Brevet FR2389825A1 — publié le 19781201

La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'effectuer automatiquement ou semi-automatiquement les traitements les plus variés (martelage, grenaillage, brossage, sablage, peinture, métallisation, etc) à l'intérieur d'un conduit, notamment un conduit de grande section. Plus spécifiquement, l'invention concerne un dispositif formant à la fois le support et le moyen d'actionnement d'outils spécifiques, connusen soi, adaptoepour le traitement particulier que lton désire faire subir au conduit. Jusqu'a présent, les traitements des surfaces internes des conduits ont été effectués manuellement par un grand nom- bre d'ouvriers disposant d'outils portatifs plus ou moins efficaches, le plus souvent des outils de frappe(tels que des marteaux à aiguillesssdes dispositifs de sablage)ou encore des pistolets à peinture. Dans de telles circonstances, les colts de main-d'oeuvre sont élevés en raison d'une automatisation insuffisante.D'autre part, dans des cas particuliers de conduits non horizontaux, comme par exemple les grandes tuyauteries de circulation d'eau dans les installations hydro-électriques edifiées sur des sites montagneux, les conditions de travail deviennent très difficiles,simplement par le fait que les ouvriers ne peuvent pas travailler à l'intérieur de telles tuyauteries sans précautions particulières. La présente invention apporte une solution satisfaisante à tous ces problèmes par un degré d'automatisation élevé réduisant au minimum l'intervention humaine et notamment les effectifs de main-d'oeuvre et aussi par le fait que le dispositif conforme au principe de l'invention peut se déplacer de manière pratiquement auto nome à l'intérieur de conduits, qeDS qB soit l'inclinaison de ce dernier. Dans cet esprit, l'invention concerne un dispositif de traitement de la surface interne d'un conduit, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot mobile se déplaçant longitudinalement à l'intérieur dudit conduit et portant au moins un bras porte-outils rotatif télescopique, positionné sur ledit chariot pour pivoter dans des plans successifs, sensiblement confondus avec des sections transversales droites dudit conduit, au fur et à mesure de la progression dudit chariot dans ledit conduit. Avantageusement, certaines des dimensions du - chariot sont réglables. Ainsi, ledit chariot étant pourvu de galets de roulement pour se déplacer à l'intérieur du conduit, il peut comporter des montants prolongateurs amovibles, interchangeables avec des montants de longueurs différentes, intercalés entre lesdits galets de roulement et le reste de la structure du chariot. Ceci permet de réaliser un positionnement du centre de rotation du bras porte-outils pour l'amener àpproximativement en coîcidence avec la ligne axiale longitudinale dudit conduit. En outre, une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que le bras porte-outils télescopique précité porte à son extrémité un organe palpeur et qutil comporte en outre un système d'asservissement de l'élongation du bras porte-outils dont la grandeur réglante de consignes est une force d'appui prédéterminée de cet organe palpeur sur la surface interne du conduit. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un dispositif de traitement de la surface interne d'un conduit, conforme au principe de l'invention, donnéeuniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe partielle, menée avec arrachements suivant la coupe I-I de la figure 2, d'un dispositif selon ltinvention représenté en;po- sition de travail à 11 intérieur d'un conduit de grand diamètre;; - la figure 2 est une vue schématique,suivant la flèche II de la figure I, du même dispositif, sans les outils; et - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une réalisation technologique actuellement préférée d'une partie d'un dispositif selon l'invention. En se reportant notamment aux figure 1 et 2, le dispositif Il de traitement de la surface interne du conduit 12 comprend essentiellement un chariot mobile 13 muni dergalets de roulement 14 pour pouvoir se déplacer longitudinalement à l'intérieur du conduit 12. Ce chariot 13 sert de support à trois bras porte-outils 15, télescopiques, régulièrement répar tis radialement à 1200 autour d'un moyeu commun 16 pour pouvoir tourner par rapport au chariot grace à des roulements 17. Les bras 15 sont donc positionnés sur ledit chariot pour pivoter dans des plans successifs approximativement confondus avec des sections transversales droites du conduit; ceci bien entendu au fur et à mesure de la progression du chariot 13 à l'intérieur du conduit 12.D'autre part, pour permettre au dispositif de fonctionner dans de bonnes conditions, le chariot est muni de montants prolongateurs 20, amovibles, avan- tageusement intercalés entre les galets de roulement 