CH683302A5 - Dispositif d'entraînement d'un arbre oscillant, notamment d'un arbre relié par une transmission au support oscillant d'une cloche. - Google Patents

Description

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Description

On connaît déjà des dispositifs qui permettent de commander automatiquement la mise en route du balancement d'une cloche, notamment d'une cloche de clocher d'église. Ces dispositifs permettent également de piloter le balancement et de l'arrêter progressivement. Le brevet suisse CH 318 665, par exemple, décrit un tel dispositif. Les dispositifs de ce genre déjà connus comportent, toutefois, divers inconvénients. Le premier de ces inconvénients est le fait que ce sont des dispositifs à commande électrique qui nécessitent donc une amenée de courant jusqu'au sommet du clocher de l'église ou de la tour sur laquelle les cloches sont montées. En cas d'orage notamment, la présence d'une amenée de courant dans un endroit prédéterminé à attirer la foudre, représente un certain danger. Les clochers d'église et tours munies de cloches étant fréquemment des monuments historiques, il importe d'éviter ce risque. Un autre inconvénient des dispositifs connus est qu'ils ne permettent pas de simuler, d'une façon parfaite, le balancement d'une cloche tel qu'il est provoqué par les moyens traditionnels d'un levier solidaire du support oscillant et d'une corde sur laquelle un sonneur agit périodiquement. On a pu constater qu'en général le public est sensible à la différence perceptible entre le mode de battement d'une cloche sous l'effet d'un dispositif d'actionnement électrique et le mode de battement que l'on obtient à partir d'un entraînement manuel.

Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'entraînement qui soit capable d'entraîner une ou plusieurs cloches montées dans un clocher de tour, que ce soit une tour d'église ou d'un autre édifice, qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés. On verra par la suite, en outre, que le dispositif selon l'invention à l'avantage supplémentaire d'offrir de surcroît une sécurité accrue, et cela d'une manière inattendue.

L'objet de la présente est un dispositif d'entraînement d'un arbre oscillant, notamment d'un arbre relié par une transmission au support oscillant d'une cloche, caractérisé par un vérin pneumatique avec un piston mobile dans un cylindre, par une crémaillère solidaire du piston, par un arbre moteur entraîné par la crémaillère et entraînant ledit arbre oscillant, et par un circuit de commande entièrement pneumatique qui comporte, d'une part, un détecteur de pression maximale capable de réagir à la pression dans une chambre du vérin et, d'autre part, un détecteur d'inversion de mouvement capable de réagir à des inversions de rotation de l'arbre oscillant.

On va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention en se référant au dessin annexé dont la fig. 1 est une vue en élévation schématique des deux parties du dispositif,

la fig. 2 une vue schématique en coupe par l'axe de l'arbre oscillant de la partie mécanique du dispositif et la fig. 3 un schéma expliquant le fonctionnement du circuit de commande.

La fig. 1 montre, de façon générale, l'implantation du dispositif. Une cloche 1 est suspendue à un support oscillant 2 qui est capable d'osciller autour d'un axe matérialisé par deux tourillons désignés par 3 et reposant sur des paliers. Le support oscillant 2 est solidaire d'une roue dentée 4, sur laquelle passe une chaîne 5 qui passe, d'autre part, sur une poulie 6 (fig. 1 et 2). La poulie 6 est solidaire d'un mobile oscillant 7, qui constitue un plateau d'embrayage et qui est supporté par l'intermédiaire de paliers 8 sur un arbre moteur 9. Cet arbre moteur est lui-même supporté par différents paliers 10, par rapport à un bâti 11. Une partie de ce bâti 11 constitue un cylindre d'embrayage fixe 12, dans lequel est monté un plateau mobile d'embrayage 13 qui est claveté sur l'abre 9 mais mobile axialement sur cet arbre. Une pression pneumatique, agissant à l'intérieur du cylindre 12 et sollicitant le plateau 13 vers la droite, permet d'accoupler, temporairement, l'arbre 9 au plateau 7 et, par conséquent, d'entraîner ce dernier en rotation. Un ressort antagoniste 14 assure le retour du plateau d'embrayage 13 en position déclenchée en l'absence de la pression d'air dans l'extrémité gauche du cylindre 12.

