BRAS ARTICULE DE TRANSFERT DE PRODUITS FLUIDES A EQUILIBRAGE PAR RESSORT DANS UN GRAND DEBATTEMENT

Description

[0001] L'invention concerne le transfert de produits fluides, liquides ou gazeux, entre une embase et un réservoir mobile, par exemple une citerne embarquée sur un camion ou sur un wagon de chemin de fer.

[0002] Ces produits fluides peuvent être de types très variés, par exemple mais non limitativement des produits pétroliers, tels que essence ou gaz de pétrole liquéfié (GPL) notamment, ou des produits chimiques, acides ou solvants notamment.

[0003] En pratique, ces produits fluides sont principalement liquides, mais sont généralement en équilibre avec une phase gazeuse, de sorte que, plutôt que de parler de produits liquides, il est plus exact de parler de produits fluides ; il arrive qu'il soit nécessaire de transférer séparément ces deux phases liquide et gazeuse.

[0004] Il existe en pratique divers types de citernes adaptées à être embarquées sur divers types de supports (camion ou wagon). D'autre part, les citernes sont munies de brides de connexion, destinées à être connectées à des tubulures de transfert de produits liquides, qui peuvent se situer de manières très diverses sur le corps de ces citernes. Enfin, il se révèle en pratique impossible de garantir qu'un support mobile, tel que camion ou wagon, portant une citerne, pourra toujours être amené exactement dans la même configuration par rapport à une embase, lorsqu'une opération de transfert sera nécessaire.

[0005] C'est pourquoi, la connexion entre l'embase, d'une part, et la bride de connexion du réservoir mobile, d'autre part, ne peut être réalisée que par un dispositif ayant une certaine capacité de déformation. Les dispositifs de transfert de produits fluides, souvent appelés bras de transfert ou bras de chargement/déchargement, sont ainsi de deux types possibles : soit ils comportent une partie flexible, ce qui pose d'éventuels problèmes de tenue au vieillissement, soit ils sont constitués d'une succession d'au moins deux tronçons tubulaires articulés l'un à l'autre.

[0006] Les bras de transfert de produits fluides doivent donc, en pratique, être amenés dans une configuration appropriée, lors de la préparation d'une opération de transfert, en sorte d'amener une extrémité libre de ce bras (l'autre extrémité étant généralement connectée en permanence à l'embase) en regard de la bride de connexion de la citerne concernée. Cette opération est généralement effectuée par un opérateur, et il est souhaitable que celui-ci ne soit pas obligé de déployer des efforts trop importants. Il est précisé ici qu'une commande motorisée d'un bras de transfert de produits liquides, qui évite tout effort aux opérateurs, est toutefois difficile à mettre en oeuvre, compte tenu de la difficulté d'amener, de façon automatisée, l'extrémité libre du bras en regard précisément de la bride de connexion ; cela suppose une grande maîtrise de l'automate de contrôle de la configuration du bras, et donc une formation éventuellement longue et coûteuse de l'opérateur. En tout état de cause, une telle commande motorisée implique des coûts importants.

[0007] Pour éviter qu'un opérateur ait à déployer des efforts importants lors de la manoeuvre manuelle d'un bras de transfert de produits liquides, il a déjà été proposé divers types de dispositifs d'équilibrage, destinés à compenser au moins en partie les variations de couple autour des axes d'articulation (essentiellement autour des axes horizontaux, en raison de la gravité) générés par les déplacements des masses lors des variations de configuration des tronçons tubulaires du bras autour des axes.

[0008] Une première catégorie de dispositif d'équilibrage utilise un ou plusieurs contrepoids qui sont fixés à l'opposé de la partie de bras à équilibrer. Cette solution, tout à fait efficace, se révèle néanmoins encombrante dans la pratique.

[0009] Une autre catégorie de dispositif d'équilibrage fait intervenir des ressorts, par exemple des ressorts de torsion en acier, en hélice cylindrique le plus souvent, accolés au joint tournant ou à l'intérieur de celui-ci ; il peut aussi s'agir de ressorts de torsion en acier en spirale d'Archimède ou en spirale hyperbolique. Ces dispositifs peuvent être illustrés par US-A-4 537 233.

[0010] Une autre catégorie de dispositif d'équilibrage utilise un ressort de compression en acier, souvent situé le long de la partie du bras à équilibrer ou dans un appareil dit boîte d'équilibrage ou boîte à ressort, fixé sur la partie de bras à équilibrer (voir par exemple US-A-3 086 552).

[0011] Une autre catégorie encore de dispositif d'équilibrage utilise des ressorts de traction en acier souvent situés, eux aussi, le long du bras.

[0012] Une autre configuration de dispositif d'équilibrage utilise des vérins, par exemple à l'azote, pneumatiques, hydrauliques, ou électriques.

[0013] Bien entendu, ces divers types d'équilibrage ne s'excluent pas et il a déjà été proposé de combiner plusieurs types d'équilibrage sur un même bras de transfert.