14 et le reste de la structure du chariot 13. Ces montants sont interchangeables avec d'autres montants de longueurs différentes et on choisit une longueur convenable en fonction du diamètre du conduit, pour amener l'axe de rotation des bras porte-outils (c'est-à-dire celui du moyeu 16) en cotncidence approximative avec la ligne axiale-longitudinale 21 du conduit 12. On entend par "ligne axiale" le lieu géométrique de tous les centres des sections transversales droites du conduit 12.Cette ligne axiale peut donc être en-fait une courbe quelconque longeant par exemple la pente drun flarcmontagneux, dans le cas susmentionné d'un conduit d'une installation hydro-électrique. Une plate~forme 22 du chariot 13 porte un générateur de pression hydraulique 23 entrains par un moteur pneumatique 24. Le générateur 23 est relié à un circuitd'alimen- tation 25 d'un moteur hydraulique 26. Ce circuit d'alimentation est pourvu de deux systèmes de vannes formant deux distributeurs-inverseurs. L'un des distributeurs-inverseurs (28) est à actionnement manuel tandis que l'autre (29) est à actionnement automatique. A cet effet, le distributeur 29 est monté à proximité du moyeu 16 et son organe de commande 30 est positionné en regard d'une came 31 portée par ce moyeu; pour être périodiquement actionne par la came et donc commander des inversions périodiques du sens de rotation du moteur 26. On comprend facilement que ce type de montage a pour effet de communiquer un mouvement rotatif alternatif aux bras porteoutils 15, avec un angle de balayage prédéterminéapar le profil de la came. Cet angle de balayage peut notamment être déterminé par le nombre de bras porte-outils. il peut par exemple être légèrement supérieur à 900 si le moyeu 16 porte quatre bras ou encore être légèrement supérieur à 1200 lorsque le moyeu ne porte que trois bras; l'impératif essentiel étant d'avoir un balayage complet de la surface interne du conduit 12, de préférence avec recouvrement des zones balayées par chaque bras. La came 31 peut elle-même être interchangeable avec d'autres cames à profils différents pour permettre une sélection de l'angle de balayage. L'axe 32 du moteur 26 entraine un pignon 33 en prise avec une roue dentée 34 fixée à l'ensemble des bras porte-outils 15 et du moyeu 16; coaxialement à ce dernier. Ce système de transmission par pignons pounait être remplacé par une transmission à channe, selon l'effort à transmettre. D'autre part, le moyeu 16 comporte un canal axial 36 relativement large, évasé à ses deux extrémités, à l'intérieur duquel passent deux cables de retenue 37, 38 s'étendant sur toute la longueur du conduit 12. Un dispositif pneumatique de traction 40 (connu en soi) est monté sur le chariot 22. Ce dispositif est alimenté en parallèle avec le moteur pneumatique 24, par l'intermédiaire d'un circuit de distribution d'air comprimé 42 connecté à une source d'air comprimé symbolisée en 43 mais située le plus souvent à l'extérieur du conduit 12 en raison de ses dimensions importantes. D'autre part, il est à noter que dispositif pneumatique de traction 40, bien que connu en soi est utilisé ici d'une façon tout à fait nouvelle et originale dans la mesure où il ne provoque pas le déplacement des cables mais au contraire se déplace lui-même (en entraînant le chariot 22) le long des cables qui sont fixes. il est ainsi traversé par les cables 37 et 38 pour permettre une progression contrôlée du chariot 13 entraînant les bras-porte-outils, le long de ces câbles. Le dispositif pneumatique de traction est associé à un dispositif de sécurité 41 communément appelé "pa- rachute" également connu en soi, et agissant en cas d'avarie pour bloquer le chariot sur au moins'un des cables. n est à noter que la machine qui vient d'être partiellement décrite peut être considérée comme constituée de deux sous-ensembles E1 et E2, articulés l'un par rapport à l'autre autour d'un axe 45 transversal à la direction de déplacement du chariot. Un premier sous-ensemble (Eî) comprend les bras porte-outils 15, le moyeu 16, le moteur 26, le distributeur inverseur 29, le pignon 33 et la roue dentée 34, ainsi que les roulement 17 alors que le deuxième sous-ensemble (E2) comprend essentiellement le chariot 13, le générateur 23 le moteur pneumatique 24, le dispositif de traction 40 et le dispositif de sécurité 41. Cependant, l'articulation entre les deux sous-ensembles n'est pas libre car ces derniers comportent des moyens coopérants (46) de commande d'inclinaison du premier sous-ensemble par rapport au second.Ces moyens coopérant peu- vent avoir n'importe quelle structure technologique convenable. Sur les dessins, on voit par exemple que l'axe 45 est monté entre deux flasques latéraux 48 du chariot et que le sous-ensemble E1 porte à la partie inférieure du support du moteur 26 un secteur denté 50 en