L'arbre 9 est entraîné dans un mouvement rotatif oscillant, par l'intermédiaire d'un pignon moteur 15 qui est chassé sur l'extrémité gauche de l'arbre 9 et d'une crémaillère 16.

Cette crémaillère 16 est également visible, de même que le pignon 15, à la fig. 3. On voit à cette figure que la crémaillère 16 est solidaire d'un piston double 17a, 17b, qui coulisse dans un cylindre 18 formant à ses deux extrémités deux chambres 18a et 18b, qui peuvent être alimentées alternativement en air sous pression. Le déplacement de la crémaillère 16, d'une extrémité de sa course à l'autre, entraîne une rotation du pignon 15 d'un angle de 1080°. Si l'accouplement 7, 13 est maintenu à l'état enclenché pendant ce mouvement, la poulie à chaîne 6 va effectuer le même angle de rotation et la roue 4, entraînée par la chaîne 5, effectuera un mouvement d'une amplitude inférieure, par exemple d'une amplitude totale de l'ordre de 300°.

La fig. 3 montre en outre schématiquement le circuit de commande du dispositif décrit, circuit de commande qui est représenté de façon générale par le chiffre 19.

Comme organe de commande, ce circuit comporte essentiellement une vanne à clef 20 et un relais temporisé 21.

Le circuit 19 comporte, en outre, divers détecteurs. Le détecteur 22 est une vanne commandée par un poussoir. Ce poussoir est déjà représenté schématiquement à la fig. 1 en regard de la périphérie de la roue 4, dans une position prédéterminée, de manière à être actionné par un bossage de came 23, fixé sur la roue 4, la mise en action du détecteur 22 ayant lieu lorsque l'amplitude du mouvement de la cloche 1 atteint une valeur limite prédéterminée. On se rend compte que cette valeur limite peut être fixée à volonté en situant à l'endroit voulu, en regard de la périphérie de la roue 4, la vanne à poussoir 22.

Le circuit commande comporte, en outre, deux détecteurs de pression, du type manostat, désignés

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par 23 et 24. On utilisera pour cela des manostats réglables de façon à émettre un signal de commande lorsque la pression à laquelle ils sont soumis atteint une valeur prédéterminée comprise entre 2 et 8 bars. Un de ces manostats, le manostat 23 sera, par exemple, réglé de façon à agir pour une pression P1 égale à 5 bars tandis que le manostat 24 sera réglé de façon à agir pour une pression P2 inférieure à P1 déterminée de cas en cas selon la masse à mouvoir.

Le circuit de commande 19 comporte un quatrième détecteur constitué par un capteur à fuite 25, relié à un relais correspondant 26. Il convient de noter à ce propos que le capteur à fuite 25 qui fonctionne à l'instar d'un détecteur de proximité coopère avec une plaque témoin 27. Cette plaque témoin formée de deux parties, de forme rectangulaire, avec un bord interne échancré, est montée, comme on le voit à la fig. 2, sur le mobile oscillant 7. Les deux moitiés de la plaque 27 sont vissées l'une à l'autre, avec un léger serrage (obtenu par des ressorts), sur une portée circulaire 28 du support 7. Le capteur 25 est placé en regard d'un bord rectiligne de la plaque 27, au voisinage de l'une de ses extrémités. Au cours de l'oscillation de l'équipage rotatif 6, 7, cette plaque 27 vient en appui contre la buse du capteur 25. Elle l'obture et reste bloquée dans une position fixe pendant que l'équipage oscillant poursuit son mouvement. Toutefois, dès l'instant ou cet équipage oscillant atteint une valeur limite, if s'arrête et amorce une oscillation dans l'autre sens. La plaque 27 bascule sous l'effet de la friction, de sorte que l'espace devant la buse du capteur 25 est ouvert et une fuite peut être détectée. Une butée 28 est également placée en regard du bord latéral de la plaque 27 de façon à limiter le déplacement de cette plaque dans son mouvement * qui l'écarté de la buse 25. Dès que l'autre extrémité du mouvement oscillant de l'équipage 7, 6 est atteint, le même phénomène se reproduit, c'est-à-dire que la buse 25 est à nouveau obturée et restera obturée jusqu'à la fin du mouvement de retour. Le relais 26 du capteur à fuite 25 enregistre, dans la partie située à l'aval de son emplacement, une chute de pression chaque fois que la buse est ouverte.