[0014] Ces diverses solutions ont leurs avantages et leurs inconvénients propres. On peut toutefois, en résumé, constater qu'il n'existe pas actuellement de dispositif d'équilibrage qui soit à la fois efficace, peu encombrant, fiable et peu coûteux, le tout sur un grand débattement. C'est ainsi par exemple que la présence de contrepoids (voir ci-dessus) assure un équilibrage efficace, dans une grande variété de positions possibles, mais au prix d'un grand encombrement ; en ce qui concerne les autres solutions, la qualité de l'équilibrage est généralement tout à fait approximative, notamment lorsque le bras de transfert considéré est destiné à admettre un débattement important, en pratique de part et d'autre d'une configuration horizontale de repos (il n'y a pas toujours de symétrie de part ou d'autre de cette configuration horizontale) et se révèle souvent conduire à des risques de mauvais fonctionnement, compte tenu de pièces en mouvement. Enfin le débattement total, dans lequel l'équilibrage est satisfaisant est généralement d'au plus 40 -50°

[0015] L'invention a pour objet de pallier les inconvénients précités.

[0016] Elle propose à cet effet un bras articulé de transfert de produits fluides, liquides ou gazeux comportant : deux tronçons tubulaires raccordés l'un à l'autre par un joint tournant d'axe horizontal, et dont l'un, mobile en rotation autour de cet axe horizontal, a une configuration angulaire de référence en laquelle il est en équilibre malgré la gravité ; et un dispositif d'équilibrage pour compenser les variations de l'effet de la gravité sur ce tronçon tubulaire mobile en fonction de l'orientation de celui-ci vis-à-vis de la verticale, caractérisé en ce que ce dispositif d'équilibrage est monté entre une portion de référence fixe par rapport à l'axe de rotation du joint tournant et une portion de liaison du tronçon tubulaire mobile qui est à une distance constante non nulle de l'axe de rotation, et comporte un ressort tendant à ramener le tronçon mobile en sa configuration angulaire de référence, ce ressort étant conçu et monté en sorte d'appliquer au tronçon tubulaire mobile, directement ou indirectement, une force sensiblement proportionnelle et sensiblement parallèle à la distance entre cette portion de liaison et l'emplacement dans lequel vient cette portion de liaison lorsque le tronçon mobile est dans sa configuration angulaire de référence, ce ressort étant en une configuration de repos lorsque le tronçon mobile est en une configuration d'équilibre par rapport à l'axe du joint tournant.

[0017] Il faut se rappeler ici que l'homme de métier avait l'habitude de concevoir les dispositifs d'équilibrage à partir d'une configuration intermédiaire, à l'intérieur du débattement total, de manière à solliciter le ressort dans les deux sens, profitant d'une certaine symétrie de comportement du ressort, et maximisant ainsi l'amplitude angulaire d'efficacité de ce ressort (un ressort conserve généralement des caractéristiques linéaires dans une plage limitée autour de sa configuration de repos). Par contre, l'invention enseigne de choisir cette configuration de référence indépendamment (voir à l'extérieur) de la plage de débattement. Il en résulte un dispositif d'équilibrage peu encombrant, simple et peu coûteux, et efficace dans une plage tout à fait substantielle. Comme on va le voir ce type d'équilibrage permet de bonnes performances, y compris dans des débattements importants en choisissant des ressorts de conformation appropriée.

[0018] De manière préférée, l'autre tronçon est d'orientation fixe par rapport à l'axe du joint tournant (c'est fréquent en pratique qu'il s'agisse du tronçon raccordé à l'embase fixe), et la portion fixe de référence à laquelle le dispositif d'équilibrage est relié en une de ses extrémités est solidaire de ce tronçon fixe. Cela permet une minimisation de l'encombrement du dispositif d'équilibrage.

[0019] De manière avantageuse, le dispositif d'équilibrage est relié à cette portion fixe de référence et à la portion de liaison du tronçon mobile par des articulations d'axes horizontaux ce qui, lorsque le dispositif d'équilibrage n'est pas souple, minimise les couples parasites autour de l'axe de rotation du joint tournant. Un autre cas est intéressant, dans lequel il y a une seule articulation, par exemple entre le ressort et le tronçon mobile, et une liaison rigide.

[0020] Il est tout particulièrement intéressant de prévoir que la portion fixe de référence soit sensiblement disposée en regard, parallèlement à l'axe de rotation, de l'emplacement en lequel vient la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile, lorsque celui-ci est en sa configuration de référence. Cela contribue à approcher une très bonne linéarité du ressort en fonction de l'amplitude angulaire de rotation du tronçon à équilibrer. En effet, lors de la rotation du tronçon tubulaire à équilibrer, la distance à l'axe (bras de levier) de l'effort de rappel appliqué par le ressort varie de la même manière que la distance à l'axe du poids.

[0021] Selon un cas de figure particulièrement avantageux, le dispositif d'équilibrage a la forme d'une boucle, située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation et élastiquement déformable dans ce plan, et a deux extrémités qui sont, en configuration de repos de ce ressort, l'une auprès de l'autre. Cela contribue à combiner l'avantage de bonne linéarité précité avec un faible encombrement. Dan un mode de réalisation particulièrement simple, le ressort comporte : une pièce en U formant ressort, élastiquement flexible dans le plan de la boucle, et ayant deux branches raccordées par une portion courbe ; et deux pattes d'attache prolongeant ces branches jusqu'aux extrémités de ce dispositif d'équilibrage.

[0022] Il faut bien noter ici que le ressort comporte avantageusement une seule boucle, pour des raisons de simplicité, mais que, si l'on admet un plus grand encombrement parallèlement à l'axe de rotation, on pour choisir des ressorts comportant plusieurs boucles ou spires (cela peut donner une plus faible raideur, lorsque cela est souhaité.