prise avec un pignon 51 appartenant au sous-ensemble E2, puisque monté sur le chariot 13 entre deux montants 52. Le pignon 51 peut être actionné manuellement (au moyen par exemple d'une manivelle 53) ou automatiquement et il peut être bloqué dans n'importe quelle position angulaire choisie, par tout moyen convenable, comme par exemple un système à rochet (non représenté). Ainsi se trouve détermines' l'inclinaison du sous-ensemble E1 par rapport au sous-ensemble E2. La plupart du temps, cette inclinaison sera nulle, c'est-à-dire telle que représentée sur la figure 1. Cependant, lorsque le dispositif sera sur le point de traiter la surface interne du conduit à l'amorce d'un coude vertical de ce dernier, un réglage approprié des moyens coopérants 46 permettra de conserver un angle d'attaque convenable des outils 55 (montés aux extrémités des bras 15) par rapport à la surface interne du conduit 12. On va maintenant décrire plus en détail la structure de chaque bras porte-outils télescopique 15. Chacun d'entre eux porte un organe palpeur constitué dans l'exemple décrit par un simple galet de roulement 60 monté à 11 extrémité du bras porte-outils correspondant, pour rouler sur la surface interne conduit 12, sensiblement le long d'une section transversale droite de ce conduit. D'autre part, chaque bras porte-outils est muni d'un système d'as- servissement 61 de sa propre élongation. On sait que tout système d'asservissement peut être défini comme étant un dispositif réagissant sur lui-même pour adapter une de ses caractéristiques (ici la longueur du bras télescopique) en fonction de la varia tionmesurée d'un paramètre; comparée à une grandeur réglante de consigne, prédéterminée. Dans le cadre de la présente invention, la grandeur réglante de consigne est une force d'appui choisie de l'organe palpeur précité contre la surface interne du conduit 12.Autrement dit, le système d'asservissement de l'élongation du bras est adapté pour modifier constamment la longueur de ce bras de façon que son extrémité (portant ledit organe palpeur) soit constamment en contact avec la surface interne du conduit 12, avec une force d'appui prédéterminée. il est bien entendu que toute structure de bras télescopique à longueur asservie, répondant aux impératifs définis ci-dessus, rentre dans le cadre de la présente invention. Selon l'exemple décrit, un bras télescopique 15 comporte deux tronçons, un tronçon externe 65, tubulaire, fixé au moyeu 16 et un tronçon interne 66, coulissant à l'intérieur du tronçon externe 65 et actionné par le système dtasservissement 61. Plus précisément, ce tronçon interne 66 comporte deux portions coaxiales 67 et 68 et un ressort hélicoïdal 70 intercalé entre ces portions coaxiales. La portion radialement la plus interne (67) du tronçon interne 66 précité est sensiblement tubulaire et forme le corps d'un vérin différentiel V dont la tige T est solidaire du moyeu 16. Ce vérin V constitue donc le moyen d'actionnement de la portion 67 du tron çon interne et donc de l'ensemble de ce dernier puisque son autre portion 68 servant de support aux outils 55 est liée à la portion 67 pr lintermédiaire du ressort 70.Comme on le voit sur les figures 1 et 3 où les éléments de structure analogues portent les mêmes chiffres de référence, la tige T porte deux surfaces de piston inégales s et S définissant avec la portion 67 les deux chambres à fluide du vérin différentiel. La chambre à petite surface de piston 71 (c'est-à-dire la chambre dont l'une des parois est formée par la plus petite surface de piston s)estdisposée radialement intérieurement par rapport à la chambre à grande surface de piston 72 (la chambre dont l'une des parois est formée par la plus grande surface de piston S). Par ailleurs, la chambre 72 comporte une vanne d'échappement 73 actionnée à l'ouverture par une butée réglable 74 portée par l'autre portion 68 du tronçon interne 66. La coopération fonctionnelle de ces deux éléments crée une sorte de moyen de mesure de la compression du ressort 70, comme cela ressortira de la suite de la description. En se reportant plus particulièrement à la figure 3, on voit en effet que la vanne d'échappement 73 peut être formée d'un simple clapet à bille monté au travers de la paroi transversale 75 de la chambre 72, tandis que la butée réglable 74 est constituée d'une simple vis formant pointeau vissée au travers d'une face transversale 76 de la portion 68, située en regard de la paroi 75. le pointeau de la vis fait saillie dans la direction du clapet à bille, pour pouvoir entrer en contact avec la bille 73a de celui-ci et la soulever de son siège lorsque les deux portions 67 et 68 sont suffisamment rapprochées, c'est-à-dire pour une compression donnée du ressort 70, déterminée par le réglage initial de la vis à pointeau 74 bloquée en position par un simple écrou 