Elément d'infrastructure pour installation de transport
d'objets par flottage pneumatique
L'invention se rapporte à un élément d'infrastructure pour installation de transport d'objets par flottage pneumatique constitué par une base creuse dont l'intérieur forme au moins une chambre reliée à un générateur de gaz comprimé et dont la paroi supérieure est garnie de soupapes munies chacune d'un organe de commande capable d'ouvrir cette soupape lorsqu'un objet se présente au-dessus d'elle, de façon à donner lieu sous cet objet à un écoulement de ce gaz sous forme d'une lame porteuse mobile, apte à supporter cet objet tout en l'accompagnant au cours de sa progression le long de l'élément.
On connaît des éléments de ce type, dans lesquels les soupapes sont commandées par l'objet transporté lui-même, notamment les éléments qui comportent des soupapes dont l'organe obturateur revêt la forme d'une sphère faisant une légère saillie au-dessus. de la surface de glissement. L'ouverture de la soupape résulte de ce que l'objet transporté vient s'appuyer sur la partie de la sphère faisant saillie, et l'enfonce en libérant le gaz comprimé. Ce dernier, en général de l'air, forme une lame de gaz, dite lame porteuse, qui isole l'objet transporté de la surface de glissement en l'empêchant de frotter sur cette dernière, de sorte que l'objet flotte sur cette lame et que son déplacement a lieu par flottage pneumatique.
Au cours de sa pro gression, l'objet transporté entre successivement en contact avec les sphères saillantes garnissant l'élément, ce qui a pour inconvénient que l'objet transporté heurte constamment ces sphères saillantes, ou les organes mécaniques commandant l'ouverture des soupapes. Il reçoit un choc chaque fois qu'il entre en contact avec ces organes de commande, ce qui provoque, au cours de sa progression, un mouvement de tangage et de roulis chaotique et rend l'installation de transport bruyante. En outre, lorsque l'objettrans- porté présente un évidement sur sa face située en regard de l'élément (objet en forme de cloche, par exemple), les soupapes situées au droit de cet évidement se referment.
Seules les soupapes qui sont en contact avec la partie de l'objet qui repose sur l'élé- ment sont actionnées et comme cette partie peut être de faible surface, le débit de gaz qui en résulte peut être insuffisant pour assurer la sustentation de l'objet.
Il existe d'autres solutions dans lesquelles l'ou- verture des soupapes est commandée par la pression régnant au sein même de la lame porteuse, sans qu'il y ait contact mécanique entre l'objet transporté et les organes de commande des soupapes. Ces solutions présentent donc un avantage notoire par rapport aux solutions précédentes, mais leur inconvénient réside dans la création de la lame porteuse. En effet, en l'absence d'objet sur l'élément, il n'y a pas d'écoulement. Il faut donc déclencher artificiellement l'écoulement au moment où l'on dépose un objet sur l'élément. Il en va de même lorsque ce dernier. a été mis hors service par interruption de son alimentation en gaz comprimé, et cela même s'il reste chargé d'objets.
En effet, lorsqu'on rétablit l'alimentation en gaz comprimé, au début d'une journée de travail par exemple, il faut provoquer artificiellement l'écoulement du gaz pour que la lame porteuse se reforme sous les objets qui ont pu rester déposés sur l'élé- ment à la fin de la journée précédente.
L'invention élimine les inconvénients inhérents à ces deux types de solution en proposant un élément caractérisé par le fait que la paroi supérieure de la base de cet élément est revêtue d'un matelas élastique dont la face supérieure au moins est imperméable au gaz de sustentation et constitue une surface de glissement lisse capable de se déformer perpendiculairement à son plan aussi bien sous l'effet de la pression de la lame porteuse que sous l'effet du contact direct avec l'objet transporté, par le fait que ce matelas est pourvu, audroitde chaque soupape, d'une portion rigide qui est percée d'au moins un orifice et qui est reliée à l'organe de commande :
de cette soupape, et par le fait qu'un soufflet imperméable au gaz de sustentation est disposé entre cet orifice et l'exutoire de cette soupape de manière à empêcher le gaz de sustentation de s'écouler dans l'espace compris entre cette base et ce matelas.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple, diverses formes d'exécution d'un élément conforme à l'invention.
La fig. 1 montre, en coupe transversale, une pre mière forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes longitudinales d'une partie de cette première forme d'exécution, et se rapportent chacune à une condition particulière de fonctionnement.
La fig. 4 est une vue explicative, en coupe.
La fig. 5 représente, en coupe, une variante d'une partie commune à ces formes d'exécution.