[0023] On combine une bonne linéarité, de faibles couples parasites et un faible encombrement lorsque le dispositif d'équilibrage est, en ses extrémités, raccordé à la portion fixe de référence et à la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile, par des articulations d'axes parallèles à l'axe de rotation du joint tournant.

[0024] La linéarité est très bonne lorsque les extrémités du dispositif d'équilibrage sont en regard, parallèlement à l'axe de rotation du joint tournant.

[0025] De manière très générale, il est particulièrement simple de choisir un ressort ayant une forme générale en U, au sein d'un dispositif d'équilibrage de conception quelconque. Ainsi, par exemple, il peut s'agir aussi d'un dispositif dans lequel l'une des extrémités du ressort est reliée à la portion de liaison du tronçon mobile par une courroie passant sur une poulie située, parallèlement à l'axe de rotation, en regard de l'emplacement dans lequel se trouve la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile lorsque celui-ci est en configuration de référence. Toutefois, le ressort peut aussi être un ressort de compression de traction situé entre une portion d'un cylindre lié au tronçon fixe et un piston relié à cette courroie et monté dans ce cylindre.

[0026] On appréciera que, dans un dispositif d'équilibrage selon l'invention, les branches du ressort (qu'il s'agisse d'une forme en U ou plus généralement d'une forme en une ou plusieurs boucles) sont sollicitées dans un seul sens dans tout le débattement du tronçon mobile, de préférence dans le sens correspondant à un rapprochement (on parle parfois de « compression » du ressort à branches).

[0027] Selon d'autres dispositions préférées de l'invention éventuellement combinées :

• le ressort, en forme de U ou non, est en matériau composite ;
• le ressort, en forme de U ou non, est revêtu d'une gaine silicone.

[0028] Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :

• la figure 1 est une vue en élévation d'une portion de bras articulé de transfert de produits fluides conforme à l'invention, le tronçon de bras à équilibrer étant horizontal ;
• la figure 2 est une vue de dessus de ce bras articulé de transfert de produits fluides, sans le ressort ;
• la figure 3 est une vue de côté de ce bras articulé de transfert, sans le ressort, le tronçon de bras à équilibrer étant en configuration verticale de référence ;
• la figure 4 est une vue en élévation du ressort en forme de boucle du dispositif d'équilibrage du bras des figures 1 à 3 ;
• la figure 5 est une variante de réalisation de la pièce en forme de boucle de la figure 5 ;
• la figure 6 est une vue de droite de la pièce en boucle de la figure 5;
• la figure 7 est un schéma de principe du bras des figures 1 à 3 dans la configuration où le tronçon de bras à équilibrer est vertical ;
• la figure 8 est un schéma de principe de ce bras, dans une configuration où le tronçon à équilibrer est légèrement incliné vers le haut ;
• la figure 9 est un autre schéma de principe de ce bras, dans une configuration où le tronçon de bras à équilibrer est sensiblement incliné vers le bas ;
• la figure 10 est un schéma de principe d'une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle un renvoi par poulie transmet la force de rappel d'un ressort ;
• la figure 11 est une vue en élévation, similaire à celle de la figure 1, représentant une portion d'un bras articulé de transfert selon un autre mode de réalisation ; et
• la figure 12 est une vue en élévation d'un bras articulé selon encore un autre mode de réalisation.

[0029] Les figures 1 à 3 représentent en partie un bras de transfert de produits fluides, liquides ou gazeux, comportant un premier tronçon tubulaire 1 (en pratique fixe, fixé à une embase), un deuxième tronçon tubulaire 2, un joint tournant 3 d'axe horizontal, et un dispositif d'équilibrage 4 relié à chacun des tronçons tubulaires pour compenser des variations de couple (du fait de la gravité) autour de l'axe du joint tournant lors d'une rotation relative entre les tronçons autour de cet axe horizontal.

[0030] Dans l'exemple représenté, le premier tronçon tubulaire 1 est vertical et est raccordé à un second joint tournant 6 d'axe vertical. Ce second joint tournant 6 est à son tour relié au joint tournant 3 d'axe horizontal par un coude à angle droit 7.

[0031] Quant à lui, le second tronçon tubulaire 2 est, dans la configuration représentée sur les figures 1 et 2, horizontal. Ce second tronçon tubulaire 2 se termine à son extrémité gauche par un troisième coude à 90° repéré 8 qui est connecté au joint tournant 3.

[0032] Ainsi, selon les positions angulaires de chacun des joints tournants 6 et 3, le second tronçon tubulaire 2 peut prendre n'importe quelle orientation angulaire (à l'intérieur bien sûr d'un débattement donné), aussi bien en azimut qu'en élévation, par rapport au premier tronçon tubulaire 1.

[0033] En fait, on peut noter que le coude 7 qui est raccordé à chacun des joints tournants 3 et 6 constitue en lui seul un tronçon tubulaire, lequel est raccordé au second tronçon tubulaire 2 par un joint tournant d'axe horizontal.

[0034] Le dispositif d'équilibrage 4 est relié à chacun de ces tronçons tubulaires 2 et 7. C'est donc indirectement que ce dispositif d'équilibrage est raccordé au tronçon tubulaire 1, mais, dans la mesure où le joint tournant 6 a un axe vertical, aucun effort d'équilibrage n'est nécessaire pour tenir compte des variations de position angulaire lors d'une rotation de ce joint tournant.

