[0001] La présente invention se rapporte à la structure d'un moteur linéaire pneumatique
de type pas à pas et pouvant évoluer le long d'un guide linéaire souple et à son utilisation
pour le déplacement de charges ou de personnes, en milieu sec ou humide, équipé alors
par exemple d'un crochet pour constituer un treuil ou par exemple d'un dôme pour la
plongée sous-marine.
[0002] Les mécanismes d'avance pas à pas, structure des moteurs linéaires existants, sont
des systèmes à pinces du type mandrin pneumatique se fermant à la mise en pression.
L'inconvénient de ces systèmes est de devoir maintenir des contre-pressions de valeurs
différentes pour stabiliser une pression relative entre les chambres de serrage, sans
que la force de serrage ne soit augmentée ou diminuée par la charge. Cette régulation
est plus difficile à obtenir avec un fluide pneumatique du fait de la rapidité de
déplacement des pistons ainsi alimentés. Le coût et la masse de tels systèmes seraient
augmentés par la régulation fine difficilement réalisable exigée, sans pour autant
supprimer la détérioration rapide de la corde par le refoulement qu'elle subirait,
puisque le vecteur force de serrage n'est pas perpendiculaire à l'axe de la corde
guidant la charge. Un autre système connu utilise des pistons formant un étau à mors
mobile, impliquant que le serrage lors de la mise en pression ne se fait que sur les
points de tangence, risquant ainsi de couper la corde.
[0003] Ce système met aussi en évidence le problème de l'agression de ses pistons par les
éléments extérieurs. Une autre technique connue sous la dénomination "autolock" dont
le fluide hydraulique est rendu nécessaire par les forces mises en jeu, permet au
contraire le glissement sur le guide pendant la mise en pression. Une telle technique
implique un guide linéaire rigide et lisse pour assurer le déblocage et l'étanchéité
du bloqueur.
[0004] De tels dispositifs ne sont pas facilement utilisables dans certaines conditions
telles que la montée et la descente de matériaux pour le bâtiment ou la sécurité par
exemple dans le domaine de la plongée sous-marine, du fait de la rigidité du guide
utilisé, ou de la difficulté d'employer d'autres fluides de pression, que le fluide
pneumatique, lorsque la facilité de mise en oeuvre et le transport sont invoqués.
[0005] Concernant les cloches de plongée, leurs dispositifs de descente sont constitués
généralement de treuils les glissant le long de cables attachés à une plaque posée
au fond, puis émergées après avoir fermé un sas, permettant la longue décompression
du plongeur sur le pont du bateau. De tels dispositifs sont donc des matériels lourds,
inadaptés à la plongée sportive où le plongeur individuel n'a que peu ou pas de décompression,
et doit assurer seul sa sauvegarde. Celui-ci a donc besoin d'un matériel plus léger
et commandable depuis le fond. C'est l'objet de l'invention de fournir un dispositif
permettant d'atteindre ces résultats.
[0006] L'invention concerne donc, selon une première caractéristique, un moteur linéaire
pneumatique à avance pas à pas du type constitué d'un vérin à double effet à tige
intérieure creuse et deux dispositifs de blocage, dont l'un est solidaire de la tige
et l'autre du corps, l'ensemble se déplaçant coaxialement le long d'un guide linéaire,
dans lequel les dispositifs de blocage sont constitués d'une chambre souple gonflable,
comportant autour d'elle une enveloppe rigide l'empêchant de se déformer dans une
autre direction que par l'intérieur, pour venir serrer le guide et permettant de ce
fait de s'associer parfaitement à un guide souple, du fait que la pression de serrage
est transmise par l'air comprimé sur toute sa surface de révolution et que le pouvoir
d'adhérence du caoutchouc et ses dérivés est élevé.
[0007] Selon un mode de réalisation où il faut se prémunir d'un éventuel effet giratoire,
la corde peut être prévue de section ovale ou oblongue plutôt que ronde.
[0008] Selon une autre caractéristique de l'invention, sur la partie haute du manchon inférieur
est fixé le boitier de commande relié pneu- matiquement au circuit d'asservissement,
dont les éléments sont implantés sur la partie inférieure d'une platine, elle-même
fixée sur la partie trois-quart haute du moteur.
[0009] La souplesse ou le temps de serrage des manchons sur la corde, peuvent être modifiés
par l'interposition de moyens permettant d'augmenter ou de diminuer le volume d'air,
sans modifier la force d'appui, jouant ainsi avec la compressibilité des gaz.
[0010] D'autres caractéristiques de l'invention visent l'application de ce moteur comme
treuil pneumatique offrant l'avantage de n'avoir qu'une corde, pourvue de moyen de
suspension à sa partie supérieure, à fixer au-dessus du niveau de mise à disposition
de la charge à élever ou abaisser, et d'être d'autre part commandé du treuil ou de
la vanne de sortie du compresseur, par des moyens de commandes associées, si le fonctionnement
a été programmé par la mise en place de butées basses et hautes sur la corde, constituées
par exemple de colliers en deux parties rapportables.
