fait surface dans la partie supérieure de l'enceinte 4 en complétant ainsi la couche de liquide visqueux située sous l'organe d'étanchéité 9. Pendant la descente du réceptacle 7, la liaison flexible 6 est mouillée par la liquide moteur et l'entraîne avec elle hors de l'enceinte 4, ainsi que le liquide visqueux en provenance de la chambre 10, vers la chambre basse pression 11 o les liquides sont séparés de la liaison flexible 6 par

l'élément d'étanchéité 14. Le mélange liquide moteur-

liquide visqueux ainsi entraîné de la chambre 11 arrive à l'entrée du séparateur 18 par gravité si le séparateur est disposé au-dessous de la chambre 11, ou sous l'action d'une faible pression excédentaire quand le séparateur

18 est disposé plus haut que la chambre 11.

La quantité de liquide visqueux entraînée hors de

la chambre 10 est complétée par le vérin hydraulique 34.

En conséquence, le volume de l'enceinte 37 c6té-tige, remplie de liquide visqueux, diminue graduellement, et la tige 36 sort. Au moment o la tige 35 atteint le capteur 48, un signai est débité pour le changement de position du tiroir 44 et la mise en marche de la pompe 41. Le tiroir 44 ferme la conduite hydraulique 45 et met en

18 2576887

communication la conduite hydraulique 43 avec la conduite hydraulique 46. Le liquide visqueux est aspiré par la pompe 41 du réservoir 50 et est véhiculé par la conduite hydraulique 40, à travers la soupape anti-retour 39, vers l'enceinte 37. Le liquide visqueux remplit l'enceinte 37 côté tige de vérin hydraulique 34 en déplaçant le piston 35 avec sa tige 36 vers l'enceinte 42 et en chassant vers l'entrée du séparateur 18, à travers la conduite 43, le tiroir 44 et la conduite hydraulique 46, le mélange liquide moteur-liquide visqueux ayant passé de l'enceinte 4 dans l'enceinte 42. A ce moment, la soupape antiretour 38 empêche le liquide visqueux de sortir de la chambre 10, en y conservant ainsi la pression. Après que la tige 36 ait atteint le capteur 47, un signal est débité pour l'arrêt de la pompe 41 et le changement de position du tiroir 44, qui est ainsi ramené à sa position de départ. La soupape antiretour 39 protège la pompe 41 contre le courant en retour du liquide visqueux de l'enceinte 37 du vérin

hydraulique 34 vers le réservoir 50.

Le mélange liquide moteur-liquide visqueux remplis-

sant l'enceinte 49 sous l'action des forces hydrostatiques se sépare et le liquide visqueux fait surface en formant une couche dont la limite de séparation d'avec le liquide moteur est bien nette. Au fur et à mesure que se remplit l'enceinte 49, le liquide visqueux commence à s'écouler par-dessus la cloison de déversement 51 vers le réservoir 50, et la limite de séparation du liquide visqueux et du liquide moteur monte graduellement. Lorsque le liquide moteur atteint le niveau du capteur 52, celui-ci envoie un signal pour l'ouverture de l'élément de fermeture et de commande 54, qui met en communication l'enceinte 49 avec le réservoir 22 par la conduite hydraulique 21. Le niveau du liquide moteur dans le réservoir 49 commence à baisser et, après que le liquide visqueux ait atteint le capteur 53, un signal est envoyé pour la mise de, l'élément de fermeture et de commande 54 au repos et en

19 2576887

état normal de fermeture. Ensuite le processus se répète d'une manière cyclique: Ainsi, les fuites de liquide moteur depuis l'enceinte 4 du vérin hydraulique 1 sont dues à l'entrainement de ce liquide par la liaison flexible 6 par frottement et

mouillage,.et aussi à sa consommation lors du fonctionne-

ment de la source de pression 16. La quantité de liquide moteur entraînée par la liaison flexible est directement proportionnelle à la vitesse de mouvement de la liaison

flexible ainsi qu'au jeu effectif dans les éléments d'é-

tanchéité 12 et 13.

C'est pourquoi, en cas d'utilisation des presse-

étoupe serrés automatiquement contre la liaison flexible

par un ressort et par la pression du liquide visqueux agis-

sent sur le manchon de guidage 33, la quantité de liquide

moteur entraînée est très faible. Le débit de liquide mo-

teur assurant le fonctionnement de la source de pression 16 est fonction du débit de liquide visqueux dans la chambre 10 et est d'autant de fois supérieur à celui-ci que la surface active de l'enceinte 37 du vérin hydraulique

34 est inférieure à la surface active de l'enceinte 42.