80. D'autre part, les deux chambres 71 et 72 du vérin V sont alimentées en air comprimé par la source de~ tredon45 par l'intermédiaire du circuit de distribution 42. La chambre à petite surface de piston 71 est alimentée en permanence par un élément de conduit 81 traversant longitudilemoyeu moyeu 16, puis par un élément de conduit flexible 82 puis (selon le mode de réalisation de la flSne 3) par un élément de conduit annulaire 83 de la tige de vérin T et enfin par un trou radial 84 débouchant dans la chambre 71.En revanche, la chambre à grande surface de piston 72 est connectée à la source 43 par l'intermédiaire d'un distributeurizanuel 85 formant vanne, grace à un élément de conduit individuel 86 traversant le moyeu 16 et à un élement de conduit axial 87 traversant la tige de vérin T. Ce distributeur manuel 85 permet la mise à l'air libre de la chambre 72 du bras porte-outils 15 correspondant, ce qui entrasse le retour immédiat de ce dernier en position rétractée maximum, puisque la pression n'agit alors que dans la chambre à petite surface de piston 71. Le fonctionnement du dispositif de traitement de surface selon l'invention est des plus simples et découle avec évidence de la description qui précède. Lorsque les cables 37 et 58 ont été positionnés longitudinalement à l'intérieur du conduit à traiter, l'actionnement du dispositif de traction 40 permet une avance lente et régulière du chariot à l'intérieur du conduit. Pendant ce temps, le moteur 26 est alimenté et communique un mouvement rotatif alternatif au moyeu 16 et aux différents bras porte-outils 15. Comme mentionné précédemment, ltan- gle de balayage de ce mouvement rotatif alternatif est déterminé par la came 31 agissant sur le distributeur-inverseur 29. D'autre part, le système d'asservissement 61 de chaque bras porte-outils agit de la façon suivante. Lorsque l'air comprimé est admis dans les deux chambres 71 et 72, c'est la force développée sur la surface S qui l'emporte et le tronc interne 66 coulisse vers l'extérieur du tron çon externe 65 Jusqutà ce que le galet de roulement 60 arrive en contact avec la surface interne du conduit 12. A partir de ce moment, la portion 68 est bloquée mais la portion 67 continue à se déplacer vers l'extérieur en comprimant le ressort 70. Ce mouvement se poursuit jusqu'a ce que le pointeau de la vis 74 soulève la bille 73a ce qui provoque la mise à l'air libre automatique de la chambre 72.A partir de ce moment, la force développée sur la surface s agit seule, ce qui provoque un retrait, vers l'intérieur, de la portion 67; jusqu'à ce que la bille 73a revienne en application sur son siège et que la pression augmente à nouveau dans la chambre 72. On observe donc une stabilisation des-positions relatives des portions 67 et 68, qui se traduit par une force d'appui sensiblement constante du galet 60 sur la surface interne du conduit 12.Par ailleurs, lorsque le bras pivotant 15 entame son mouvement rotatif à l'intérieur du conduit 12, le galet 60 roule sur la surface interne de ce conduit et transmet fidèlement les irrégularités de surface, les ovalisations éventuelles du conduit, les obstacles de-petite et moyenne importance, etc... il s'en suit des mises à l'échap- pement répétées de la chambre 72 jusqu'à ce que le bras télescopique 15 ait globalement la longueur convenable ramenant le ressort 70 à sa compression prédéterminée. En cas d'obstacle ponctuel important, on a comme on l'a vu la possibilité de rétracter instantanément le ou les bras porte-outils 15 en agissant sur le distributeur manuel 85. D'autre part, indépendamment de la came 31, angle de balayage des bras porte-outils peut être modifié manuellement en agissant sur le distributeurinverseur 28. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceuxci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement de la surface interne d'un conduit, caractérisé en ce qutil comprend un chariot mobile se déplaçant longitudinalement à l'intérieur dudit conduit et portant au moins un bras-porte-outils rotatif télescopique, positionné sur ledit chariot pour pivoter dans des plans successifs, sensiblement confondus avec des sections transversales droites dudit conduit, au fur et à mesure de la progression dudit chariot dans ledit conduit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit chariot étant pourvu de galets de roulement pour se déplacer longitudinalement à l'intérieur du conduit, il comporte des montants prolongateurs amovibles, interchangeables avec des montants de longueurs différentes, intercalés de préférence entre lesdits galets de roulement et le reste de la structure dudit chariot; pour permettre un positionnement de l'axe de rotation dudit bras porte-outils au moins approximativement en cotn- cidence avec la ligne axiale longitudinale dudit conduit. 