Brevet FR2261939A1 — publié le 19750919

L'invention est relative aux mécanismes à verrouillage pour obturer un orifice ménagé dans une paroi ou pour y insérer un objet. Elle 5 t applique plus particulièrement lorsque les manipulations de fermeture et d'ouverture de 11 orifice ou de mise en place et de retrait d'un objet ne peuvent être réalisées que dtun seul côté de la paroi et lorsque 11 orifice est ménagé dans une région de paroi inaccessible à la main dsun opérateur. L'invention concerne non seulement un mécanisme du genre précité mais aussi un appareil pour le manipuler à distance. I1 arrive fréquemment qu'un orifice que lton désire obturer et découvrir à volonté ou dans lequel on doit insérer un objet tel qu t un appareil de mesure ou de contrôle, une source de rayonnement, etc... soit inaccessible pour des raisons de dimensions ou d'encombrement ou encore pour des motifs de sécurité, par exemple stil émet un rayonnement calorifique ou de tout autre nature. Lorsqu'il s'agit simplement d'obturer un orifice inaccessi ble, la solution la plus courante consiste à monter sur la paroi un volet pivotant ou glissant dont on assure le mouvement et le verrouillage à l'aide d'une perche ou d'un dispositif à télécommande. Mais il arrive que des contraintes d'utilisation interdisent de monter un volet à demeure sur la paroi intéressée. I1 existe aussi des dispositifs de télémanipulation très élaborés qui peuvent saisir un organe, le fixer sur la paroi, le verrouiller, etc... mais ils sont évidemment compliqués et coûteux et ne sont guère utilisables qutà poste fixe. Un objet de l'invention est de fournir un mécanisme verrouillable de fermeture d'orifice ou de mise en place d'un objet dans un orifice, qui soit simple, fiable, économique et, si nécessaire, étanche. Un autre objet de l'invention est de fournir un tel mécanisme facilement manipulable à distance. Un autre objet de l'invention est de fournir, pour la manipulation à distance du mécanisme de l'invention, un instrument facilement transportable et de maniement commode et qui n'exige que le concours manuel d t un opérateur. Le mécanisme de l'invention, destiné à obturer un orifice ménagé au travers d'une cloison séparant un premier espace dans lequel et effectuent les manipulations, d'un deuxième espace et/ou destiné à insérer un objet dans ledit orifice, comporte un organe dtin- sertion, jouant le rôle d'obturateur et/ou de porte-objet, introduc tible dans l'orifice à partir du premier espace et conformé pour buter contre une portion de cloison afin d'arrêter le mouvement vers le deuxième espace dudit organe déjà inséré. La cloison est munie, du côté du premier espace et dans la région voisine de l'orifice, d'un organe d'arrêt. L'organe d'insertion comporte en outre une portion mobile dans une direction transversale à l'axe de l'orifice, ladite portion pouvant occuper au moins deux positions, l'une, de verrouillage dans laquelle ladite portion mobile est en prise avec organe d'arrêt de la cloison afin d'interdire le dégagement vers le premier espace de l'organe d'insertion et l'autre, de déverrouillage dans laquelle ladite portion mobile est dégagée de l'organe d'arrêt afin d'autoriser le retrait de l'organe d'insertion. L'organe d'insertion comporte enfin des moyens élastiques pour appliquer à ladite portion mobile une force orientée pour mettre en prise ladite portion mobile avec organe d'arrêt en l'absence de toute sollicitation extérieure. L'instrument de manipulation de l'invention, destiné à la manipulation à distance du mécanisme de l'invention, est constitué par la réunion de deux outils allongés assemblés l'un à l'autre avec possibilité de glissement réciproque dans la direction de leur ion- gueur, l'un étant un outil de préhension dont ltextrémité opératoire est conformée pour saisir par pincement une portion rigide de l'organe d'insertion, l'autre étant un outil de verrouillage dont l'ex- trémité opératoire est conformée pour appliquer à la portion mobile de l'organe d'insertion une action antagoniste à celle de la force appliquée par les moyens élastiques, lorsque lton fait coulisserl'outil de verrouillage vers l'organe d'insertion déjà saisi par l'outil de préhension. L'invention sera mieux comprise et d'autres dispositions inventives apparaitront à la lecture de la description qui suit et qui est relative, à titre