[0035] Ce dispositif d'équilibrage est essentiellement constitué d'un ressort 10, ici de forme générale en U, ayant deux branches 11 et 12, ici parallèles l'une à l'autre dans la configuration de repos du ressort, et dont les extrémités 11A et 12A sont chacune reliées à l'un, respectif, des tronçons 2 et 7 par des pattes d'attache 15 et 16.

[0036] De manière avantageuse, chacune des extrémités 15A et 16A de ces pattes d'attache est articulée sur son tronçon respectif, autour d'un axe parallèle à l'axe du joint tournant.

[0037] Ce montage par articulation des extrémités du ressort sur les tronçons respectifs est réalisé ici au moyen de tourillons ou goupilles 13 et 14, traversant des logements ménagés dans ces extrémités des pattes d'attache.

[0038] Ainsi que cela ressort de la figure 3, lorsque le tronçon tubulaire 2 à équilibrer est dans une configuration de référence dans laquelle il est naturellement équilibré, ici dans une orientation verticale, les tourillons 13 et 14 sont, de manière avantageuse, en regard parallèlement à l'axe du joint tournant, c'est à dire sont au moins approximativement dans le prolongement l'un de l'autre.

[0039] Ainsi que cela ressort de la figure 4, qui représente le ressort 10 à titre isolé et donc au repos, les extrémités 15A et 16A des pattes d'attache, dans lesquelles sont ménagés des logements recevant les tourillons 13 et 14, sont disposées l'une auprès de l'autre, de préférence l'une à côté de l'autre, en sorte que les logements soient concentriques.

[0040] Dans un mode de réalisation non représenté, en vue par exemple de permettre le réglage du rappel élastique réalisé par un ressort donné, en fonction des besoins, les extrémités des branches du ressort peuvent comporter une pluralité de logements pour la réception d'un organe destiné à sa liaison au tronçon tubulaire respectif, par exemple la goupille 13 ou 14 précitée.

[0041] Les pattes d'attache 15 et 16 sont, dans l'exemple de la figure 4, rapportées aux extrémités des branches du ressort 10, du côté interne de celles-ci. Cela correspond à une construction du ressort dans laquelle le matériau constitutif des branches 11 et 12 et de la portion de fond qui les raccorde peut être différent du matériau constitutif des pattes d'attache 15 et 16, qui sont soumises à des contraintes différentes de celles qui s'appliquent au ressort proprement dit, puisqu'il est demandé au ressort d'avoir de bonnes propriétés élastiques et, notamment, de résister durablement au vieillissement, et éventuellement à des fluctuations climatiques importantes, tandis que le matériau constitutif des pattes 15 et 16 peut avoir à satisfaire à des contraintes liées notamment à une bonne résistance à l'usure puisque c'est sur la surface interne de ces logements que vont se provoquer tous les frottements liés au fonctionnement du dispositif d'équilibrage dans son ensemble.

[0042] L'une et/ou l'autre des blocs 15 et 16 peut être fixée à l'extérieur du ressort.

[0043] En variante représentée aux figures 5 et 6, le ressort repéré 10' (et donc le dispositif d'équilibrage dont il est la pièce essentielle) a la forme d'une boucle, située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du joint tournant. Cette boucle est ici formée d'une pièce unique dont les extrémités sont disposées côte à côte (voir figure 6).

[0044] Les deux tronçons tubulaires 7 et 8+2 raccordés par le joint tournant d'axe horizontal repéré 3 sont chacun munis, de part et d'autre de ce joint tournant, de plots d'attache 20 et 21 portant les tourillons 13 et 14. Ceux-ci sont avantageusement conformés de telle sorte que le ressort soit sensiblement disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe du joint tournant, c'est-à-dire dans un plan vertical perpendiculaire au plan de la figure 2, ou dans un plan parallèle au plan de la figure 1.

[0045] Ainsi que cela ressort des figures, ces plots peuvent ainsi être constitués, en ce qui concerne la patte 20, de deux plaques 20A et 20B raccordées en équerre et portant une plaque 20C portant le tourillon 13 ainsi que, de manière avantageuse, une butée 22 pour le ressort ou ses pattes d'attache.. En ce qui concerne l'autre patte d'attache 21, elle est constituée d'un collier 23 enserrant une portion du tronçon tubulaire mobile 2 et portant le tourillon 14.

[0046] En fait, des modalités très variées peuvent être choisies pour le montage du ressort en U. Ainsi, en variante non représentée, le plot 20 peut être fixé à une portion du coude 8 située à proximité immédiate du joint tournant 3.

[0047] Le fait que les deux branches du ressort 10 ou 10' se trouvent, de préférence, sensiblement dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation du joint tournant 3 a pour avantage d'éviter l'apparition, du fait de la présence de ce dispositif d'équilibrage, d'efforts qui ne soient pas des couples purs autour dudit axe.

[0048] Le ressort est avantageusement réalisé en un matériau composite. Il s'agit par exemple de fibres de verre ou de carbone enrobé par de la résine et mises en outillage (moule) pour obtenir la forme du U définitive en étuvage. Le ressort sorti d'étuvage passe en phase de finition, par ébarbage, finition, perçage, mise en place d'une éventuelle gaine de finition en silicone (ou autre suivant disponibilité sur le marché).

