Ascenseur - Définition et Explications

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Technique

Treuil : Motoréducteur, poulie à adhérence, frein. Les repères jaunes sur les câbles correspondent aux niveaux.
Un contrôleur d'ascenseur (Un ascenseur est un dispositif mobile assurant le déplacement des personnes (et des objets) en hauteur sur des niveaux définis d'une construction.) dernière génération OTIS MCS 220-OVF10.
Partie inférieure de la cabine : rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors...) de guidage, on distingue l'étrier du frein parachute (Le parachute est un dispositif destiné à freiner le mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'une personne.) (son patin viendra se presser sur le rail en cas d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la modification affectant la...) anormale de la cabine (Sur un bateau, une cabine désigne une pièce d'habitation pour une ou plusieurs personnes. Une cabine peut prendre plusieurs aspects : sur un grand...) en descente) au dessus du coulisseau (Le coulisseau est une pièce de guidage suivant une ligne (un axe droit ou une courbe quelconque). Il peut être fixe ou mobile par rapport à la ligne de guidage. Il peut être extérieur (un anneau autour d'une tige...).
Limiteur de vitesse (On distingue :) (à droite) et sélecteur d'étage électromécanique (L'électromécanique est l'association des technologies de l'électricité et de la mécanique.) de marque Schindler

Les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si...) et la construction des ascenseurs permettent l'accès sécurisé des personnes. L'ascenseur est relié à un centre de contrôle (Un centre de contrôle, dans le domaine de l'astronautique, est une salle d'où sont coordonnées les actions qui concourent à l'accomplissement d'une...) à distance. Les personnes dans la cabine disposent d'un téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix humaine.) intérieur pour la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) orale. Le centre de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) a un réseau informatique (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...) véhiculant certaines informations issues des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une...) du système de l'ascenseur, le reste est stocké sur place dans le dispositif de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) électronique-informatique.

« Un » ascenseur (en général dans une même trémie), ayant plusieurs portes palières comporte plusieurs dispositifs ascensionnels avec des treuils différents et un seul dispositif de commande : il s'agit la batterie d'ascenseur. La batterie peut être composée de tous les dispositifs d'ascenseurs disposés sur une aire de passage dédiée à la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.). La batterie comporte actuellement une seule cabine comme véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) par dispositif ascensionnel. Il comporte très rarement 2 cabines jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.) superposées. Un système devenu rare est le chapelet de cabines pour un système continu lent sans porte palière (Paternoster).

La centrale de commande locale des ascenseurs modernes de gratte-ciel (Un gratte-ciel (calque de l'anglais skyscraper) est un immeuble de très grande hauteur. Il n'existe pas de définition officielle ni de hauteur minimale à partir de laquelle on pourrait qualifier un...) est équipée de dispositifs qui journalisent les trajets quotidiens. De façon à éviter les « impossibilités » ressenties par les usagers de disposer de l'ascenseur au bon moment, le système embarqué (Un système embarqué peut être défini comme un système électronique et informatique autonome, qui est dédié à une tâche bien précise. Ses ressources disponibles sont...) établit une fluidification du trafic du système composé par toutes les cabines. Les journaux des jours passés permettent d'établir dans le système informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) des probabilités de fréquentation selon le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...) et l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire »...) actuelle et ces probabilités sont utilisées par processus intégré à la logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est dans une première approche...) de commande des trajets des différentes cabines.

Un ascenseur classique actuel est à câble et treuil (Un treuil est un dispositif mécanique permettant de commander l'enroulement et le déroulement d'un câble, d'une chaîne ou de tout autre type de filin destiné à porter...) électrique avec contrepoids pour la cabine. L'entretien normal de l'ascenseur prévoit une re-tension régulière des câbles et une vérification des dispositifs de sécurité avec leurs capteurs.
Un ascenseur hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :) est un système à piston. Le piston peut mouvoir la cabine directement qui ne se déplace que sur quelques étages, ou bien il peut mouvoir un système de poulies sur lequel passe le câble retenant la cabine et démultiplie la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.).
Quelques systèmes sont équipés de vis sans fin reliées à la cabine qui ne risque jamais de chute.

Le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) des ascenseurs modernes est contrôlé par un variateur de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi...), qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement...) sur la fréquence du courant d'alimentation et jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par exemple : La jauge de contrainte, traduisant un effort mécanique en résistance...) le couple nécessaire au mouvement de manière à ce que les phases d'accélération et de décélération soient imperceptibles pour l'occupant de la cabine. (L'accélération des ascenseurs rapides augmente la sensation de poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale...) de la personne : poids augmenté ou diminué d'environ 10%. La grande vitesse acquise associée la grande différence de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) des déplacements peut endommager l'oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans...) .)

De plus, les ascenseurs modernes peuvent se passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) de « local machinerie » (moteur de traction et armoire de commande situés en gaine). De technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) récente, ils se nomment Gen II pour Otis, Monospace (Un monospace, aussi appelé monovolume, mini-fourgonnette (Canada francophone) ou MPV (Multi Purpose Vehicle: véhicule multi-usage), était, au départ, un véhicule automobile ne comportant qu'un seul...) chez Kone, Isis chez Thyssen, Smart (Smart est une société allemande et une marque du groupe DaimlerChrysler créée en 1996 avec l'aide de Swatch Group. Elle construit des voitures de la gamme petite citadine. Les Smarts sont produites dans l'usine de Hambach en France.) chez Schindler.