d'exemple, à des formes de réalisations préférentielles du mécanisme d'insertion et de l'appareil de manipulation qui font objet de la présente demande.On se réfèrera, au cours de la description, aux figures annexées dont - la fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme de réalisation du mécanisme et d'une partie de l'appareil de manipulation, la demi-coupe supérieure étant relative au mécanisme déverrouillé et la demi-coupe inférieure au mécanisme verrouillé, - la fig. 2 est une coupe longitudinale d'un tronçon de l'instrument de manipulation, - la fig. 3 est une coupe longitudinale d'une autre variante de réalisation du mécanisme de la figure 1 perrrettant une obturation étanche, la demi-coupe supérieure montrant là aussi le mécanisme déverrouillé et la demi-coupe inférieure le wécdrisr.e verrcuillé, - la fig. 4 est une partie de section transversale prise selon le plan a - a de la figure 3. On se réfère d'abord à la figure 1. La cloison 1, dans laquelle est ménagé l'orifice 11 que l'on désire obturer, est munie du côté où s'effectuent les manipulations d'une jupe 12 coaxiale à l'orifice 11. L'extrémité libre de la jupe 12 est limitée par une couronne interne 13. L'organe d'insertion 2, avantageusement en une seule pièce et par exemple, en acier à ressort, est constitué par un bouchon 201 dont l'extrémité pénétrante est cylindro-ogivale et dans lequel est ménagé un alésage 202. Une gorge à section triangulaire 203 est ménagée dans la paroi de l'alésage 202 vers l'extrémité opposée. Le bouchon 201 comporte une embase périphérique 204 dont la face plane 205 est appliquée contre la cloison 1 en position de fermeture.Du pourtour de ltembase 204 partent un nombre déterminé, par exemple trois, de lames élastiques 206 disposées à symétrie de révolution et conformées de telle sorte que, lorsqu'elles sont libres, elles sont orientées selon les génératrices d'un tronc de cône partant de l'embase 204 et ouvert vers l'espace de manipulation. La longueur des lames 206 est telle qu'elles dépassent sensiblement de la jupe 12 lorsque l'embase 204 est appliquée contre la paroi 1. Chaque-lame 206 comporte trois butées venues d'usinage - une butée externe 207 disposée afin que la force élastique de rappel de la lame 206 tende à l'appliquer contre l'extrémité de jupe 12 et contre la couronne 13 quand ltorgane 2 est en place, - une butée interne 208 disposée sur l'autre face de la lame 206 à l'opposé de la butée 207; - une butée terminale 209 constituant l'extrémité libre de la lame 206 et dont la face externe converge dans la direction de l'espace de manipulation vers l'axe déterminé par l'orifice. Ainsi, lorsque l'organe d'insertion 2 est en place, il est arreté dans une direction par la face 205 en regard de la cloison 1 et dans l'autre direction par les butées externes 207 appuyées contre la jupe 12 en regard de la couronne 13. Avant d'aborder le mode opératoire de l'invention, on aborde la description de l'instrument 3 de manipulation à distance en se référant à la figure 1 dans laquelle on voit coopérer l'extrémité opératoire dudit instrument avec l'organe d'insertion 2 et à la figure 2 qui est une coupe longitudinale d'un tronçon d'instrument voisin de l'extrémité opposée. La demi-coupe supérieure de la figure 1 montre l'organe d'insertion 2 et l'instrument 3 en position de déverrouillage et la demi-coupe inférieure les montre en position de verrouillage. Les composants principaux de l'instrument 3 sont une perche cylindrique 31 et un fourreau coulissant tubulaire 32 plus court que la perche 31. L'extrémité côté orifice de la perche 31 est munie d'un manchon cylindrique 311 dont l'alésage 312 admet la partie du corps de l'organe d'insertion 2 disposée derrière l'embase 204 entre les lames élastiques 206. La perche 31 est aussi pourvue d'un noyau cylindrique 313 intérieur au manchon 311 et qui comporte un dispositif de coincement 314 à ressort et billes du genre connu. Les billes s'introduisent dans la gorge 203 pour assurer le positionnement relatif de l'organe d'insertion 2 et de la perche 31 lorsque le corps de l'organe d'insertion est engagé dans le manchon 311. Quant au fourreau 32, il se termine, du côté de l'orifice, par un renflement annulaire 321 d'un d-iamètre un peu inférieur à celui de la surface cylindrique passant par les faces des butées 206 lorsque les butées 207 viennent