Brevet FR2137703A1 — publié le 19721229

.1 2137703 * - La présente invention a pour objet une structure capable de se i-îz lucer le long de chemins à profil courbe tels que les pipelines, etc ... et de supporter des moyens capables d'effectuer différentes opérations. La présente irr.ur.-tion a pour objet un chariot auto-propulsé qui peut être utilisé par exc-r.ple 5 pour contrôler les soudures des joints de pipelines. Un tel contrôle peut être effectué au moyen de radiographies gaimria (avec une source de rayons ) ou de radiographies (avec une source de rayons X) avec une source centrale, la stabilité du chariot étant automatiquement contrôlée. Le contrôle des soudures du pipeline en construction à terre ou irrer-10 gé (sea-line), peut s'effectuer à la fois de l'intérieur* et de l'extérieur. Dans le premier cas, quand le contrôle de la soudure s'effectue par 1'extérieur du tube, la radiographie du joint s'effectue partiellement par expositions-successives, avec des résultats médiocres et des longs temps d'exécution et ave; le risque d'irradier des opérateurs. 15 Des résultats plus avantageux sont obtenus dans le second cas avec la radiographie panoramique, dans laquelle la source de radiations est placée à l'intérieur du tube et placée suivant son, axe, de telle manière que la source .• ' ' " - - irradie de manière normale toute la soudure sur laquelle se trouve placé extérieurement le film. 20 On connaît différents types de chariots pour introduire des sources de radiations dans les tubes, les plus simples étant constituiis1 far des chariots auto-propulsés alimentés par un câble, mais ceux-ci sont employés.ssuie-liient sur de courtes distancés. Les plus élaborés sont auto-propulsés ex alirer.-tés par batterie, ce qui permet d'opérer dans-des pipelines de quelques 25 mètres de longueur. Le systeme de contrôle qui permet le positionnement eu ch=-riot auto propulseur et par suite des sources sous la soudure, est réalisé au moyen de dispositifs mécaniques du type à palpage, c'est-à-dire constitué d'ur palpeur qui, en coulissant le long de la paroi intérieure du tube, palpe la ruguosité de la soudure et arrête alors le chariot ; ensuite démarre l'étape 30 d'exposition aux rayons, ou utilisant des systèmes plus .compliqués du typs électronique qui. gpn-t. contrôlés au rrioyen de faibles sources de-rayons placé :-s à l'extérieur du tube à une distance prédéterminée du joint à examiner. Le principal inconvénient des: dispositifs connus selon la technique antérieure vient du système de guidage automaticue du chariot à l'intérieur 35 du tube qui est normalement réalisé au moyen de systèmes du type pendulaire bad original 72 16672 2137703 ou avec des chariots à six roues, trois frontales et trois à l'arriéré, r.crrs-lement disposées à 120°C. Dans le premier cas le chariot est "constitué par trois roues dont deux sont des roues arrière motrices et la troisième une roue ~avant direc-5 tionnelle. La stabilité du chariot est assurée au moyen d'un dispositif"à pendule, qui, au moyen d'engrenages, contrôle de temps en temps la position du chariot par rapport a un plan horizontal en agissant sur la roue avant directionnelle. Ce système a l'inconvénient de ne pas avoir le même rayon de bracuage 10 suivant qu'il se déplace en avant ou en arrière,, en sorte qu'il n'est pas possible de fonctionner indifféremment en mouvement avant ou arrière, car au cours de cette dernière opération, le chariot risque de se renverser, en particulier dans des sections de tube tortueuses. De plus, ce système a l'inconvénient notable de n'être pas stable sur 15 le fond du tube, mais d'osciller autour de la position horizontale, particulièrement dans le cas d'un tube de grand diamètre dans lequel la faible longueur de circonférence sur laquelle repose la" roue motrice, peut être considérée comme une ligne droite et non un arc de circonférence ; comme le dispositif mécanique agit toujours avec un retard dû au. frottement des organes couplés, il 20 résulte que le chariot est animé" d'un mouvement de pendule autour de la position horizontale. ' Un autre système, réalisé par le demandeur et qui, au moyen"de leviers, contrôle la position du chariot par rapport au plan horizontal, en agissant sur un couple de roues avant directionnelles, procure des avantages notables 25 par rapport aux dispositifs du type décrit et une aptitude à l'auto-réglage cui ne peut être obtenu par les dispositifs de l'art antérieur. Mais ces dispositifs présentent aussi les mêmes inconvénients. Un mode de réalisation utilisant six roues peut fonctionner indifféremment à la fois en