Principaux éléments

Un ascenseur se compose d'une cabine qui se translate dans une cage ou gaine (aussi appelée trémie) généralement verticale. Cette cabine est supportée dans une structure parallélépipède (En géométrie dans l'espace, les parallélépipèdes sont des hexaèdres dont les six faces sont des parallélogrammes.) appelée étrier, ou arcade, permettant le guidage et le support de la cabine. Le guidage de la cabine est réalisé par différents éléments :

  1. Une partie fixe : les 2 guides, sont situés le long de la course de la cabine, de part et d'autre de la cabine. Ces guides ont habituellement une forme de T, bien que des guides ronds furent utilisés. Un ascenseur classique à câble et treuil se déplace le long de guides verticaux dont l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le...) sur la verticale est inférieure à 15°. Le frein-parachute est un système de sécurité où des mâchoires disposées sur la cabine saisissent les guides pour s'immobiliser.
  2. Une partie mobile : les coulisseaux sont situés à chaque coin de l'étrier, et sont en appui sur les guides. Durant le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la...) de la cabine, ceux-ci glissent sur les guides.

Motorisation

  • Les ascenseurs hydrauliques sont mus par un compresseur oléoélectrique (pompe) situé dans une centrale (réservoir d'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau, mais, est cependant plus...) de grandes capacités) qui comprime l'huile dans un vérin (Un vérin est un tube cylindrique (le cylindre) dans lequel une pièce mobile (le piston) sépare le volume du cylindre en deux chambres isolées l'une de...) , qui peut être télescopique situé en gaine. Ce vérin peut, par ailleurs, déplacer verticalement une poulie de mouflage, afin de multiplier la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui...) transportée et la distance parcourue au détriment il est vrai de la vitesse (par ex : le vérin monte de 1 m, la cabine de 2 m).
  • Les ascenseurs électriques à adhérence sont mus par des poulies entraînées par des motoréducteurs électriques. Ceux -ci se trouvent en extrémité haute, ou basse de la gaine (dans ce cas, en partie haute sera placé un "local poulies"). L'étrier est suspendu à plusieurs câbles et est contrebalancé par un contrepoids. Ce contrepoids, dont la charge égale à la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à...) de la cabine à vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) et de la demi-charge de la cabine, sert à équilibrer la charge, et à augmenter l'adhérence des câbles sur la poulie. Il permet, par ailleurs de diminuer la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) nécessaire à l'entraînement de la cabine.
  • Les ascenseurs électriques avec treuil à tambour : Le câble fixé à l'étrier s'enroule ou se déroule sur un tambour . L'intérêt de ce système est la suppression du contrepoids ou le remplacement de celui-ci par un modèle plus petit que l'on appelle une torpille que l'on peut placer en dehors de la gaine , ce système permet un gain de place dans la trémie et une augmentation de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) de la cabine, mais les performances s'en trouvent limitées notamment en charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) et en vitesse de déplacement.
  • L'ascenseur est piloté par une armoire de commande qui gère les déplacements de la cabine. Les ascenseurs électriques sont maintenant, pour la plupart, associés à un variateur de vitesse, qui permet un plus grand confort lors des accélérations et décélérations, et un positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein d’un marché...) de la cabine à l'étage indépendant de la charge.
    Ce positionnement précis à l'étage, imposé par la loi SRU pour garantir l'accès aux personnes handicapées à l'échéance 2013, peut cependant être obtenu par un entretien correct des ascenseurs bivitesse non équipés de variateur. Le texte de loi ne rend pas obligatoire l'installation du variateur de vitesse dès lors qu'une précision d'arrêt de ± 20 mm peut être obtenue.
  • Le limiteur de vitesse permet l'enclenchement du frein parachute dans le cas ou la cabine dépasserait une vitesse excessive en descente. Les nouveaux ascenseurs sont aussi protégés contre la vitesse excessive en montée.
  • Traditionnellement, les motoréducteurs étaient utilisés pour la translation des ascenseurs électriques : l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...) du moteur électrique entraîne une vis sans fin liée à une roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) dentée baignant dans l'huile : lorsque l'arbre du moteur fait un tour, la roue avance d'une dent (Une dent est un organe enveloppé d'os, dur, blanchâtre, généralement composé d'une couronne libre et d'une ou plusieurs racines implantées dans la cavité buccale, plus...). Ce système est de plus en plus remplacé par des systèmes dits « gearless » : l'arbre du moteur est en prise directe avec la poulie de traction. Le moteur a donc une vitesse de rotation beaucoup plus faible. L'avantage de ce système est l'amélioration du rendement de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de traction, la suppression de la réserve d'huile (avantage pour l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) et la sécurité incendie) et une plus grande compacité permettant éventuellement la suppression du local machinerie.

Vitesse

Les ascenseurs résidentiels d'immeubles classiques ont des vitesses typiques de 0,6 m/s à 2,5 m/s, soit 2 à 9 km/h.

Au-delà, les ascenseurs ont des vitesses relativement proportionnelles à la hauteur des tours ou gratte-ciels :

3 m/s, soit 1 étage/s (12 km/h) entre 15 et 30 étages

4,5 m/s, soit 1,5 étage/s (16 km/h) entre 30 et 40 étages

6 m/s, soit 1,8 étage/s (22 km/h) entre 40 et 100 étages (Tour Montparnasse 56 étages)

9 m/s, soit 2,7 étage/s (33 km/h) entre 50 et 110 étages (Chicago,Toronto,Tour Q1,Melbourne)

La vitesse ascensionnelle maximale peut atteindre 17 à 18 mètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...), soit 60 km/h, pour les ascenseurs équipant les tours les plus hautes telles que la tour 101 à Taipei, ou celle de la nouvelle tour de Bürj à Dubaï. Mais dans ces cas les cabines doivent être pressurisées, car au-delà de 11 m/s il y a des risques pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.).

L'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse, est bien souvent constante et calibrée autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) de +/- 1 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans...) par seconde carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois un rectangle et un...) (1 m/s2), soit +/- 0,1 G, et d'autant plus durable que la vitesse est importante.

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