LES ASCENSEURS HYDRAULIQUES Par Yves Binoko Mundel

SOMMAIRE 0. Introduction ; I. Définition ; II. Principe de fonctionnement des AH ; III. Caractéristique générale ; IV. Calcul hydraulique ; V. Conclusion.

0. Introduction et historique Le parc machine au niveau du secteur tertiaire comporte, en grande majorité, des ascenseurs à traction à câble. Quelquefois, pour des faibles courses et des charges importantes, on trouve des ascenseurs hydrauliques. Une partie importante de la consommation et de l'appel de puissance des ascenseurs est due à la motorisation. On retrouve essentiellement des motorisations : • hydrauliques (moteur asynchrone à démarrage étoile-triangle), • à moteur-treuil à vis sans fin (moteur asynchrone à deux vitesses), •"gearless" (moteur synchrone sans réducteur et commandé par un variateur de vitesse par exemple),

Les systèmes d'élévation qui n'étaient pas encore des ascenseur existaient depuis longtemps, mais c'est vers 1850, c'est un Américain, Elisha Otis, qui le dota d'un système limiteur de vitesse appelé parachute, assurant la sécurité des personnes en cas de rupture du câble et permettant, dès 1857, d'en équiper un bâtiment à New York. Dès 1864, l'ingénieur français Léon Edoux le dotera d'un moteur hydraulique et inventera le mot ascenseur. Il en équipera le marché aux bestiaux de la Villette en 1867. C'est en Allemagne cependant qu'on pensera en 1880 à un ascenseur électrique. En 1889 la Tour Eiffel est inaugurée avec un ascenseur remarquable dû aux efforts conjoints de Léon Edoux et des frères Otis qui ont succédé à leur père.

I. Définition et utilisations Les ascenseurs sont des dispositifs servant à déplacer verticalement des personnes ou des chargements vers différents étages ou niveaux. Les ascenseurs hydraulique répondent au besoin de transporter des charges lourdes sur une hauteur peu importante.

Les ascenseurs hydrauliques sont utilisés en général pour satisfaire les déplacements relativement courts de l'ordre de 15 à 18 m environ. Les ascenseurs hydrauliques sont utilisés dans quelques applications différentes, généralement lorsque la charge qui est couramment soulevé par le système d'ascenseur est importante classe de voitures et autres.

I.1. Familles d'ascenseurs On distingue essentiellement deux types de familles d'ascenseur : • les ascenseurs à traction à câble, • les ascenseurs hydrauliques. En règle générale, ces deux types utilisent l'énergie électrique pour déplacer les cabines verticalement (moteur électrique continu ou alternatif).

I.2. Classification des ascenseurs 15/09/2007 I.2. Classification des ascenseurs - Classe I : Ascenseurs destinés au transport des personnes - Classe II : Ascenseurs principalement destinés au transport des personnes et, accessoirement, des charges. - Classe III : Ascenseurs destinés au transport des lits. - Classe IV : Ascenseurs principalement destinés au transport des charges qui sont généralement accompagnés par des personnes. - Classe V : Les monte-charges.

I.3. Système hydraulique Un système hydraulique est constitué des éléments suivants : - les centrales hydrauliques ; - les moteurs hydrauliques, comprenant aussi bien des moteurs hydrauliques rotatifs ou linéaires que des vérins ; - les canalisations entre les centrales hydrauliques et les moteurs hydrauliques. Pour les groupes qui entraînent un pont mobile, les blocs de clapets et les canalisations de chaque groupe montés sur les vérins hydrauliques ou moteurs sont entièrement indépendants. A tous les points hauts de toutes les canalisations, du groupe motopompe, du réservoir et du vérin hydraulique est prévu un purgeur manuel. Le vérin hydraulique est un appareil qui transforme une énergie hydraulique en énergie mécanique animée d'un mouvement rectiligne.

II. Principe de fonctionnement Comme toute machine hydraulique la pompe met sous pression l'huile qui pousse le piston hors du cylindre vers le haut. Lorsque la commande de descente est programmée, le bypass (vanne) de la pompe permet de laisser sortie l'huile du cylindre vers le réservoir. Il existe 3 types d’ascenseurs hydrauliques : • à cylindre enterré. • à cylindre de surface. • à cylindre de surface télescopique. Télescopique Utilisés lorsque la place disponible est réduite et la course utile importante. Constitués par autant de pistons plongeurs de longueurs variables, en fonction de la course totale nécessaire. Les pistons plongeurs sont creux.

II.1. Composition Les ascenseurs hydrauliques se composent principalement de : • d'une cabine, • de guides, • des groupes hydraulique , • d'un réservoir d'huile, • d'un moteur électrique accouplé à une pompe hydraulique, • d'un contrôleur de pression, • Etc...