mouvement avant et arrière, mais il a l'inconvénient de nécessiter des mécaniques très complexes : trois 30 roues motrices indépendantes à 120°, un système pendulaire qui maintient le détecteur de contrôle en position dirigée vers le haut et, par suite, des dispositifs de rotation électro-mécaniques. De plus, il présenté l'inconvénient sérieux que les roues motrices ne sont- • pa& 'chargées .. bad original 72 16672 3 2137703 Ceci est équivalent, du point de vue de l'autonomie, de l'usure.ce la résistance du chariot, à un chariot plus lourd que son poids réel. Tous ces inconvénients des chariots auto-propulsés sont éliminés par la présente invention qui réalise un appareil pour introduire des sources d'irradiation à l:ir.-5 térieur des pipelines, appareil qui n'est soumis à des oscillations d'aucune sorte et ne nécessite pas de montage élastique des roues. L'appareil est constitué d'un corps porteur, à la partie arrière duquel sont montées deux roues motrices commandées par un moteur à engrenages, alimenté en courant continu ; selon une des caractéristiques de l'invention, 10 les roues sont rendues auto-réglables au moyen d'une série de galets-pneus montés sur roulements et placés à la périphérie des roues. En avant sont montées deux autres roues d'un type analogue aux précédentes qui peuvent"être rendues motrices ou non de manière indépendante ou par des organes de transmission du type à courroie ou à chaîne. Les roues sont 15 rigidement couplées deux par deux entre elles et par suite, tournent en synchronisme. Dans le cas où également les roues avant sont prévues motrices, c'est-à-dire dans le cas des pipelines de pente appréciable, les quatre roues restent rigidement associées par paires entre elles si les mouvements des roues 20 s'effectuent par des moyens de transmission tandis qu'elles ne sont pas rigidement associées par paires si elles sont entraînées par des moteurs indépendants . A la figure 1, on représente à titre d'exemple, une vue générale d^un chariot auto-propulsé selon l'invention. 25 Le système de guidage du chariot est réalisé très simplement au rnoyer. des dites roues à réglage automatique qui permettent au chariot d'avoir dans les deux sens de mouvement, le même rayon de braquage et aussi, ces roues n'or.t pas de limitation en ce qui concerne le rayon minimum le plus petit possible si ce n'est celle due à la pente du chariot. 30 La roue utilisée selon l'invention est représentée en vue générale à la figure 2. En se référant aux figures 1 et 2 : la référence 1 représente le groupe moteur à engrenage, la référence 2 les roues motrices auto-réglables, la référence 3 les roues directionnelles 35 auto-réglables, la référence 4 le corps ou structure de support, 5 et 6 représentent .respectivement , seulement dans le cas où le dispositif est utilisé 72 16672 2137703 pour effectuer des recherches radiographiques, les supports d'isotopes de tête et, dans le cas présent, un container pour les dispositifs électroniques ; la référence 7 représente des éléments périphériques (ou galets) capables de tourner autour de l'axe orthogonal ou sensiblement orthogonal à l'axe de rot=-5 tion des roues ; 8 et 9 montrent des sections de la roue. Pratiquement le dispositif de l'invention comprend.un corps généralement capable de supporter et de transférer n'importe quel matériel. Comme mentionné ci-dessus, ce matériel peut être constitué par des équipements de différentes natures, par exemple, des équipements pour effectuer 10 les recherches par irradiation des tubes le long desquels le dispositif se déplace, de même qu'aussi du matériel d'autre nature, par exemple celui nécessaire pour inspecter, nettoyer, vernir ou traiter de toute autre manière le tube lui-même. En dehors du corps, le dispositif qui réalise le mouvement au moyen 15 des roues, comporte aussi des moyens pour faire fonctionner ces roues et de plus, des moyens permettant de changer de direction le long du chemin de passage. Le mouvement peut aussi être inversé. Finalement le dispositif de l'invention peut être adapté de manière 20 appropriée à n'importe quel but ou finalité. On peut lui faire suivre un profil courbe en conservant une position donnée, c'est-à-dire en évitant un mouvement de tirebouchonnage. Ce type de réglage réalisé par la seule action de la gravité, est obtenu pour la réalisation particulière d'éléments qui permettent le mouvement c'est-à-dire la roue 25 ou les roues. La roue est munie sensiblement sur son profil extérieur (de roulage) d'éléments périphériques, en rotation libre, soùs l'action de la gravité, autour d'axes orthogonaux ou sensiblement orthogonaux à l'axe de rotation de la roue. 30 Dans une telle réalisation, tandis que la roue permet le mouvement avant ou arrière, les éléments périphériques (ci-après appelés galets) peuvent tourner librement autour d'axes orthogonaux à l'axe de la roue, ce qui leur permet des translations qui, par gravité, amènent l'ajustement automatique du dispositif. 