[0049] En effet, ce ressort est avantageusement revêtu d'une gaine silicone propre à protéger efficacement le matériau constitutif de la pièce en U vis-à-vis d'agressions extérieures diverses.

[0050] Il est apparu que l'utilisation de ressorts du type précité, notamment en choisissant un matériau composite, permettait de couvrir les moments d'équilibrage des bras de transfert de produits liquides vers ou à partir de camions ou de wagons, dans une gamme assez large de quelque daNn à quelques milliers de daNn, voire plus. L'utilisation d'un ressort selon l'invention permet donc d'améliorer sensiblement l'ergonomie du poste de travail d'un opérateur de chargement ou de déchargement de camions ou de wagons en produits liquides. En pratique, en fonction des besoins et des caractéristiques des ressorts disponibles dans une gamme donnée, il est possible de monter en parallèle plusieurs ressorts, côte à côte, en utilisant en pratique les mêmes axes d'articulation.

[0051] Les figures 7 à 9 visualisent de façon schématique le principe de l'équilibrage d'un dispositif conforme à l'invention. Dans la configuration d'équilibre naturel (tronçon vertical à la figure 7) le ressort est en configuration de repos, ses extrémités étant sensiblement superposées parallèlement à l'axe de rotation à distance de celui-ci. Lorsque le tronçon 2 à équilibrer est incliné vers la droite, les branches du ressort commencent à se croiser (on dit que le ressort se comprime) et un effort de rappel est appliqué par le ressort, à une distance de l'axe qui dépend de cette inclinaison ; on peut toutefois montrer que les variations de cette distance sont similaires aux variations de la distance à l'axe du poids sur ce tronçon 2. Cette propriété se conserve sur une grande plage, jusqu'à une configuration inclinée vers le bas du tronçon (voir la figure 9).

[0052] Il faut noter que le principe qui est présenté aux figures 7 à 9 n'impose pas que le ressort soit monté dans la configuration de la figure 1. Ainsi la figure 10 montre une configuration ayant les mêmes propriétés, mais dans laquelle le ressort 10 (sans les pattes d'attache) est monté entre une portion de référence fixe 100, de préférence par articulation, et l'extrémité d'une courroie 101, passant par une poulie 102 et raccordée en son autre extrémité en un point du tronçon 2 qui vient en regard de l'emplacement de la poulie 102 dans la configuration d'équilibre naturel de ce tronçon.

[0053] Il faut aussi noter que, par souci de simplicité l'emplacement du tourillon 14 sur le tronçon est sensiblement orienté en sorte d'intercepter l'axe longitudinal de ce tronçon, mais cet emplacement par rapport au tronçon est quelconque, du moment que le point d'attache du ressort (ou l'emplacement de la poulie) est en regard de ce tourillon en configuration d'équilibre naturel.

[0054] L'invention conduit ainsi à un équilibrage bien plus efficace que la simple assistance apportée par les dispositifs connus tout en étant simple, fiable et peu coûteux. L'équilibrage obtenu est en effet très proche de l'équilibrage de très bonne qualité réalisé par des contrepoids mais dont il a été dit précédemment qu'ils conduisaient à un encombrement gênant lors des manoeuvres.

[0055] Sur les dessins, le dispositif d'équilibrage proposé par l'invention est représenté à grande échelle. Il faut toutefois noter que, par rapport à l'ensemble d'un bras de transfert de produits liquides, qui peut comporter plusieurs tronçons, et dont seule une partie est représentée aux figures 1 à 3, l'invention conduit à un encombrement bien moindre que dans les solutions connues.

[0056] De par sa fixation, l'équilibrage proposé par l'invention n'apporte pas de surcharge sur la partie à équilibrer, par comparaison avec une boîte à ressort.

[0057] Il est apparu que le dispositif d'équilibrage proposé ci-dessus permet, dans un débattement de 35° au-dessus et de 85° en dessous de la position horizontale de référence, un équilibrage du bras quasiment parfait (à moins de 1 kg en valeur absolue).

[0058] Surtout lorsque l'on utilise pour réaliser le ressort un matériau composite, le poids de ce ressort est bien moindre que l'ensemble des systèmes d'équilibrage connus.

[0059] Du point de vue sécurité, ce ressort ne peut pas se casser lorsque le bras retombe sous son propre poids ainsi que cela a pu être constaté lors d'essais, même en ajoutant au bras de fortes surcharges : ce ressort peut se détériorer mais pas au point de laisser tomber la charge, brutalement. Le cas échéant, des butées peuvent être prévues pour limiter le rapprochement (voire l'écartement) des branches du ressort.

[0060] On peut noter que dans tout le débattement, le ressort est sollicité dans un seul sens (la compression) ; bien sûr en variante non représentée, il peut n'être sollicité qu'en traction.

[0061] La fixation du dispositif proposé est simple de mise en oeuvre et ne nécessite aucun outil particulier.

[0062] Le dispositif décrit ci-dessus s'est révélé peu sensible aux variations de température climatiques habituelles. Il est par ailleurs, de part sa conception (notamment du fait de la nature composite de la pièce de U) peu sensible aux rayons ultraviolets. Aucune peinture de protection n'est donc nécessaire.