Les fig. 6, 7, 8 et 9 sont des coupes partielles de quatre autres formes d'exécution.
Dans la forme d'exécution-visible à la fig. 1, l'élément comprend une base creuse 1 dont l'intérieur constitue une chambre 2 et dont la paroi supérieure 3 est percée de passages qui sont pourvus chacun d'une soupape, et qui, lorsque cette soupape est ouverte, mettent en communication l'intérieur de cette chambre 2 avec l'atmosphère. Ainsi le passage 4 est pourvu d'une soupape 5, laquelle comprend un siège 6, constitué par le pourtour de l'entrée de ce passage, et un obturateur 7, constitué par une sphère pleine dont le diamètre est plus grand que celui du siège 6. Dans la fig. 1, on a représenté ces soupapes en position fermée : pour la soupape 5 par exemple, la sphère obturatrice 7 est appuyée sur le siège 6.
Cette soupape 5 est munie d'un organe de commande constitué par une tige 8 qui permet d'ouvrir la soupape en écartant la sphère 7 du siège 6.
La chambre 2 est remplie d'un gaz comprimé, dit de sustentation, qui est amené depuis une source, non représentée, par une tubulure 9.
La paroi supérieure 3 de la base 1 est revêtue d'une feuille 10 de matière flexible, imperméable an gaz de sustentation. Cette feuille 10 est amarrée à la bordure 11 de l'élément de manière à être maintenue à faible distance de la paroi supérieure 3. L'amarrage est réalisé de manière à permettre à cette feuille 10 de se déformer perpendiculairement à son plan, par exemple à l'aide d'organes élastiques 12, serrés sous une bride 19 munie d'une garde 19a ; de cette manière, la feuille flexible 10 constitue un matelas déformable.
Ce matelas est pourvu, au droit de chaque passage, d'une portion rigide, par exemple la portion rigide 13 au droit-du passage 4. Cette portion rigide est percée d'un orifice 14, et un soufflet 15, en matière imperméable au gaz de sustentation, est disposé entre l'exutoire 16 du passage 4 et l'orifice 14, de manière à empêcher le gaz de sustentation de se répandre, lorsque la soupape 5 est ouverte, sous le matelas, c'est-à-dire dans l'espace 17 compris entre la feuille 10 et la paroi supérieure 3. La portion rigide 13 porte un étrier 18 relié à la tige 8 de manière que tout mouvement de cette portion rigide vers la paroi 3 provoque l'ouverture de la soupape 5.
Le fonctionnement de cet élément est illustré par la fig. 2. Lorsqu'un objet 20 se trouve sur l'élément et lorsqu'une soupape au moins est ouverte, le gaz sustentateur çi s'óchappe par cette soupape s'écoule entre la feuille 10, qui est imperméable à ce gaz, et la face inférieure 21 de cet objet laquelle est supposée être elle aussi imperméable. Il y a donc formation entre l'objet et le matelas d'une lame por teuse 22 au sein de laquelle règne une pression supérieure à la pression atmosphérique.
L'objet 20 flotte s-donc sur cette lame 22, laquelle supporte l'objet en s'appuyant à son tour sur la feuille 10, ce qui, étant donné la flexibilité de cette dernière, la déforme au droit de l'objet 20 en le rapprochant de la paroi supérieure 3 de la base 1. Donc, dès que la lame 22 a été formée, elle se maintient car la déformation de la feuille 10 provoque l'ouverture des soupapes sous-jacentes, par exemple les soupapes 23 et 24. Lorsque l'objot 20 se déplace, par exemple dans le sens de la flèche 25, la déformation de la feuille 10 l'accompagne, en progressant avec lui.
Dès qu'il s'approche d'une soupape, cette déformation provoque l'ouverture de celle-ci, comme on le voit pour la soupape 26, tandis que dès qu'il s'éloigne d'une soupape, celle-ci se referme sous l'effet de l'élasticité de la feuille 10 et de son amarrage 12 et sous l'effet de la pression du gaz contenu dans la chambre 2, comme on le voit pour la soupape 27.
L'ouverture et la fermeture successive des soupapes est donc produite par la seule réaction de la lame porteuse 22 sans qu'il y ait aucun contact mécanique direct de l'objet transporté 20 avec les systèmes de commande des soupapes et/ou avec la feuille 10.