Ces quatre détecteurs permettent de piloter le fonctionnement du circuit de commande qui assure automatiquement le déroulement de trois phases de fonctionnement pour la sonnerie de la cloche 1.

Toutefois, avant de décrire le fonctionnement du circuit, il convient d'énumérer les autres éléments qu'il comporte. Outre le vérin rotatif 18, déjà mentionné, on voit à la fig. 3 le cylindre 12 de l'embrayage avec le plateau mobile 13 et le ressort antagoniste 14. On voit également une source d'air comprimé 29. Cette source d'air comprimé pourra être constituée par un compresseur placé au pied du clocher de l'église et alimentant le dispositif d'entraînement par une conduite de sorte qu'aucun circuit électrique ne sera présent au sommet du clocher.

Le circuit de commande comporte en outre différentes vannes, au nombre de cinq, qui remplissent les fonctions suivantes. La vanne 30 est une vanne d'entrée. Au moment de l'enclenchement de la vanne à clef 20, elle est mise en action, de sorte que la pression provenant de la source 29 parvient à différents éléments du circuit, notamment à la vanne de présélection 31. Cette pression d'entrée, qui est mesurée par un manomètre P1, et qui sera appelée par la suite la pression P1, est réglée au moyen de l'élément limiteur réglable 32. Lorsque la vanne 31 est dans la position représentée au schéma, la pression P1 la traverse et parvient jusqu'à la vanne suivante 33 qui est la vanne de commande des deux chambres 18a et 18b du cylindre 18. Dans le cas où la vanne 31 se trouve dans la seconde des positions qu'elle peut prendre, la pression qui la traverse et parvient à la vanne 33 est une pression réduite due à l'action du limiteur réglable 34 et mesurée par le manomètre P2. On désignera cette pression par l'indication P2.

La vanne 33 est commandée par des pressions auxiliaires sur son extrémité droite (A1) ou son extrémité gauche (A0) et dirige la pression d'entrée P1, ou P2 sur la chambre 18a ou sur la chambre 18b. Elle actionne donc directement le vérin rotatif (17a, 17b, 15).

La vanne 35 est destinée à présélectionner une troisième pression P3 réglée au moyen d'un limiteur 36 et à diriger sur une vanne de commande 37 directement montée dans la conduite alimentant le cylindre 12 de l'embrayage, soit la pression P1 soit la pression P3. Cette vanne 35 est commandée par le fonctionnement du temporisateur 21 lorsque la vanne à clef 20 est dans la position de repos. Elle agit à l'enclenchement de la troisième phase de fonctionnement de la sonnerie, comme on le verra plus loin.

La vanne 37 commande directement, comme on l'a dit ci-dessus, le cylindre d'embrayage 12. Elle est pilotée par une pression auxiliaire qui agit différemment suivant dans quelle phase de fonctionnement on se trouve.

Outre les éléments énumérés ci-dessus, le circuit de commande comporte en outre divers relais à mémoire, numérotés 41 à 44, une cellule ET 45, un générateur d'impulsion unique 46 qui, dans le cas particulier, est réglable avec une temporisation pouvant être choisie à volonté entre 0,1 et 30 sec, des cellules OU numérotées 47, 48 et 49 et une cellule NON 50.

Le type d'élément à choisir pour chacun des postes énumérés ci-dessus ressort de la représentation choisie et correspond aux normalisations internationales adoptées en la matière, de sorte qu'une description plus détaillée n'est pas nécessaire.

On décrira maintenant le fonctionnement des trois phases successives d'un cycle de sonnerie complet. Ce cycle est enclenché par mise en action de la vanne à clef 20 qui est déplacée de bas en haut à la fig. 3. A ce moment, la pression P1 parvient notamment sur le relais à mémoire 41, de sorte que la vanne d'entrée 30 est actionnée. La pression P1 traverse la vanne 31 et parvient, après actionnement de la vanne 33, sur l'extrémité droite du cylindre 18, c'est-à-dire dans la chambre 18b. Le piston double 17 subit donc une pression croissante allant dans sa direction de droite à gauche. Comme la vanne 37 est également enclenchée, la