[0063] Du fait de sa simplicité de conception, le dispositif d'équilibrage de l'invention réduit très sensiblement le besoin en pièces de rechange.

[0064] On peut noter que ce montage peut être utilisé avec plusieurs ressorts montés en parallèle, permettant d'obtenir ainsi un moment d'équilibrage supérieur.

[0065] La figure 11 représente en partie un bras de transfert comportant un premier tronçon 51 (en pratique fixe) fixé à une embase, un deuxième tronçon tubulaire 52, un joint tournant 53 d'axe horizontal, et un dispositif d'équilibrage 54.

[0066] Ce bras de transfert est similaire à celui des figures 1 à 3 et des éléments analogues de ce bras sont désignés par des numéros découlant de ceux des figures 1 à 3 par l'addition du nombre 50.

[0067] Ainsi le premier tronçon 51 est raccordé à un second joint tournant 56 d'axe vertical, lui-même relié au joint tournant 53 par un coude 57 à angle droit.

[0068] Le dispositif d'équilibrage 54 est relié à chacun des tronçons tubulaires 52 et 57. Il est essentiellement constitué d'un ressort 60 ayant deux branches 61 et 62 dont les extrémités 61A et 62A sont chacune reliées à l'un, respectif, des tronçons 52 et 57 par des pattes d'attaches 65 et 66.

[0069] A la différence du mode de réalisation des figures 1 à 3, une seule des extrémités des pattes d'attache est articulée sur son tronçon respectif. Cela garantit qu'en toute configuration du bras mobile le ressort a une orientation déterminable.

[0070] Dans l'exemple représenté, c'est l'extrémité 65A, reliée au tronçon mobile, qui est articulée en 64 sur la patte 71 de ce tronçon mobile, tandis que l'extrémité 66A, reliée au tronçon fixe, est solidaire de celui-ci. Par comparaison avec les figures 1 à 3, la patte d'attache 66 peut constituer à la fois les pattes d'attache du ressort, et du tronçon fixe. En variante non représentée, c'est l'extrémité 66A qui peut être rigidement liée à son tronçon.

[0071] L'extrémité 62A du ressort est ainsi bloquée dans une orientation prédéterminée, qui est de préférence celle qu'elle prendrait lorsque le ressort est au repos, le tronçon mobile étant dans sa configuration de référence.

[0072] Le ressort 60, sa patte d'attache 65 et la patte 71 sont représentés dans une configuration de travail. Sur cette figure 11 apparaît en outre, en tiretés, la configuration de repos de ces éléments ; on observe que l'articulation 64 de la patte d'attache 65 est alors, de manière préférée, en regard de la patte d'attache fixe 66.

[0073] La figure 12 représente un autre bras de transfert, conforme au schéma de principe de la figure 10, sauf en ce qui concerne la structure du ressort utilisé.

[0074] Le bras comporte un tronçon vertical 81 raccordé par un joint 86 à un coude 87 raccordé, par un joint 83 d'axe horizontal à un tronçon mobile 82.

[0075] Le dispositif d'équilibrage 84 comporte un système à ressort 90 relié, ici par une tige 91, à un câble 92 passant sur un élément de renvoi 93, tel qu'une poulie, et raccordé en 94 sur le tronçon mobile. Cette zone de fixation 94 est de préférence en regard de l'élément de renvoi dans la configuration naturelle d'équilibre du tronçon mobile.

[0076] Dans l'exemple considéré, le système à ressort 90 comporte un cylindre 90A, solidaire du tronçon 81 (et donc axialement fixe par rapport au tronçon intermédiaire 87 sur lequel est articulé le tronçon mobile) et un piston 90B, mobile axialement dans ce cylindre à l'encontre d'un ressort de compression 90C. La tige est ici solidaire de ce piston. La figure 12 représente une configuration intermédiaire ; le ressort est au repos dans la configuration naturelle d'équilibre du tronçon 82.

[0077] De manière préférée, le cylindre est relié à ce tronçon 81 par des colliers rotatifs 81A permettant à ce cylindre de suivre la rotation du tronçon 87. En variante non représentée, ce cylindre est fixé sur ce tronçon 87.

[0078] Dans tous les cas représentés, le ressort est conçu et monté en sorte d'appliquer au tronçon tubulaire mobile (en une position située à une distance constante non nulle de l'axe horizontal de rotation), directement ou indirectement (par exemple par un câble), une force sensiblement proportionnelle et sensiblement parallèle à la distance entre la position instantanée de cette portion du tronçon tubulaire mobile et l'emplacement dans lequel vient cette portion lorsque le tronçon tubulaire mobile est dans sa configuration angulaire de référence (équilibre naturel sans action du ressort).

