Ascenseur - Définition

Technique

Treuil : Motoréducteur, poulie à adhérence, frein. Les repères jaunes sur les câbles correspondent aux niveaux.

Un contrôleur d'ascenseur dernière génération OTIS MCS 220-OVF10.

Partie inférieure de la cabine : rail de guidage, on distingue l'étrier du frein parachute (son patin viendra se presser sur le rail en cas d'accélération anormale de la cabine en descente) au dessus du coulisseau.

Limiteur de vitesse (à droite) et sélecteur d'étage électromécanique de marque Schindler

Les dimensions et la construction des ascenseurs permettent l'accès sécurisé des personnes. L'ascenseur est relié à un centre de contrôle à distance. Les personnes dans la cabine disposent d'un téléphone intérieur pour la communication orale. Le centre de contrôle a un réseau informatique véhiculant certaines informations issues des capteurs du système de l'ascenseur, le reste est stocké sur place dans le dispositif de commande 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 verticale. La batterie comporte actuellement une seule cabine comme véhicule par dispositif ascensionnel. Il comporte très rarement 2 cabines jumelles 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 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 établit une fluidification du trafic du système composé par toutes les cabines. Les journaux des jours passés permettent d'établir dans le système informatique des probabilités de fréquentation selon le jour et l'heure actuelle et ces probabilités sont utilisées par processus intégré à la logique de commande des trajets des différentes cabines.

Un ascenseur classique actuel est à câble et treuil 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 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.
Quelques systèmes sont équipés de vis sans fin reliées à la cabine qui ne risque jamais de chute.

Le moteur des ascenseurs modernes est contrôlé par un variateur de fréquence, qui joue sur la fréquence du courant d'alimentation et jauge 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 de la personne : poids augmenté ou diminué d'environ 10%. La grande vitesse acquise associée la grande différence de hauteur des déplacements peut endommager l'oreille .)

De plus, les ascenseurs modernes peuvent se passer de « local machinerie » (moteur de traction et armoire de commande situés en gaine). De technologie récente, ils se nomment Gen II pour Otis, Monospace chez Kone, Isis chez Thyssen, Smart 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 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 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 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 de grandes capacités) qui comprime l'huile dans un vérin , qui peut être télescopique situé en gaine. Ce vérin peut, par ailleurs, déplacer verticalement une poulie de mouflage, afin de multiplier la charge 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 de la cabine à vide 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 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 de la cabine, mais les performances s'en trouvent limitées notamment en charge utile 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 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 du moteur électrique entraîne une vis sans fin liée à une roue dentée baignant dans l'huile : lorsque l'arbre du moteur fait un tour, la roue avance d'une dent. 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 de traction, la suppression de la réserve d'huile (avantage pour l'environnement 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, 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.

L'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse, est bien souvent constante et calibrée autour de +/- 1 mètre par seconde carré (1 m/s2), soit +/- 0,1 G, et d'autant plus durable que la vitesse est importante.