[0011] Une autre application concerne la manoeuvre d'une cloche de plongée associée au moteur
par la partie supérieure de la platine. L'ensemble étant traversé par une corde ancrée
au fond à l'aide d'un anneau scellé, ou encore fixée à un piton planté dans un tombant
rocheux. Le matériel nécessaire à la mise en oeuvre étant restreint et d'un transport
facile simple corde, cloche avec moteur et compresseur qui de plus peut remplir deux
fonctions, manoeuvre de la cloche et gonflage des bouteilles.
[0012] La cloche de plongée ainsi constituée est auto-motrice, et deux plongeurs peuvent
commander la montée, la descente ou l'arrêt, depuis la poche d'air contenue dans le
dôme où ils se sont réfugiés, pour communiquer dans le cadre d'un entraînement ou
reprendre leur souffle.
[0013] Un autre intérêt de cette application est de pouvoir observer la première fois en
milieu hyperbare et à sec, le comportement du futur plongeur, de minimiser les risques
de surpression pulmonaire après un blocage réflexe de la respiration en conditionnant
les élèves plongeurs à reprendre leur respiration sous la cloche immergée à leurs
niveaux d'immersion, plutôt que de risquer le-retour immédiat en surface.
[0014] Selon d'autres caractéristiques :
- le moteur selon l'invention peut être équipé d'un enrouleur pneumatique auto-commandé
permettant au tuyau d'air comprimé d'être déversé ou ramené à la demande. Les éléments
de l'automatisme pneumatique peuvent être fixés à la partie inférieure de la platine
associée au moteur pouvant recevoir en appui sur la face supérieure, la cloche de
plongée fixée par des vis, la jupe de celle-ci descend plus bas que ant le moteur
pour permettre à l'air à pression ambiante de fuser en priorité par le passage de
la corde, facilitant ainsi le dégonflage du manchon et diminuant la valeur du coefficient
de glissement dθ au pouvoir lubrificateur de l'eau. Les écrous soudés à la partie
basse du moteur peuvent permettre la fixation de poignées ou l'élingues, reliées par
un crochet selon l'application choisie.
- les manchons gonflables peuvent être réalisés par moulage de deux parties, qui sont
ensuite assemblées par vulcanisation à chaud :
1) une partie formant tube annulaire comportant un granulage de densité réduite pour
ne pas influer sur l'élasticité du manchon, mais permettant d'augmenter le serrage
en diminuant ainsi l'échauffement, est effectué sur la zone intérieure de serrage
pendant le moulage : le noyau du moule est encollé pour y répartir selon le grade
spécifié les grains qui sont ainsi maintenus pendant le coulage. La colle carbonisée
pendant cette opération n'empêche pas le démoulage.
2) une partie formant couvercle évidé de fermeture de la partie en forme de tube annulaire
comporte un écrou de liaison au tube d'alimentation moleté à l'extérieur pour augmenter
son adhérence au caoutchouc.
- le moteur selon l'invention peut recevoir un détendeur pré- réglable dans ses applications
aériennes ou un détendeur variable compensé par l'action de la pression ambiante dans
ses applications sous-marines et ce, pour ne pas limiter la profondeur d'immersion
à environ dix fois la pression d'alimentation.
[0015] A titre d'illustration des dessins sont joints, qui représentent à titre illustratif
de façon non limitative :
fig. 1 En coupe, le moteur linéaire pneumatique selon l'invention, équipé d'une platine
support, recevant les équipements de l'automatisme.
fig. 2 En coupe, le moteur linéaire pneumatique selon l'invention, associé à un dôme
dont la taille permet de recevoir deux plongeurs sous-marins équipés de leurs scaphandres
autonomes sur le dos, et tenus en milieu sec jusqu'à la poitrine.
fig. 3 En coupe, les détails de constitution d'un manchon.
fig. 4 Le diagramme de fonctionnement du moteur linéaire pneumatique selon l'invention
avec les états des trois éléments moteurs : le manchon battant (5), le manchon fixe
(6), le cylindre d'avance (3) et leurs positions comparées dans le temps.
fig. 5a à 5e Cinq schémas en coupe du moteur linéaire pneumatique selon l'invention,
comportant chacun un état définitif ou intermédiaire, dessiné en compréhension pour
un cycle de fonctionnement.
Fig. 6 Schéma développé du circuit pneumatique du moteur linéaire selon l'invention,
comportant, dans un cadre en pointillé, les éléments inclus dans le boitier de commande.