Si l'alimentation de l'élément en gaz comprimé vient à être interrompue, l'objet 20 s'immobilise et repose directement sur la feuille 10 (fig. 3). Il en résulte pour cette dernière une déformation locale analogue à oelle que produit la lame porteuse 22 de la fig. 2, et une partie au moins des soupapes sous-jacentes restent ouvertes, comme la soupape 28, d'autres pouvant rester fermées, comme la soupape 29.
Dès que l'alimentation est rétablie, le gaz comprimé s'échappe par les soupapes ouvertes et donne lieu sans autre à la formation de la lame porteuse. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des moyens auxiliaires pour la mise en action de 12ólément chargé.
De même lorsqu'on dépose l'objet 20 sur l'élé- ment, il commence par toucher la feuille 10 en la déformant, ce qui provoque l'ouverture d'au moins une soupape, et la création de la lame porteuse. I1 n'y a donc pas de manoeuvre spéciale à exécuter pour provoquer la formation de la lame porteuse au moment où l'objet est déposé sur l'élément.
Comme on le voit, la présence du matelas que constitue la feuille 10, flexible et imperméable au gaz, élimine les inconvénients que présentent les solutions connues, inconvénients qui ont été rappelés brièvement plus haut. En particulier, la présence sur la face inférieure de l'objet 20 d'un évidement tel que l'évidement 30 n'empêche pas les soupapes sousrentes de s'ouvrir, au moins sous l'effet de la lame porteuse 22 pour les soupapes 23 et 24 (fig. 2), éven tuellement sous l'effet de la rigidité résiduelle de la feuille flexible 10 pour la soupape 28 (fig. 3), de sorte que la lame porteuse 22 exerce son effet susten- tateur aussi sur la partie évidée de l'objet 20.
La partie rigide 13 joue un double rôle. Premiè rement, elle raidit les bords de l'orifice 14, qui devraient, en son absence, être ménagés dans la feuille 10 elle-même, comme on le voit à la fig. 4.
Or l'orifice 14 offre une perte de charge à l'écoulement du gaz, de sorte que la pression en amont a une valeur pi supérieure à la pression en aval P2.
Comme le soufflet 15 ne peut avoir qu'un diamètre supérieur à celui de cet orifice, la lèvre 32 de l'ori- fice 14 serait soumise, si elle n'était pas raidie par la portion rigide 13, à une force dirigée vers l'extérieur qui tendrait à lui faire prendre la position 33 repré sentée en trait interrompu, et la formation de la lame porteuse 22 entre la feuille 10 et l'objet 20 en serait perturbée.
Secondement, on a intérêt à rendre la feuille 10 aussi flexible que possible, de manière que seules les soupapes directement sous-jacentes à l'objet 20 soient. actionnées. Or une grande flexibilité est incompatible avec l'ouverture à coup sûr des soupapes audevant desquelles l'objet 20 s'avance au cours du transport. Il faut donc raidir la zone de la feuille 10 située en regard de la soupape et donner à cette zone raidie une surface telle que la force qu'exerce sur elle la pression de la lame porteuse, pression relati- vement faible surtout à l'avant de l'objet en mouvement, soit à même de compenser la force qu'exerce sur l'obturateur 7 la pression du gaz emmagasiné dans la chambre 2, pression qui est élevée.
Si l'objet 20 est rigoureusement plat et très lisse, il se pourrait que, lorsqu'il repose sur la feuille 10, il obture l'orifice 14 et empêche la formation de la lame porteuse 22. Il convient alors, et c'est là une variante,, de donner à la portion rigide 13 une forme concave, avec concavité dirigée vers l'objet. C'est ce qui est représenté à la fig. 5, où la portion rigide se présente comme une cuvette 34, en forme de cône renversé de faible profondeur, fixée par son pourtour, de manière étanche à la fouille flexible 10, par exemple par collage. Cette cuvette 34 est munie d'une collerette 35 sur laquelle est enfilée et collée l'extré- mité supérieure du soufflet 15.
L'extrémité inférieure de ce même soufflet 15 est fixée de manière étan- che à ta paroi supérieure 3 de la base à l'aide d'une douille 36 pourvue d'un épaulement 37 permettant de la positionner correctement par rapport à cette paroi supérieure de manière que le pourtour 38 de son ouverture puisse servir de siège pour l'obturateur 7. Le diamètre de la collerette 35 est choisi inférieur à celui de la cuvette 34 de manière que, au moment où l'objet 20 repose sur la feuille 10, la force exercée sur cette cuvette par le gaz qui fait à l'intérieur de cette dernière à travers l'orifice 14, force qui est dirigée vers le bas, soit supérieure à la force exercée sur cette cuvette par la pression du gaz contenu à l'intérieur du soufflet 15, force qui est dirigée vers le haut.