plaquer contre la jupe 12. Il est en outre muni, à quelque distance du renflement 321, d'un manchon tronconique femelle 322 lié au corps du fourreau 32 par sa petite base et dont la grande base est orientée vers le renflement 321 . La pente des génératrices du cône femelle 322 est approximativement égale à celle de la face externe des butées terminales 209 lorsque les butées externes 206 plaquent contre la jupe 12 et le diamètre de la grande base est un peu supérieur à celui du cercle déterminé par les arêtes périphériques des butées 209 dans la même position.La distance entre le manchon tronconique 322 et le renflement 321 est telle que la grande base du manchon 322 est légèrement écartée de la face d'extrémité de la jupe 12 lorsque le renflement 321, le manchon 311, l'embase 204 et la paroi 1 sont en position relative de butée comme le montre la demi-coupe supérieure de la figure 1. Vers ltextrémité opposée (voir figure 2) la perche 31 comporte deux gorges annulaires 315 et 316 et le fourreau 32 admet par un trou fileté 323 une vis de blocage 324 à large tête. Les positions des gorges 315 et 316 sont telles que, lorsque la vis 324 est engagée dans la gorge 315, la position relative de la perche 31 et du fourreau 32 est celle montrée par la demi-coupe supérieure de la figure 1 alors que, lorsque la vis 324 est engagée dans la gorge 316, ladite position relative est celle montrée par la demi-coupe inférieure. On décrit maintenant le mode opératoire. Pour mettre en place l'organe d'insertion 2 dans l'orifice 11, on s'assure d'abord que la position relative du manchon 32 et de la perche 31 est telle que la vis 324 est engagée dans la gorge 315. Puis on saisit l'orga- ne d'insertion 2 en serrant les lames 206 pour engager à la fois la partie arrière du corps de l'organe 2 dans le manchon 311, où il demeure fixé par le dispositif d'encliquetage 314 coopérant avec la gorge 203 et les butées terminales 209 dans le fond du manchon- tron- conique 322. On saisit alors l'instrument 3 par l'extrémité opposée et on engage l'organe 2 dans la jupe 12 puis dans l'orifice 11. La position relative des éléments du mécanisme est, à ce moment, celle montrée par la demi-coupe supérieure de la figure 1. On dévisse ensuite la vis 324 et lton fait coulisser le fourreau 32 sur la perche 31 jusqu t à ce que l'on puisse engager la vis 324 dans la gorge 316. Les butées 209 sont alors libérées et, si les différents éléments sont correctement positionnés, leur disposition est celle de la demicoupe inférieure de la figure 1 . Les butées 207 plaquent contre la jupe 12 en interdisant le dégagement de organe 2. Il suffit alors de tirer sur la perche 31. Le dispositif d'encliquetage 314 s'efface et la perche est libérée. On remarquera que, grâce au renflement annulaire 321, il est possible d'opérer correctement même si la visibilité dans la jupe 12 est nulle. Au cas où ltorgane 2 ne serait pas inséré à fond, la course des butées externes 207 serait limitée parla couronne 13 et il serait impossible de faire coulisser l'instrument 3 car le renfle- ment annulaire 321 buterait contre les butées internes 208. L'opéra teur devrait alors pousser sur la perche 31 pour parfaire la mise en place du corps d'insertion. Le processus d'extraction de ltorgane 2 ne sera pas décrit car il se déduit avec évidence des explications qui précèdent. Les figures 3 et 4 sont relatives à une forme de réalisation plus élaborée permettant d'assurer une obturation absolument étanche. L'orifice de la paroi comporte ici un filetage femelle 14 avec lequel coopère un filetage mâle 211 ménagé autour du corps 201 du bouchon ou organe d'insertion. Celui-ci est en alliage ferro-magnétique. L'alésage 202 se prolonge vers l'arrière du bouchon par un trou 214 de section carrée. Le noyau cylindrique 313 de la figure 1 fait place à un noyau 315 de section carrée comme l'indiquent les diagonales tracées sur la figure 3. L'extrémité de la perche 31 agit donc comme clé de serrage. -Le dispositif d'en cliquetage 314 est supprimé et remplacé par un aimant permanent 316 en forme de plaquette alésée. Le bouchon 2 est ainsi maintenu par attraction lorsqu'il est engagé dans l'alésage 312. L'étanchéité de la fermeture lorsque l'organe 2 est vissé à fond est assurée par un joint annulaire 212 serti autour de la base du filetage 14. Quant à la couronne intérieure de butée