Le débit de liquide visqueux dans la chambre 10 est déterminé par la quantité entraînée par suite du mouillage de la liaison flexible 6 passant à travers les éléments d'étanchéité 12 et 13, ainsi que par la quantité de fuites de liquide visqueux dues à la différence de pression agissant sur les éléments d'étanchéité 12 et 13 et dont la valeur est inversement proportionnelle au coefficient de viscosité cinématique du liquide visqueux. De ce fait,

un liquide ayant un haut coefficient de viscosité ciné-

matique permet de réduire sensiblement ses fuîtes et de diminuer ainsi la consommation de liquide moteur pour l'étanchéification. Ainsi, par exemple, lorsqu'on utilise dans la source de pression 16 un vérin hydraulique 34 dans lequel le rapport. des surfaces actives des enceintes 37 et 42 est compris dans la plage del,O à 2,0, et qu'on

2576887

emploie une huile de transmission d'une viscosité cinéma-

tique de 3600 cSt en qualité de liquide visqueux et une émulsion eauhuile d'une viscosité cinématique de 1,4 cSt en tant que liquide moteur, les fuites du liquide moteur à travers l'organe d'étanchéité 9 diminue de 2300 à 1200 fois, respectivement, par comparaison aux dispositifs

élévateurs analogues connus, décrits plus haut.

La conception revendiquée de l'organe d'étanchéité de la liaison flexible du dispositif élévateur donne la possibilité d'augmenter sensiblement la valeur de la pression de service admissible dans le- système hydraulique du dispositif élévateur et permet d'accroître la capacité de charge, la puissance du mécanisme d'entraînement et la capacité de transport de charges sans augmenter le diamètre du vérin hydraulique et la quantité de métal

nécessaire à la fabrication du système hydraulique.

La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif élévateur ne comportant qu'un vérin hydraulique et un réceptacle élévateur. Toutefois, le dispositif élévateur conforme à l'invention peut comprendre deux vérins hydrauliques ou davantages, reliés hydrauliquement entre eux et dont les pistons sont reliés par des

liaisons flexibles à des receptacles élévateurs respectifs.

Cela permet d'augmenter le rendement du dispositif élévateur grâce à la diminution du temps technologique

nécessaire à un cycle de montée ou de descente d'une charge.

En outre, cela permet d'augmenter le rendement du dispositif élévateur-et de diminuer la puissance établie de l'organe de pompage commandé en utilisant l'énergie potentielle du poids propre d'un réceptacle élevé au niveau supérieur, énergie qui, dans le cas du dispositif

élévateur à réceptacle unique, était amortie et perdue.

Dans cette variante à plusieurs réceptacles, la conception des organes d'étanchéité de la liaison flexible reste la même que précédemment, mais les chambres-des organes d'étanchéité peuvent être reliées à un seul séparateur

21 2Z576887

et à une seule source de pression de liquide visqueux, ce qui simplifie le circuit hydraulique du dispositif élévateur. La figure 3 représente le schéma de principe d'un dispositif élévateur comportant deu.x réceptacles. Ce

schéma diffère du schéma du dispositif élévateur repré-

* senté sur la figure 1 en ce qu'il comporte un vérin hydraulique auxiliaire 55, dont le piston 56 est relié au réceptacle 60 à l'aide d'une liaison flexible 57 passant à travers l'organe d'étanchéité 58 et contournant une poulie 59. Le vérin hydraulique 55 est de conception analogue à celle du vérin hydraulique 1 et est mis en communication avec la source de pression 16 à l'aide d'une conduite hydraulique 61, avec le séparateur, par des conduites hydrauliques 62 et 63, et avec le dispositif de

distribution 14, par des conduites hydrauliques 64 et 65.

La source de pression 16 et le séparateur 18 sont analogues à ceux décrits ci-dessus. Le schéma hydraulique du dispositif distributeur 24 peut tre conçu de manière à permettre de relier les vérins hydrauliques 1 et 55 l'un à l'autre et à l'organe de pompage 23 en série, en

parallèle ou indépendamment l'un de l'autre.

En cas de liaison en série des vérins hydrauliques 1 et 55, les conduites hydrauliques 25 et 64 sont mises en

communication l'une avec l'autre, et les conduites hydrau-

liques 26 et 65 sont mises en communication alternativement

avec l'organe de pompage 23 et avec le réservoir d'éva-

cuation 22. Dans ce cas, lorsque le réceptacle 7 descend, le réceptacle 60 monte et inversement, et le dispositif

élévateur fonctionne en régime d'élévation à deux extrémités.