Dans ces conditions, en effet, la résultante de ces deux forces tend à abaisser la cuvette 34, donc à ouvrir à coup sûr la soupape.
Il est évident que, en lieu et place de la feuille flexible et imperméable 10 amarrée par les éléments élastiques 12, on pourrait utiliser une feuille d'une matière qui soit à la fois flexible, imperméable et extensible, par exemple du caoutchouc. Dans ce cas, les déments élastiques 12 ne sont plus nécessaires et la feuille extensible peut être amarrée directement de manière rigide par serrage sous la bride 19.
Une autre forme d'exécution, représentée à la fig. 6, consiste à recourir à un matelas à ressort, formé d'une feuille flexible imperméable 40 maintenue à faible distance de la paroi supérieure 3 de la base 1 par des organes élastiques comme les ressorts 41. La feuille Ëexible 40 est pourvue de portions rigides 13 analogues à celles qui ont été décrites plus haut et actionnant de la même manière les obturateurs des soupapes ; elle est fixée au bord de la base 1 par des éléments souples, éventuellement élastiques, 39. Le fonctionnement de cet élément est en tout point analogue à celui de l'élément qui a été décrit précédemment.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig.
7, la paroi supérieure 3 de la base 1 est revêtue d'un matelas plein 43 en matière élastique, par exemple en mousse de caoutchouc (à pores communicants) ou en caoutchouc alvéolaire (à pores isolés). Ce matelas est pourvu de conduits qui le traversent de part en part et qui sont situés au droit des soupapes, comme le conduit 44 situé au droit de la soupape 42. Ce matelas est fixé sur la base de manière qu'il y ait étanchéité au moins au droit des exutoires des soupapes. Cette fixation peut être réalisée par collage, ce qui est représenté à la fig. 7, par le trait épais 45, ce collage empêchant le gaz de sustentation de fuir dans l'espace 46 compris entre la paroi 3 et la face inférieure du matelas 43.
Si la matière élastique utilisée est du caoutchouc mousse, la paroi du conduit 44 est en outre rendue étanche par un revêtement imperméable 47, ce qui n'est pas indispensable si la matière élastique est du caoutchouc alvéolaire. Au droit de chaque conduit, le matelas est pourvu d'une portion rigide disposée à fleur de sa face supérieure, par exemple la portion rigide 48, qui s'y trouve noyée de manière qu'il y ait étanchéité entre elle et le conduit 44. Enfin, la face supérieure est rendue à la fois imperméable au gaz et lisse par un revêtement adéquat 49 représenté en trait épais. Comme dans les formes d'exécution des fig. 1 et 6, chaque portion rigide est reliée à l'organe de commande de la soupape correspondante.
L'élément ainsi constitué fonctionne de la même manière que ceux décrits plus haut, la face 49 jouant le rôle de la feuille 10 visible à la fig. 1 et la paroi du conduit 44 celui du soufflet 15, alors que la partie pleine confère au matelas 43 l'élasticité requise.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 8, le matelas est un matelas pneumatique 51. Celui-ci est constitué par une enveloppe imperméable flexi- ble 52 (représentée en'trait fort), traversée au droit de chaque soupape par un conduit, comme le conduit 53 au droit de la soupape 54. Ces conduits traversent le matelas de part en part, de la face inférieure 55 de l'enveloppe jusqu'a la face supérieure 56, et sont délimités par un manchon 63, imperméable et souple, raccordé à ces faces de manière étanche. Le matelas est fixé à la paroi supérieure 3 de la base 1, de manière qu'il y ait étanchéité sur le pour- tour 57 de l'exutoire 58 de chaque soupape.
La face supérieure 56 est pourvue de portions rigides situées au droit de chaque soupape, par exemple la portion 59 pour la soupape 54. Cette portion rigide est emprisonnée de manière que, sur son pourtour 60, il y ait étanchéité au gaz de sustentation. L'intérieur de l'enveloppe constitue une chambre 61, remplie d'un gaz, qui est comprimé à une faible pression et qui confère au matelas 51 l'élasticité requise. Il est avantageux de mettre cette chambre en communiation, par un tuyau 62, avec un réservoir de grand volume, non représenté, de manière que la pression de ce gaz soit pratiquement indépendante de l'état d'affaissement du matelas 51.
Le fonctionnement de l'élément constitué de la sorte est analogue à celui des éléments précédemment décrits, la face supérieure 56 de l'enveloppe jouant le rôle de la feuille flexible 10 et les manchons 63 celui des soufflets 15.