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pression P1 parvient dans ie cylindre 12 et l'embrayage est enclenché. La cloche subit donc, par l'intermédiaire de la transmission 5, 6 et de l'arbre 9, un couple de rotation qui tend à la faire osciller. La pression de l'air dans la chambre 18b est réglée de façon à assurer ie phénomène oscillant qui met en route la cloche au cours de ia phase de démarrage. Quand la pression, à l'intérieur de la chambre 18b, atteint une valeur de seuil qui est déterminée par le manostat 24, les relais à mémoire 43 et 44 sont actionnés de sorte que le pilotage de la vanne 33 est commuté. La pression de pilotage est fournie à l'entrée gauche A0. Comme l'embrayage reste enclenché, l'ensemble des masses oscillantes subit un couple de freinage qui s'exerce jusqu'au moment où il y a renversement du sens d'oscillation. A ce moment, le détecteur 25 entre en action et agit sur le relais 26 de sorte que le relais à mémoire 44 est à nouveau commandé. La pression de commande est à nouveau dirigée vers la chambre 18b, ce qui imprime à la cloche un couple dans l'autre sens jusqu'au moment où la pression maximale, détectée par le capteur 24, est atteinte, et ainsi de suite. Durant cette première phase du fonctionnement, la cloche effectue donc une oscillation forcée, l'embrayage étant accouplé en permanence, ce qui assure le démarrage de la cloche.

La deuxième phase est enclenchée, comme on l'a dit plus haut, quand l'amplitude du mouvement de la cloche est telle que la came 23 (fig. 1) atteint le poussoir de la vanne à poussoir 22. A ce moment, le relais à mémoire 42 commute et le seuil de pression sera, à l'avenir, détecté par le manostat 23 et non plus par le manostat 24. D'autre part, le pilotage de la vanne 31 agit de telle manière que c'est la pression P2 qui alimentera la vanne de commande 33 et non plus la pression P1. Enfin, la commutation de la mémoire 42 coupe l'alimentation de la cellule ET45, le générateur d'impulsion 46 est hors service; de ce fait, les distributeurs 33 et 37 travaillent en parallèle, donc l'embrayage n'est collé que lorsque la chambre 18b est sous pression.

Le fonctionnement sera dès lors le suivant: Au moment de la détection d'un renversement par le capteur 25, la cloche se trouve dans une position où l'amplitude de son écart par rapport à la position verticale est maximale. Le circuit provoque alors l'enclenchement de l'embrayage et commute la pression de commande sur l'extrémité opposée du cylindre 18. Les masses mobiles sont donc soumises à un couple d'accélération et reçoivent une impulsion motrice. La pression, à l'intérieur de la chambre motrice du cylindre, augmente. Quand le seuil, déterminé par le manostat 23, est atteint, il y a déclenchement de l'embrayage de sorte que les masses mobiles, solidaires de la cloche, sont libérées.

Le piston double revient donc, à fond de course, dans sa position initiale, à droite. La cloche se balance librement, puis revient en arrière, ce qui provoque la fermeture de la buse 25. Au moment du renversement suivant de la rotation de l'arbre support de la cloche, il y a à nouveau ouverture de la buse 25, ce qui provoque à nouveau le cycle décrit, c'est-à-dire l'enclenchement de l'embrayage et la commutation de la pression d'une extrémité à l'autre du cylindre du vérin.

La troisième phase du fonctionnement est enclenchée par le retour de la vanne à clef 20 dans la position représentée à la fig. 3. Le relais temporisé 21 maintient toutefois certains circuits sous pression, notamment ceux qui commandent le pilotage de la vanne 35. La cellule NON 50 place le circuit logique, de telle manière que la vanne 37 reste enclenchée en permanence, et la pression P3 agit en permanence sur l'embrayage 12. D'autre part, la vanne 33 est pilotée en A1, de telle manière que la chambre 18b du cylindre du vérin rotatif est maintenue en pression. Le piston double 17a, 17b est maintenu dans une position fixe et l'embrayage 12 fonctionne comme frein, la cloche oscillant sous l'effet de son inertie et contre l'action de freinage exercée par le plateau 13 qui reste pratiquement immobile. On a donc une phase de freinage au cours de laquelle l'amplitude du mouvement de la cloche diminue progressivement et cette phase de freinage dure jusqu'au moment ou la période du relais temporisé 21 est terminée. A ce moment, le déclenchement du relais ramène tous les éléments du circuit dans une position telle que le démarrage ultérieur et le début de la première phase de fonctionnement pourront se dérouler sous le seul effet d'un déplacement de la vanne à clef 20, à partir de la position représentée à la fig. 3 jusqu'à la position obtenue par un déplacement vers le haut contre l'action du ressort d'armage.