Revendications

1. Bras articulé de transfert de produits fluides, liquides ou gazeux comportant : deux tronçons tubulaires (7, 8+2) raccordés l'un à l'autre par un joint tournant (3) d'axe horizontal, et dont l'un, mobile en rotation autour de cet axe horizontal, a une configuration angulaire de référence en laquelle il est en équilibre malgré la gravité ; et un dispositif d'équilibrage (4, 10) pour compenser les variations de l'effet de la gravité sur ce tronçon tubulaire mobile en fonction de l'orientation de celui-ci vis-à-vis de la verticale, caractérisé en ce que ce dispositif d'équilibrage est monté entre une portion de référence fixe par rapport à l'axe de rotation du joint tournant et une portion de liaison du tronçon tubulaire mobile qui est à une distance constante non nulle de l'axe de rotation, et comporte un ressort (10) tendant à ramener le tronçon mobile en sa configuration angulaire de référence, ce ressort étant conçu et monté en sorte d'appliquer au tronçon tubulaire mobile, directement ou indirectement, une force sensiblement proportionnelle et sensiblement parallèle à la distance entre cette portion de liaison et l'emplacement dans lequel vient cette portion de liaison lorsque le tronçon mobile est dans sa configuration angulaire de référence, ce ressort étant en une configuration de repos lorsque le tronçon mobile est en une configuration d'équilibre par rapport à l'axe du joint tournant.

2. Bras selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre tronçon est d'orientation fixe par rapport à l'axe du joint tournant, et la portion fixe de référence à laquelle le dispositif d'équilibrage est relié en une de ses extrémités est solidaire de ce tronçon fixe.

3. Bras selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage est relié à cette portion fixe de référence et à la portion de liaison du tronçon mobile par des articulations d'axes horizontaux.

4. Bras selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion fixe de référence est sensiblement disposée en regard, parallèlement à l'axe de rotation, de l'emplacement en lequel vient la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile, lorsque celui-ci est en sa configuration de référence.

5. Bras selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage a la forme d'une boucle, située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation et élastiquement déformable dans ce plan, et a deux extrémités qui sont, en configuration de repos de ce ressort, l'une auprès de l'autre.

6. Bras selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort comporte : une pièce en U formant ressort, élastiquement flexible dans le plan de la boucle, et ayant deux branches raccordées par une portion courbe ; et deux pattes d'attache prolongeant ces branches jusqu'aux extrémités de ce dispositif d'équilibrage.

7. Bras selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage est, en ses extrémités, raccordé à la portion fixe de référence et à la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile, par des articulations d'axes parallèles à l'axe de rotation du joint tournant.

8. Bras selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage est relié à l'une ou l'autre de la portion fixe de référence et de la portion de liaison du tronçon mobile par une articulation d'axe horizontal et une liaison rigide.

9. Bras selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les extrémités du dispositif d'équilibrage sont en regard, parallèlement à l'axe de rotation du joint tournant.

10. Bras selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 8, caractérisé en ce que le ressort a une forme générale en U.

11. Bras selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités du ressort est reliée à la portion de liaison du tronçon mobile par une courroie passant sur une poulie située, parallèlement à l'axe de rotation, en regard de l'emplacement dans lequel se trouve la portion de liaison du tronçon tubulaire mobile lorsque celui-ci est en configuration de référence.

12. Bras selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ressort a une forme générale en U.

13. Bras selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ressort est situé entre une portion d'un cylindre fixe et un piston relié à la courroie et monté dans ce cylindre.

Ansprüche

1. Arm für eine Übertragung von flüssigen oder gasförmigen fluiden Produkten, welcher angelenkt ist, aufweisend: zwei Rohrstücke (7, 8 + 2), welche miteinander durch eine Drehkupplung (3) einer horizontalen Achse verbunden sind, und von denen das eine, das beweglich in Drehung um diese horizontale Achse ist, eine winkelmäßige Referenzkonfiguration aufweist, in welcher es trotz der Schwerkraft im Gleichgewicht ist; und eine Gleichgewichtseinrichtung (4, 10) zum Kompensieren von Veränderungen einer Wirkung der Schwerkraft auf dieses bewegliche Rohrstück in Abhängigkeit von der Ausrichtung von diesem hinsichtlich der Vertikalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichtseinrichtung zwischen einem Referenzabschnitt, der fest in Bezug auf die Drehachse der Drehkopplung ist, und einem Verbindungsabschnitt des beweglichen Rohstücks, welcher in einem konstanten Abstand, der nicht Null ist, von der Drehachse vorgesehen ist, montiert ist, und eine Feder (10) aufweist, welche gespannt ist, den beweglichen Abschnitt in seine winkelmäßige Referenzkonfiguration zurückzubringen, wobei diese Feder in einer Weise vorgesehen und montiert ist, auf das bewegliche Rohrstück direkt oder indirekt eine Kraft im Wesentlichen proportional und im Wesentlichen parallel zu dem Abstand zwischen diesem Verbindungsabschnitt und der Stelle, in welche dieser Verbindungsabschnitt gelangt, wenn das bewegliche Stück in seiner winkelmäßigen Referenzkonfiguration ist, anzulegen, wobei diese Feder in einer Ruhestellung ist, wenn das bewegliche Stück in einer Gleichgewichtskonfiguration in Bezug zu der Achse der Drehkupplung ist.

2. Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Stück in einer festen Ausrichtung in Bezug auf die Achse der Drehkupplung ist, und der feste Referenzabschnitt mit welchem die Gleichgewichtseinrichtung verbunden ist, an einem seiner Enden fest verbunden ist mit diesem festen Stück.

3. Arm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichtseinrichtung mit diesem festen Referenzabschnitt und an dem Verbindungsabschnitt des beweglichen Stückes durch Gelenke in horizontalen Achsen verbunden ist.