de la figure :1, elle est remplacée par des clabots 317 solidaires de la partie arrière de la paroi interne de la jupe 12 et qui empêchent le dévissage de l'organe 2 lorsque les butées 209 sont libérées du manchon 322, les butées externes 207 venant alors s'insérer entre lesdits clabots. Les manipulations de mise en place et d'extraction du dispositif des figures 3 et 4 sont pratiquement identiques à celles du dispositif de la figure 1, à ceci près que lorsque le filetage 211 du bouchon est présenté devant l'orifice fileté 14, l'insertion est assurée par rotation de l'instrument 3. Si l'opérateur constate qu'il ne peut dégager l'instrument 3 parce que les butées 207 butent contre les sommets des clabots 317 et gênent le retrait du renflement 321, il lui suffit de visser ou de dévisser légèrement l'organe 2 jusqu'à ce que les butées 207 s'engagent entre les clabots 317. Les dispositions qui ont été décrites jusqu'ici en référence aux figures 1 à 4 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes, mo difications ou adjonctions tout en demeurant dans le cadre de la dé finition générale de l'invention. C'est ainsi que l'on peut loger dans le corps de l'organe d'insertion tout objet ou petit appareil en vue d'opérer un contrôle ou une mesure, ou d'autres opérations, dans Itespace opposé à l'espace de manipulation. il peut s'agir, par exemple, d'un capteur de température ou de rayonnement ou encore dtune source due rayons gamma. Les moyens à ajouter sont classiques pour tout homme de l'art, comme par exemple ceux relatifs aux connexions électriques et il est inutile de les décrire ici. Une application intéressante des dispositions décrites plus haut concerne certaines opérations de maintenance des turboréacteurs. La paroi 1, par exemple, peut en effet faire partie d'une pièce support centrée dans le tourillon arrière de l'arbre de turbine. L'orifice Il de cette paroi permet d'introduire dans la zo- ne axiale du moteur un émetteur de rayons gamma utilisé pour effectuer une radiographie de contrôle des parties chaudes du moteur des pellicules photographiques sensibles étant disposées à l'extérieur du moteur. Lorsque le moteur est en fonctionnement, il est nécessaire que la paroi 1 soit étanche aux écoulements d'air ou d'huile et lto- rifice il est alors obturé efficacement par le bouchon 201, posé à distance au moyen de l'instrument de manipulation décrit plus haut. On peut noter qu'an fonctionnement, la force centrifuge ajoute son effet à l'élasticité des lames de butée, pour écarter celles-ci dans leur position de verrouillage. En ce qui concerne la disposition des lames élastiques et des butées, on a dans les descriptions qui précèdent supposé une symétrie de révolution. Cette disposition, quoique bénéfique, n'est pas indispensable et on peut même , à la rigueur, se contenter d'utiliser un seul système à butées. Par ailleurs, les lames 206 peuvent être rigides, l'effort d'application des butées 207 vers la jupe 12 pouvant être produit, par exemple, par des ressorts deflexion ou de tension constituant des pivots aux points d'articulation des lames 206 et de l'embase 204. Quant à l'instrument 3 de manipulation, il a été décrit comme constitué par l'association d'un outil de préhension 31 en forme de perche et d'un outil de verrouillage 32 en forme de fourreau coulissant sur la perche. Cette disposition à symétrie de révolution autour d'un axe longitudinal est évidemment très favorable du point de vue de la rigidité pour un poids donné et elle est en outre parfaitement adaptée au cas où les organes élastiques de butée sont eux mêmes à symétrie de révolution. Mais elle n'est pas obligatoire et les deux outils peuvent par exemple être formés de deux barres portant les organes nécessaires et pouvant glisser l'un contre l'autre. REVENDIEATIONS 1. Mécanisme d'obturation d'un orifice ménagé au travers d'une cloison séparant un premier espace de manipulation d'un deuxième espace et/ou d'insertion d'un objet dans ledit orifice, ledit mécanisme comportant un organe d'insertion jouant le rôle d'obturateur et/ou de porte-objet introductible dans l'orifice à partir du premier espace, ladite cloison étant porteuse, du côté du premier es pace et dans une région de cloison voisine de l'orifice, d'un organe d'arrêt, ledit mécanisme étant caractérisé en ce quel'organe d'insertion comporte au moins une