72 16672 5 2137703 Les roues selon l'invention peuvent être constituées en tout r.atoiiau, logiquement en tenant compte de leur fonction (par exemple, adhésion, etc ... poids à transporter, etc ...) ou en toute combinaison de matériaux dans le cas où l'on utilise différents matériaux pour les différents éléments constitutifs 5 de la structure, et finalement du coût des matériaux utilisés. Par suite on peut prévoir une roue métallique recouverte de caoutchouc sur la périphérie de laquelle est insérée, non en porte à faux, une série de galets métalliques montés sur roulements et recouverts de caoutchouc. Par suite les galets comme on l'a déjà dit, peuvent tourner librement 10 orthogonalement par rapport à l'axe de rotation de la roue, empêchant ainsi la roue de dévier d'un chemin rectiligne. Les roues décrites ici à titre d'exem- ~■ pie non limitatif, ont 4 galets insérés et disposés symétriquement à 90°, "mais leur nombre peut être augmenté ou diminué à volonté ainsi que les dimensions des galets. 15 Les galets peuvent être aussi montés en porte à faux (à l'extérieur- de la roue) au moyen d'un système de réglage qui permet aux galets de s'appuyer périodiquement sur la surface de glissement de manière à relever la roue. Cependant ce système s'avère plus coûteux, il éoit être réglé pour chaque diamètre du tube et fait baJ.loter le chariot chaque fois que les galets 20 supportent la roue. Dans le premier cas, au contraire, le profil de la roue reste parfaitement uniforme du fait que le galet suit fidèlement la forme et la continuité de la surface de roulement et, par suite, le chariot n'est soumis à aucune secousse et de plus il est plus facile à construire. Le principe de fonctionnement du système auto-réglable est le sui-25 vant : les roues sus-mentionnées sont associées par paire rigidement sur un arbre, de manière que les galets qui y sont insérés soient en phase. Les roues s'appuient périodiquement sur ces galets et ont à ces ir.o-ments deux autres degrés de liberté qui s'ajoutent à celui du roulement. Par suite, les roues avant tournant dans la direction du mouvement deviennent 30 périodiquement libres de se déplacer axialement quand le système est soumis à des forces perturbatrices de déplacement dans une direction normale au mouvement . Les roues motrices agissent comme si elles étaient associées rigidement par paires sur un arbre moteur unique. 35 Les forces qui impriment aux roues, et par suite au chariot, le mou vement de translation, résultent du poids même du chariot quand celui-ci s'écarte de la ligne horizontale et tend à remonter sur la paroi du tube. Par 72 16672 6 2137703 suite, chaque fois que le chariot mobile- tend à sortir de la ligne horizontale. une force est engendrée qui, en agissant sur les galets des roues, amène les roues elles-mêmes à subir une translation qui ramène le chariot au fond du tube. 5 Par suite, les roues ainsi réalisées, accomplissent un mouvement de rotation dans la direction de déplacement du chariot, et,, par l'action des galets, peuvent effectuer également une translation cyclique par un mouvement de direction perpendiculaire au déplacement du chariot. La fréquence d'intervention de-Ua translation par tour de roue est déterminée seulement par le 10 nombre de galets logés sur la roue, plus le nombre de galets est grand, meilleur sera l'auto-réglage de la roue. Avec ce système de roues, le chariot réalisé peut surmonter dans les deux directions de mouvement, en avant et en arrière, n'importe quel degré de courbure du pipeline et dans le sens rectiligne de ce parcours avec un mouvement tout à fait rectiligne, sans soubresauts ni oscilla-15 tions. Ceci est dû au fait que le chariot est supporté par 4 roues qui ne s'appuient pas sur le fond du tube, mais sur les deux parois inclinées de celui-ci, en sorte qu'il se réalise un effet d'amplification de la force de translation du système. En fait, en appuyant les quatre roues du chariot sur les parois cour— 20 bes du pipeline, une légère déviation du chariot par rapport à la position horizontale crée une force de translation notable qui ramène le chariot en équilibre » De plus, dans un système a quatre roues, comme aucune des roues ne se déplace sur le fond, mais