[0016] Le dispositif tel qu'il est représenté fig. 1 est constitué d'un corps équipé, comprenant
un corps extérieur (1).et un corps intérieur (2) dans lesquels coulisse le piston
(3). Au corps extérieur (1) est fixé un support de joint (14) équipé d'une bague de
friction (16), un . segment racleur (15) et un joint torique d'interface (30) ; la
platine (12) est fixée au corps par l'intermédiaire d'une plaque d'appui vissée (11),
équipée d'un joint à lèvres (13). Deux gorges brise-pression (17) sont réalisées.
L'étanchéité d'interface avec le corps intérieur (2) est assurée par le joint torique
(33). Le corps intérieur (2) est solidaire de l'ensemble de freinage (6) comprenant
un manchon gonflable (8) maintenu par un corps de manchon (7), un couvercle (9) équipé
d'une prise de pression (10). Une bague de friction (21) est emmanchée à l'autre extrémité.
Le piston (3) est solidaire de l'ensemble de freinage (5) identique au repère (6),
ses équipements en relation avec le corps extérieur, comprenant un amortisseur de
course (22), une butée de maintien (24) du porte-joints (28), contenant les deux joints
à lèvres (26) montés en opposition, et un joint torique d'interface (31). D'autres
éléments sont en relation avec le corps intérieur, motamment un amortisseur (23) représenté
en partie comprimé, une butée de maintien (25) vissée, le porte-joints (29), deux
joints à lèvres (27) montés en opposition, le joint torique d'interface (32) et pour
faciliter le glissement, deux bagues anti-friction (34) et (35). La platine (12) reçoit
les équipements pneumatiques d'asservissement (36) et dans le boitier de commande
(41) fixé sur la partie basse du moteur, sont placés les équipements pneumatiques
de commande (41).
[0017] Le dispositif tel qu'il est représenté fig.2 est constitué du moteur linéaire pneumatique
décrit précédemment, équipé de son guide souple (4) constitué d'une corde coulissant
à l'intérieur de manchons de freinage (5) et (6) et du corps intérieur (2). Deux poignées
de maintien (37) pour les utilisateurs et le tube d'alimentation en air comprimé (39),
sont fixés par vis sur des écrous soudés au corps extérieur du moteur selon l'invention.
Le dôme ou cloche de plongée (40) est fixé par vis sur la platine (12).
[0018] Le schéma pneumatique décrit fig.6 est constitué d'une partie commande (41) et alimentation
(39) placées dans un cadre en pointillés et comprenant : une prise (72) à connexion
rapide, un détendeur compensé ou non (71), une vanne d'arrêt de l'avance (69), un
manomètre (70), une vanne de remplissage du dôme (68) alimentant le diffuseur d'air
(67) et un inverseur de marche (66). Une autre partie (36) implantée sous le dôme
assure trois fonctions principales :
- Le déplacement par les chambres (18) et (19), alimentées par le distributeur (59)
équipé de deux freins d'échappement (61) et (62) et commandées alternativement par
les capteurs à minimum de pression (57) et (58) si respectivement les pressostats
(55) et (58) sont excités.
- Le freinage pas à pas par les manchons (5) et (6) alimentés par le distributeur
(46) commandé alternativement par les pressostats (50) et (51) temporisés respectivement
par les freins à clapet anti-retour incorporé (49) et (53) sur la commande. Le distributeur
(46) comporte un clapet anti-retour (47) sur son alimentation, et il ne peut permettre
le dégonflage d'un manchon (5) ou (6) que lorsque l'autre est en pression nominale,
grâce à deux pressostats bloqueurs (62) et (63) et la mise en place de deux clapets
anti-retour (64) et (65), le dégonflage d'un manchon est règlable en temps par deux
freins à clapet anti-retour incorporé (47) et (48).
- Le blocage de sécurité par des distributeurs (44) et (45) bloquant les échappements
du distributeur (46) et laissant le passage à la pression de la capacité (42) gonflant
les deux manchons (5) et (6) s'ils sont commandés par le pressostat (43) relevant
une chute de pression dans le circuit. De plus, un clapet anti-retour (54) interdit
le retour au détendeur des chambres (18) ou (19) en phase de mise en pression. Une
vanne (52) permet la purge de la capacité (42).