On a ainsi décrit un circuit de commande, entièrement pneumatique, qui permet de réaliser toutes les fonctions qui simulent une sonnerie de cloche pilotée manuellement. On a constaté que ce dispositif présentait encore l'avantage suivant: Comme il suffit d'un conduit d'air reliant le compresseur, placé au pied du clocher, au dispositif situé au sommet de ce dernier, près de la cloche, cette conduite peut, le cas échéant, servir de conduite d'eau de secours (colonne sèche), par conséquent, être utilisée par les services du feu en cas d'urgence. Ainsi donc, non seulement l'absence de tension électrique au sommet du clocher diminue le risque d'incendie par court-circuit, coups de foudre, ou autre, mais de plus la présence d'une conduite favorise l'intervention des secours en cas d'incendie.

Bien entendu, le circuit de commande de l'installation décrite pourrait également être conçu différemment, avec des éléments disposés autrement ou avec d'autres éléments. La description ci-dessus montre toutefois qu'il est possible, au moyen d'un schéma simple comme celui qui est représenté à la fig. 3, de réaliser les fonctions décrites et de les piloter d'une façon parfaitement fiable. Comme on l'a dit au début, le pilotage du mouvement de balancement implique notamment un réglage des débits qui sont fonction des volumes des divers éléments pneumatiques, ainsi que des masses et des moments d'inertie des organes à mettre en mouvement. Ces valeurs seront déterminées lors de la construction du dispositif, de cas en cas.

Le dispositif peut également être réalisé sous forme multiple, permettant de commander simultanément plusieurs cloches différentes à partir d'une même source pneumatique.

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Claims (9)

Revendications

1. Dispositif d'entraînement d'un arbre oscillant, notamment d'un arbre relié par une transmission au support oscillant d'une cloche, caractérisé par un vérin pneumatique avec un piston mobile dans un cylindre, par une crémaillère solidaire du piston, par un arbre moteur entraîné par la crémaillère et entraînant ledit arbre oscillant, et par un circuit de commande entièrement pneumatique qui comporte, d'une part, un détecteur de pression maximale capable de réagir à la pression dans une chambre du vérin et, d'autre part, un détecteur d'inversion de mouvement capable de réagir à des inversions de rotation de l'arbre oscillant.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre comporte deux chambres situées à ses extrémités et en ce que le piston est à double effet.

3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en outre par un embrayage pneumatique placé entre l'arbre oscillant et l'arbre moteur et par des moyens incorporés au circuit de commande pour enclencher et déclencher, à des instants prédéterminés, ledit embrayage pneumatique.

4. Dispositif d'entraînement selon la revendication

3, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé de manière à piloter successivement une première phase de lancement dans laquelle ledit embrayage est enclenché en permanence, puis une deuxième phase de sonnerie à la volée au cours de laquelle l'embrayage est alternativement enclenché et déclenché dans des conditions prédéterminées.

5. Dispositif d'entraînement selon la revendication

4, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé en outre pour piloter une troisième phase de fonctionnement qui est une phase de freinage et d'arrêt, dans laquelle l'embrayage est enclenché en permanence sous une pression réduite de manière à fonctionner en frein, le piston à double effet du vérin étant bloqué.

6. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte en outre un détecteur d'amplitude du mouvement oscillant qui commande automatiquement le passage de la première phase à la deuxième lorsque l'amplitude du mouvement de l'arbre oscillant atteint une valeur extrême prédéterminée.

7. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé de manière que la pression agissant dans lesdites chambres du vérin durant la deuxième phase de fonctionnement soit réduite par rapport à celle qui s'exerce pendant la première phase.

8. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte des moyens agissant de manière telle que l'embrayage ne soit enclenché durant la deuxième phase du fonctionnement que durant une alternance sur deux du mouvement de l'arbre oscillant.

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le détecteur d'inversion comporte un capteur de fuite placé en regard d'un bord d'une plaque montée à friction sur l'arbre oscillant, la buse du capteur de fuite faisant office de butée.

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