3. Dispositif selon la revendication 10u 2, caractérisé en ce que ledit bras porte-outils télescopique porte à son extrémité un organe palpeur et qutil comporte en outre un système d'asservissement de ltélongation dudit bras porte-outils, dont la grandeur réglante de consigne est une force d'appui prédéterminée dudit organe palpeur sur ladite surface interne dudit conduit. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bras télescopique comporte deux tronçons; un tronçon externe fixé à un moyeu tournant dont l'axe est de préférence sensiblement confondu avec la ligne axiale longitudinale précitée et un tronçon interne coulissant à l'intérieur dudit tronçon'externe, actionné par ledit système d'asservissement. 5.Dispositif selon la revendication -4, caractérisé en ce que ledit tronçon interne comporte deux portions coaxiales et un ressort intercalé entre lesdites portions et que ledit système d'asservissement comporte un moyen d'actionnement de la portion radialement la plus interne dudit tronçon interne et un moyen de mesure de la compression dudit ressort; ladite grandeur réglante de consigne étant une valeur prédéterminée de la force de compression dudit ressort. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit organe palpeur est constitué par un galet de roulement monté à l'extrémité dudit bras porte-outils pour rouler sur ladite surface interne. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite portion radialement la plus interne dudit tronçon interne constitue le corps d'un vérin différentiel dont la tige portant deux surfaces de piston inégales est solidaire dudit moyeu, que la chambre à petite surface de piston dudit vérin différentiel est disposée radialement intérieurement par rapport à sa chambre à grande surface de piston et que cette dernière porte une vanne d'échappement actionnée à l'ouverture par une butée réglable portée par l'autre portion dudit tron çon interne. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite vanne d'échappement est formée d'un clapet à bille monté au travers d'une paroi transversale de ladite chambre à grande surface de piston et qu'une vis formant pointeauréglable est montée sur une face transversale de ladite autre portion1 faisant saillie par rapport à cette face transversale dans la direction dudit clapet à bille, de façon à pouvoir entrer en contact avec ladite bille et la soulever de son siège pour une compression donnée dudit ressort. 9. Dispositif selon la revendication 7ou8,caC*érisé en ce que les deux chambres dudit vérin sont alimentées par une même source de pression. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite chambre à petite surface de piston est directement connectée à ladite source de pression tandis que ladite chambre à grande surface de piston est connectée à cette même source de pression par l'intermédiaire d'un distributeur manuel formant vanne. 11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le moyeu précité est entraîné en rotation par un moteur hydraulique, par exemple par l'intermédiaire d'une transmission à chaine ou à pignons et que ledit moteur hydraulique est connecté à un générateur de fluide souspression par l'intermédiaire d'au moins un système de vannes formant distributeur-inverseur, automatique et/ou manuel. 12. Dispositif selon la revendication 11, comportant plusieurs bras porte-outils régulièrement répartis radialement autour dudit moyeu, caractérisé en ce que ledit système de vannes formant distributeur-inverseur est monté à proximité dudit moyeu en regard d'une came portée par celui-ci, de façon que organe de commande dudit système de vannes soit périodiquément actionné par ladite came; pour donner audit bras porte-outils un mouvement rotatif alternatif d'angle de balayage prédéterminé, dépendant par exemple du nombre de bras porte-outils. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite came est interchangeable avec d'autres cames à profils différents, pour permettre une sélection dudit angle de balayage. 14. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte deux sous-ensembles articulés l'un par rapport à l'autre autour d'un axe transversal à la direction de déplacement dudit chariot; un premier sous-ensemble comportant notamment le moyeu précité portant le bras porte-outils précité et un deuxième sous-ensemble incluant le chariot lui-même, et que ces sous-ensembles sont munis de moyens coopérants de commande d'inclinaison dudit premier sous ensemble par rapport au second. 15. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que ledit moyeu comporte un canal axial relativement large, qu'au moins un câ fie i retenue monté longitudinalement à l'intérieur dudit conduit traverse ledit canal et que ledit chariot porte un dispositif pneumatique de traction permettant la progression contrôlée et autonome dudit chariot le long dudit câble.