seulement sur les parois latérales du pipeline, 25 on a l'avantage supplémentaire provenant de la difficulté pour le chariot d'être arrêté par des matériaux qui se trouveraient accidentellement dans le tube. Pour la construction de la roue, on peut suivre n'importe quelle technique, telle que par exemple, une construction en secteurs ou par multicompo-sants, etc ... Comme mentionné, il est important que dans le montage, les 30 galets soient en phase entre eux. Leur nombre n'est pas critique étant donné qu'il est logique que plus il y a de galets, plus grandes sont les possibilités d'auto-ajustement, le nombre de galets dans certaines limites est aussi fonction de-leur" dimension, puisque plus les galets sont longs, moins il est nécessaire d'en accroître 35 le nombre. bad original 72 16672 7 2137703 A la fois la longueur et le nombre des galets peuvent être fonction de la vitesse à laquelle doit fonctionner le chariot. On a décrit un type de chariot particulier auto-réglable, dont le mouvement est réalisé au moyen de roues munies d'éléments périphériques, espa- 5 bles de tourner autour d'axes sensiblement orthogonaux à ceux de rotation ces roues, qui assurent le réglage automatique. La présenteinvention utilise lt? même principe également dans le cas où l'organe qui assure le mouvement du dispositif est constitué par une ou plusieurs chenilles ayant des éléments périphériques (galets) qui tournent autour d'axes orthogonaux à l'axe de rotation 10 de la ou des chenilles. Ils peuvent aussi être orientables par rotation autour d'un pivot de manière à permettre le support de la chenille elle-même suivant le rayon du pipeline, c'est-à-dire de telle manière qu'il (le support) devienne normal à la courbure. 15 L'invention sera mieux illustrée en se référant aux figures 3 et 4 données à titre non limitatif et dans lesquelles : la référence 10 représente la chenille qui peut' être de n'importe quel type, la référence 11 représente le galet auto-réglable, la référence 12 représente une chenille du type orientable. 20 Les autres parties du dispositif sont référencées comme aux figures 1 et 2. En pratique, le dispositif de l'invention comprend un corps ou généralement une structure capable de supporter et de transporter n'importe quel matériel comme décrit ci-dessus. 25 , A côté du corps, le dispositif qui réalise le mouvement au moyen de chenilles comporte aussi des moyens capables d'actionner ces chenilles et de plus des moyens capables de les faire changer de direction le long de la trajectoire. Le mouvement peut également être inversé. 30 Le système à chenilles bien qu'il soit structurellement moins économi que que les roues, a cependant le grand avantage de remonter des pentes notables et à la limite, on peut le faire grimper presque verticalement en montant une ou plusieurs roues élastiquement aux parties supérieures. De plus, la chenille permet de surmonter des obstacles ayant de grandes dimensions. Finale- 35 ment, le dispositif de l'invention peut logiquement s'adapter de manière appropriée à n'importe quel but ou finalité et sans limitation quant aux matériaux utilisée pour la construction du dispositif. 72 16672 2137703 REVENDICATIONS 1. Dispositif auto-réglable capable de se déplacer le long de profils courbes tels que ceux de pipelines, comprenant des structures supports pour n'importe quel système et capable de transporter n'importe quel matériel et des moyens pour imprimer un mouvement directionnel et/ou un mouvement avant 5 ou arrière par des moyens d'inversion "du mouvement lui-même, caractérisé en ce que la ou les roues sur la périphérie extérieure de roulage, présentent des éléments périphériques ou galets aptes à tourner librement autour d'axes ortho gonaux ou sensiblement orthogonaux aux axes de rotation de la roue elle-même, permettant par l'action de la gravité de réaliser l'auto-réglage du dispositif 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues, si elles sont par paires,-ont leurs galets en phase. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les roues et les galets sont constitués en matériaux identiques ou différents choisis parmi les métaux ou leurs alliages et les élastomères 15 ou matériaux synthétiques, présentant des propriétés élastomériques. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la propulsion s'effectue au moyen d'une ou plusieurs chenilles munies d'éléments , . , . . sur çux-mêmes peripheriques qui tournent/ sensiblement dans une direction orthogonale a l'axe de rotation de la ou des chenilles, assurant de cette manière l'auto- 20 ajustement du dispositif par gravité.