portion mobile par rapport audit orga ne dans une direction transversale à l t axe de l'orifice entre deux positions, l'une, de verrouillage, dans laquelle ladite portion mo- bile est en prise avec ltorgane d'arrêt de la cloison pour interdire le dégagement de ltorgane d'insertion vers le premier espace et l'autre, de déverrouillage, dans laquelle ladite portion mobile estdé- gagée de l'organe d'arrêt et en ce que ledit organe d'insertion comporte des moyens élastiques appliquant à ladite portion mobile une force orientée pour mettre en prise, lorsque ltorgane dtinsartion est convenablement logé dans l'orifice, ladite portion mobile avec ltor- gane d'arrêt sans intervention d'une sollicitation extérieure. 2. Mécanisme d'obturation ou d'insertion selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe d'insertion est conformé pour comporter une portion butant contre une portion de cloison pour limiter le mouvement dudit organe d'insertion vers le deuxième espace. 3. Mécanisme d'obturation ou d'insertion selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'orifice est fileté sur au moins une partie de l'épaisseur de la paroi et an ce que l'organe d'insertion comporte un corps fileté coopérant avec le filetage de l'orifice pour assurer la mise en place de l'organe d'insertion par vissage. 4. Mécanisme d'obturation ou d'insertion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion mobile de l'organe d'insertion est munie, pour la mettre en prise avec l'organe d'arrêt, d'au moins une butée coopérant dans la position de verrouillage avec une surface de butée de ltorgane d'arrêt pour interdire le dégagement de l'organe d'insertion. 5. Mécanisme d'obturation ou d'insertion selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion mobile de l'organe d'in sertion est munie, pour la mettre en prise avec l'organe d'arrêt, d'au moins une butée coopérant dans la position de verrouillage avec une surface de butée de l'organe d'arrêt pour interdire la rotation de l'organe d'insertion et par conséquent son dégagement. 6. Mécanisme d'obturation ou d'insertion selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques de mise en prise de la portion mobile de l'organe d'insertion avec l'organe d'arrêt sont constitués par au moins une lame élastique de flexion portant au moins une butée sur une face opposée à l'axe de l'orifice et conformée de telle sorte qu'elle exerce une force centrifuge sur ladite butée pour l'appliquer contre la surface de butée de organe d'arrêt. 7. Instrument de manipulation de l'organe d'insertion d'un mécanisme d'obturation ou d'insertion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu il comprend deux outils à manches en forme de tige ou barre, lesdits manches étatt assemblés l'un contre'l'autre avec liberté de glissement, un premier outil pour la préhension. de l'organe d'insertion comportant une extrémité opératoire de forme complémentaire d'une portion dudit organe et un deuxième outil pour le verrouillage et le déverrouillage dudit organe d'insertion comportant une extrémité opératoire conformée pour dégager de l'organe d'arrêt, lorsqu t on exerce une poussée sur ledit deuxième outil, la portion mobile de organe d'insertion, celui-ci étant saisi par le premier outil. 6. Instrument selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité opératoire du premier outil comporte des moyens de fixation de l'organe de préhension dégageables par traction. 9. Instrument selon la revendication 7 ou la revendication 8, pour la manipulation d'un organe d'insertion d'un mécanisme seolon la revendication 6, caractérisé en ce que le manche du premier outil est une perche cylindrique et le manche du deuxième outil un fourreau dans lequel ladite perche est insérée avec liberté de coulissement. 10. Dispositif pour obturer un orifice ménagé au travers d'une cloison ou pour insérer un objet dans ledit orifice, caractérisé en ce qu il comprend un mécanisme d'obturation ou d'insertion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et un instrument de manipulation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9. 11,. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le mécanisme d'obturation ou d'insertion et l'instrument de manipulation sont munis de moyens de butée interdisant le retrait de l'instrument lorsque le mécanisme n'est pas convenahlement verrouillé.