4. Arm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Referenzabschnitt im Wesentlichen gegenüberliegen, parallel zu der Drehachse, zu der Stelle angeordnet ist, in welcher der Verbindungsabschnitt des beweglichen Rohrstücks gelangt, wenn dieses in seiner Referenzkonfiguration ist.

5. Arm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichtseinrichtung die Form von einer Schlaufe aufweist, welche in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Ebene zu der Drehachse angeordnet ist und elastisch deformierbar in dieser Ebene ist und zwei Enden aufweist, welche in Ruhestellung dieser Feder beieinander sind.

6. Arm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder aufweist:

ein Stück in Form eines U, welches die Feder bildet, das elastisch flexibel in der Ebene der Schlaufe ist, und zwei Zweige aufweist, welche durch einen gekrümmten Abschnitt verbunden sind, und zwei Befestigungslaschen, welche diese Zweige bis zu den Enden von dieser Gleichgewichtseinrichtung verlängern.

7. Arm nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichtseinrichtung an ihren Enden mit dem festen Referenzabschnitt und mit dem Verbindungsabschnitt des beweglichen Rohrstückes verbunden ist durch Gelenke mit Achsen im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Drehkupplung.

8. Arm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichtseinrichtung mit dem einen oder dem anderen von dem festen Referenzabschnitt und dem Verbindungsabschnitt des beweglichen Stückes durch ein Gelenk einer horizontalen Achse und eine steife Verbindung verbunden ist.

9. Arm nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Gleichgewichtseinrichtung gegenüberliegend, parallel zu der Drehachse der Drehkupplung sind.

10. Arm nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine allgemeine Form eines U aufweist.

11. Arm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der Enden der Feder mit dem Verbindungsabschnitt des beweglichen Stückes durch einen Riemen verbunden ist, der über eine Rolle läuft, welche parallel zu der Drehachse gegenüber der Stelle angeordnet ist, in welcher sich der Verbindungsabschnitt des beweglichen Rohrstückes befindet, wenn dieses in einer Referenzkonfiguration ist.

12. Arm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine allgemeine Form eines U aufweist.

13. Arm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder zwischen einem Abschnitt eines festen Zylinders und einem Kolben, welcher mit dem Riemen verbunden ist und in dem Zylinder eingebaut ist, angeordnet ist.

Claims

1. Articulated arm for transferring fluid products, liquid or gaseous comprising: two tubular sections (7, 8+2) connected to each other by a rotating joint (3) with a horizontal axis, and one of which, rotationally mobile about this horizontal axis, has an angular reference configuration in which it is balanced despite the effect of gravity; and a balancing device (4, 10) to compensate for the variations in the effect of gravity on this mobile tubular section as a function of the orientation of this vis-à-vis the vertical, characterized in that this balancing device is mounted between a reference portion fixed relative to the axis of rotation of the rotating joint and a linkage portion of the mobile tubular section which is at a distance other than zero from the axis of rotation and comprises a spring (10) which tends to return the mobile section to its angular reference configuration, this spring being designed and mounted so as to apply to the mobile tubular section, directly or indirectly, a force which is approximately proportional and parallel to the distance between this linkage portion and the position occupied by this linkage portion when the mobile section is in its angular reference configuration, this spring being in an idle configuration when the mobile section is in a balancing configuration relative to the axis of the rotating joint.

2. Arm according to claim 1, characterized in that the other section is of fixed orientation relative to the axis of the rotating joint, and the fixed reference portion to which the balancing device is connected by one of its ends is integral with this fixed section.

3. Arm according to claim 1 or 2, characterized in that the balancing device is connected to this fixed reference portion and to the linkage portion of the mobile section by articulations with horizontal axes.

4. Arm according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fixed reference portion is approximately arranged opposite, parallel to the axis of rotation, the position into which the linkage portion of the mobile tubular section moves, when this is in its reference configuration.

5. Arm according to claim 4, characterized in that the balancing device has the form of a loop, situated in a plane approximately perpendicular to the axis of rotation and elastically flexible in this plane and has two ends which are, in the idle configuration of this spring, close to one another.

6. Arm according to claim 5, characterized in that the spring comprises: a U-shaped piece forming the spring, elastically flexible in the plane of the loop and having two legs connected by a curved portion; and two fastening lugs extending these legs to the ends of this balancing device.

7. Arm according to claim 5 or claim 6, characterized in that the balancing device is, at its ends, connected to the fixed reference portion and to the linkage portion of the mobile tubular section, by articulations with axes parallel to the axis of rotation of the rotating joint.

8. Arm according to claim 1 or claim 2, characterized in that the balancing device is connected to one or the other of the fixed reference portion and the linkage portion of the mobile section by an articulation with a horizontal axis and a rigid link.

9. Arm according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the ends of the balancing device are opposite, parallel to the axis of rotation of the rotating joint.

10. Arm according to any one of claims 1 to 3 or 8, characterized in that the spring is generally U-shaped.

11. Arm according to claim 1 or claim 2, characterized in that one of the ends of the spring is connected to the linkage portion of the mobile section by a belt passing through a pulley situated, parallel to the axis of rotation, opposite the position in which the linkage portion of the mobile tubular section is found when this is in the reference configuration.

12. Arm according to claim 11, characterized in that the spring is generally U-shaped.

13. Arm according to claim 11, characterized in that the spring is situated between a portion of a fixed cylinder and a piston connected to the belt and mounted in this cylinder.

Dessins