Les pressions développées par les pistons 3 et 56 sous l'action des poids propres des réceptacles 7 et 60 sont orientées l'une vers l'autre et se neutralisent et l'organe de pompage 23 n'a à surmonter que la charge résultant du poids à monter et des résistances hydrauliques opposées au mouvement. En qualité de réceptacle on peut

22 2'576887

suspendre un contre-poids à la liaison flexible 57.

Ceci permet de réduire la puissance établie de l'or-

gane de pompage et d'élever le rendement du dispositif élévateur. Lorsque les vérins hydraulique 1 et 55 sont reliés en parallèle, le liquide moteur est amené simultanément dans les conduites hydrauliques 25 et 64 et est évacué des conduites 26 et 65, et inversement. Dans ce cas, les

réceptacles 7 et 60 montent ou descendent simultanément.

Cela permet de transporter à une vitesse deux fois moindre, des charges de grand encombrement placees sur les deux réceptacles, ou une charge dont le poids est de deux fois

plus grand.

Sur cas de liaison indépendante, l'un des vérins

hydrauliques est mis en action, comme montré sur la fi-

gure 1, tandis que l'autre reste immobile. Cela donne la possibilité de permuter les réceptacles entre eux dans le cas o on doit desservir plusieurs horizons productifs,

et de réserver la liaison de transport entre les horizons.

Il convient de noter que le rendement du dispositif élévateur à un seul réceptacle est inférieur par suite des pertes

irrécupérables d'énergie du réceptacle descendant.

Le fonctionnement de la source 16 de pression de li-

quide visqueux et du séparateur 18 à été décrit plus haut.

Toutefois, la source de pression 16 alimente en liquide

visqueux les deux organes d'étanchéité 9 et 58 simultané-

ment et sous une même pression, tandis que le séparateur

18 reçoit le mélange liquide moteur-liquide visqueux arri-

vant des deux vérins hydrauliques 1 et 55.

Il s'ensuit que le dispositif élévateur équipé d'un vérin hydraulique auxiliaire 55 ne nécessite pas l'emploi

de sources de pression de liquide visqueux et de sépa-

rateurs supplémentaires.

Le dispositif élévateur réalisé conformément à la présente invention permet de résoudre le problème de l'augmentation de la capacité de transport d'une bure équipée

23 2576887

du dispositif-élévateur revendiqué.

La présente invention permet d'accroitre la pression de service dans l'enceinte du corps du vérin hydraulique et la capacité de charge du dispositif éléVateur. Il peut trouver application sur une vaste échelle dans différentes branches de -l'industrie, par exemple dans l'industrie minière, houillère, dans le génie civil, pour le transport de personnes et de charges-dans des ouvrages verticaux

ou à forte pente.

24 2576887

Claims (3)

R EVENDICATIONS

1. Dispositif élévateur comprenant au moins un vérin hydraulique (1) monté verticalement et comportant un corps

creux rempli d'un liquide moteur:sous pression et dans -le-

quel est logé un piston (3) lié à un réceptacle élévateur (7) par une liaison flexible (6) passant par la sortie du vérin hydraulique (1) à travers un ensemble (9) de fermeture étanche de l'enceinte (4) du corps de vérin, caractérisé en ce que l'ensemble (9) de fermeture étanche est constitué par deux chambres (10) et (11) disposées successivement et alternant avec des éléments d'étanchéité (12, 13, 14), la chambre (10) voisine de l'enceinte (4) du corps de.vérin étant remplie d'un liquide visqueux dont la viscosité est supérieure à la viscosité du liquide moteur et étant mise en communication avec une source de pression (16) destinée à créer dans ladite chambre (10) une pression supérieure à la pression du liquide moteur, l'autre chambre (11) étant reliée à un séparateur (18) servant à séparer le liquide moteur du liquide visqueux et dont les sorties de liquide moteur et de liquide visqueux sont reliées à l'enceinte (4) du corps de vérin et

à la chambre (10) de l'ensemble (9) respectivement.

2. Dispositif élévateur-selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (10) de l'ensemble de fermeture étanche (9) est remplie d'un liquide visqueux dont la densité est inférieure à celle du liquide moteur et qui exclut leur dissolution mutuelle et la formation

d'émulsions stables.

3. Dispositif élévateur selon l'une des revendications

1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme liquide visqueux un liquide possédant des propriétés lubrifiantes,

par exemple une huile de transmission.