C Des guides Des vérins La cabine La trémie Local Machine 15/09/2007 La cabine Des guides Des vérins La trémie Local Machine C La machinerie latérale à la trémie

Les groupes motopompes utilisés dans les ascenseurs hydrauliques sont composés essentiellement : • d'une pompe hydraulique de mise en pression de l'huile dans le cylindre, • d'un moteur électrique d'entraînement de la pompe, • d'une vanne de réglage de débit pour la descente de l'ascenseur, • d'un réservoir à huile, •d'une régulation, etc...

Salle des machines Groupe-hydraulique (1). Réchauffeur de réservoir ; (2). Refroidisseur d'huile ; (3). Système RSQ ; (4). Détecteur de bas niveau d'huile ; (5). Contrôleur ; (6). Porte de salle des machines ; (7). Pompe de récupération ; (8). Vérin ; (9). Vérin à double fond ; (10). Ventilation de la salle des machines ; (11). Démarreur progressif

II.2. Avantages et inconvénients -Facilité de construction; -Déplacement vertical de charges lourdes sur de courtes distances; -Implantation facile dans un immeuble existant. • Inconvénients: -Gros consommateurs d’énergie. -Courants de démarrage élevé. -Effort de mise en pression de l’huile par la pompe élevé car pas de contrepoids.

Les différentes courbes montrent que : • Les ascenseurs hydrauliques sont gourmands en énergie (sans compter les appels de puissance importants et le surdimensionnement nécessaire de l'installation). • L'éclairage de la cabine devient important lorsque les consommations de la motorisation diminuent.

III. Caractéristiques générales Divers autres caractéristiques a prendre aussi en compte lors du placement d’un ascenseur dans un bâtiment : • vitesse et charge de la cabine. • consommation d'énergie et puissance installée (utilisation de la variation de fréquence, absence de réduction mécanique). • coût de la maintenance. • caractéristiques dimensionnelles du bâtiment, si l'immeuble est déjà existant. • etc.

III.1. Les « ascenseurs » Dimensions 15/09/2007 III.1. Les « ascenseurs » Dimensions (Base Schindler 2006). Entraînement Ac-tivi- tés Charge utile Nombre de personnes Vitesse (m/s) Nombre d’arrêts et h (m) de la course Dimensions Cabine Dimensions Trémie Hauteur sous dalle Hauteur Cuvette Electrique ou Hydraulique Log. ou Ter. kg L (cm) P (cm) H (cm) L (cm) H (cm) Electrique L 400 5 0,63 à 1 m/s 5 à 10 arrêts Course de 12 à 30m 100 110 213 140 145 340 535 7 105 125 150 160 675 9 120 L&T 1125 15 1 m/s 10 30m 210 165 245 T 2000 26 21 42m 270 230 235 315 380 Hydraulique console 1000 13 0,63 m/s 8 arrêts Course de 18m 130 170 200 360 135 1600 21 240 205 285 Hydraulique console ou tandem 0,4 m/s Hydraulique tandem 2500 33 180 280

III.2. Diagramme (source Neufert). 15/09/2007 III.2. Diagramme (source Neufert).

IV. Calcul Hydraulique Les diapositifs ci-dessous propose les formules de bases des calculs hydrauliques. Force, puissance et débit sont les éléments principaux. Les pertes en charge et les rendements hydrauliques sont les éléments les plus complexes à définir. Actuellement, ils sont souvent déterminés par ordinateur ou abaque sans que ces formules soient indispensables à l'utilisateur.

S = section en mètres carrés d = diamètre du cylindre, en mètres IV.1. Force d'un vérin • F : force en newtons (kg ⋅ m ⋅ s−2) • p : pression en pascals (N ⋅ m−2 ou kg ⋅ m−1 ⋅ s−2) • S : section en mètres carrés (m2) Pour la section S, exprimée en fonction diamètre du cylindre : S = section en mètres carrés d = diamètre du cylindre, en mètres

IV.2. Puissance d'une pompe • Δp : différence de pression (exprimée en Pascal) entre l'aspiration et le refoulement • Q : débit volumique (exprimé en m3/s) • Ph : puissance hydraulique W (exprimée en watt) Pour calculer la puissance mécanique absorbée par la pompe, il faut ajouter à la puissance hydraulique les pertes dues au rendement. Le rendement dépend de la technologie de la pompe utilisée et de la pression d'utilisation ainsi que des caractéristiques du fluide (viscosité, température, etc).

IV.3. Couple moteur • N : vitesse en tr/min. • C : couple en m·daN (mètre-décanewton) • P : puissance en ch (chevaux-vapeur) • : vitesse de rotation en rad/s • C : couple en N·m (newton-mètre) • P : puissance en watt

V. Conclusion L'entretien d'un ascenseur a pour objet d'assurer son bon fonctionnement et de maintenir le niveau de sécurité. Le propriétaire d'une installation d'ascenseur doit réaliser des opérations et vérifications périodiques toutes les six semaines pour l'efficacité du circuit hydraulique, vérin et autres composante

Merci pour votre attention