[0019] Le fonctionnement du moteur linéaire pneumatique selon l'invention est schématisé
en compréhension fig. 5 et en fonctionnement fig.6 avec un état initial dont seul
le manchon (5) est à l'état 1, ce qui implique que le pressostat (55) est excité,
et que le capteur à minimum de pression (57) a contrôlé l'absence de pression dans-le
manchon (6), le distributeur (59) est excité en A'et le moteur se déplace. La chambre
(18) va prendre l'état 1 et le pressostat (50) excité autorise la commande du distributeur
(46) avec un léger différé règlable grâce à (49). Après que le manchon (6) prend l'état
1, le manchon (5) se déglonfle grâce au bloqueur (62) et au clapet anti-retour (64),
le pressostat (56) est excité, l'absence de pression dans le manchon (5) permet l'excitation
en B du distributeur (59), le moteur se déplace, la chambre (19) va prendre l'état
1 et le pressostat (51) va commander le distributeur (46) avec un léger retard règlable,
dû au frein à clapet anti-retour incorporé (53) et ainsi de suite. Si on inverse la
marche, on inverse la pression dans les manchons (5) et (6), celui des manchons qui
est à l'état 1 le reste le temps que l'autre se mette à l'état 1 et se dégonfle ensuite.
[0020] Le moteur linéaire pneumatique selon l'invention est susceptible d'être appliqué
dans de nombreux domaines, notamment en tant que treuil dans les garages pour de multiples
utilisations, monte-charges dans le secteur du bâtiment, en asservissement sur un
échafaudage en début de chantier par exemple, en remplacement de la corde à noeuds
des zingueurs sur gouttières, pour tendre des cordes sur un bateau, en spéléologie,
en sécurité pour les services pompiers ou autres. Equipé d'une cloche OU dôme, il
devient un système de sécurité de la plongée sportive, facilement adaptable en piscine
dans les bassins de plongée ou en mer sur des sites où l'ancrage de la corde du moteur
selon l'invention est facilité.
1. Moteur linéaire pneumatique à avance pas à pas du type constitué d'un vérin à double
effet à tige intérieure creuse et deux dispositifs de blocage dont l'un est solidaire
de la tige et l'autre du corps. L'ensemble relié à des moyens de commande se déplace
coaxialement le long d'un guide linéaire caractérisé en ce que le guide est constitué
par une corde, et les moyens de blocage sur le guide sont composés chacun d'une chambre
pneumatique gonflable dont la face extérieure prend appui sur un corps rigide. Ce
mode de serrage permettant d'utiliser un guide dont la surface extérieure peut présenter
des irrégularités.
2. Moteur selon revendication l, caractérisé en ce que le guide utilisable, pour s'opposer
à un éventuel effet giratoire, est une corde à section non circulaire - par exemple
oblongue ou ovale -
3. Moteur selon revendication 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commande
et de sécurité assurant l'automatisme de fonctionnement et le règlage de la vitesse
d'avance, sont disposés à la partie inférieure d'une platine, solidaires du groupe
moteur.
4. Moteur selon revendication 1, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour
modifier le volume des manchons et faire ainsi varier la souplesse et le temps de
serrage.
5. Moteur selon revendication 1, appliqué à la réalisation d'un ensemble de montée
caractérisé en ce que la corde est associée à des moyens d'ancrage à son extrémité
supérieure et en ce que le moteur est pourvu d'un crochet d'arrimage permettant une
utilisation pour la montée ou la descente par exemple des matériaux dans le bâtiment,
pour l'exploration ou le sauvetage, par accrochage d'un utilisateur équipé d'un harnais.
6. Application du moteur selon revendication 1, à la commande du déplacement d'une
cloche de plongée sous-marine, caractérisé en ce que le moteur est solidaire de la
partie centrale supérieure d'une cloche, traversé par une corde et en ce que la corde
est associée à des moyens d'ancrage à son extrémité inférieure. Les moyens de commande
solidaires du moteur sont disposés à l'intérieur de la cloche, ainsi que les organes
de commande actionnables par le plongeur sous-marin.
7. Application selon revendication 6, caractérisé en ce que le niveau de l'extrémité
basse du moyen de blocage inférieur est disposé au-dessous du niveau bas du dôme,
permettant le fusage de l'air à la pression ambiante par le passage de la corde, facilitant
ainsi le dégonflage des manchons et diminuant la valeur du coefficient de glissement
dû au pouvoir lubrificateur de l'eau.
8. Moteur selon revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un enrouleur
motorisé, déversant ou ramenant le tuyau d'alimentation en air comprimé à la demande
du moteur.
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
qu'il est pourvu de poignées.
10. Moteur selon revendication 1, caractérisé en ce que les manchons sont réalisés
en caoutchouc moulé et vulcanisé, et en ce que, sur la face interne de serrage, sont
implantés lors du moulage, des grains régulièrement répartis et de densité réduite
pour ne pas influer sur l'élasticité du manchon, mais permettre d'augmenter le serrage
en diminuant ainsi l'échauffement.
Il. Application du moteur selon revendication 6, en ce que l'automatisme pneumatique
est pourvu d'un détendeur compensé, stabilisant la vitesse de descente et montée.
L'échappement se faisant dans l'atmosphère à pression variable du dôme, agissant en
contre-pression sur la pression d'alimentation.