Comme c'est la pression du gaz enfermé dans l'enveloppe 52 qui détermine la sensibilité des soupapes, c'est-à-dire la force nécessaire pour provoquer leur ouverture, il est avantageux de donner à la pression de ce dernier une valeur telle que la force qu'il exerce sur la face supérieure 56 de l'enveloppe équilibre juste le poids de cette dernière, y compris celui de ses portions rigides, et celui des organes mobiles des soupapes, y compris leur système de commande.
Il peut être utile dans certains cas de pouvoir modifier à volonté cette sensibilité, ce qui peut être obtenu en prévoyant une liaison, par exemple le tuyau 62, reliant la chambre 61 avec un organe, non repré- senté, permettant de varier la pression de ce gaz.
Cela permet notamment d'ajuster la sensibilité des soupapes.
Il est prévu aussi de fractionner la chambre unique 61 en plusieurs chambres, et de relier chacune de ces dernières à un organe indépendant destiné au réglage de la pression. On peut ainsi donner aux soupapes correspondant à une chambre une sensi bilité différente de celle des soupapes correspondant à une chambre voisine, par exemple s'il faut adapter le débit de gaz des soupapes au profil des objets transportés.
La forme d'exécution représentée à la fig. 9 comprend un matelas pneumatique dont l'enveloppe est constituée de façon mixte, en deux parties. La face supérieure est une feuille flexible imperméable 65 fixée de manière rigide et étanche, à l'aide d'une bride 66, sur un épaulement 67 disposé le long du bord de la base 1. La face inférieure de cette enve- loppe est constituée par la paroi supérieure 3 ellemême de la base 1. La face supérieure est percée de trous destinés à recevoir les portions rigides qui, sur la fig. 9 ont la forme conique de la portion rigide 34 (fig. 5) décrite plus haut. Ainsi le trou 68 (fig. 9) est destiné à recevoir la cuvette 69.
La feuille 65 est munie de manchons souples et imperméables qui lui sont fixés, de manière étanche, par collage ou par vulcanisation, et qui sont disposés de manière à ménager sur le pourtour des trous, des logements circulaires dans lesquels viennent s'insérer les por tions rigides. Ainsi le manchon 70 qui est disposé de manière à ménager le logement 71 dans lequel vient s'insérer la cuvette 69. Cette dernière est collée dans ce logement, de manière à assurer l'étanchéité sur toute sa périphérie. L'extrémité 72 de ce manchon 70 est fixée de manière étanche autour de l'exutoire 73 de la soupape 74, analogue aux soupapes des formes d'exécution décrites plus haut, de façon à constituer un soufflet séparant l'espace 75 sous-jacent à la cuvette 69 de l'espace 76 sous-jacent à la feuille 65.
De cette manière on réalise une enveloppe fermée imperméable, constituée de façon mixte, sa face supérieure étant la feuille flexible 65 et sa face inférieure étant la paroi 3. L'espace 76 compris entre la feuille flexible 65 et la paroi 3 constitue une chambre qui est remplie d'un gaz fai blement comprimé admis par un tuyau 77. L'ensem- ble forme donc un matelas pneumatique, dont la face supérieure 65 est déformable, et l'élément constitué de la sorte se comporte de la même manière que 1'élément représenté à la fig. 8.
On le voit, toutes ces formes d'exécution ont en commun le fait que les organes mobiles des soupapes sont reliés à une feuille de matière imperméable par l'intermédiaire de portions rigides capables de les actionner dès que cette feuille s'affaisse, aussi bien sous l'effet de la lame porteuse développée sous 1'objet transporté que sous l'effet de l'objet transporté lui-même lorsqu'il repose sur cette feuille, que cette feuille est rappelée dans sa position de repos correspondant à la fermeture des soupapes par un moyen quelconque lui conférant l'élasticité requise (amarrage, feuille extensible, matelas mousse, matelas pneumatique) et que des moyens (soufflets, ou conduits, imperméables et étanches)
sont prévus pour localiser l'échappement du gaz de sustentation aux
seuls orifices prévus à cet effet dans la portion rigide correspondant à une soupape donnée. Aussi bien les
feuilles flexibles 10, respectivement 40 des formes
d'exécution représentées aux fig. 1, respectivement 6,
que les faces supérieures 49, 56 et 65 respectivement
des matelas que comprennent les formes d'exécution
visibles aux fig. 7, 8 et 9 respectivement, constituent
chacune un chemin de glissement déformable dont la déformation accompagne l'objet transporté tout au long de son déplacement.