Brevet FR2491043A1 — publié le 19820402

L'invention concerne un dispositif d'enroulement et de déroulement diun corps simple allongé tel qu'un câble ou un tube, ayant une ex extrémité fixe et une extrémité reliée à un élément mobile assurant une certaine tension du corps allongé. De tels dispositifs, généralement constitués par des treuils, sont utiles pour réaliser le stockage ou le déroulement de cSbles electriques ou de conduits de fluide utilisés pour l'alimentation d'une installation mobile. Dans le cas de l'exploitation des réacteurs nucléaires, on utilise par exemple des cameras de télévision mobiles pénétrant dans des endroits dtaccès difficile ou impossibles pour le personnel dont les parcours en cours d'utilisation peuvent être de grandes longueurs, ce qui nécessite de pouvoir stocker ou dérouler un cable électrique de grande longueur relié à la camera de télévision pour son alimentation en courant electrique. Dans le domaine de ltexploitation des réacteurs nucléaires, on utilise également des engins de contrôle ou d'inspection ou des outillages d'intervention équipés de caméras de telévision de sondes de mesures et d'outils de depannage divers qui doivent être reliés à une source d'alimentation en courant électrique ou en fluide et qui sont amenes à se deplacer sur de longues distances. De même, dans le domaine de la recherche pétrolière ou dans le domaine de l'entretien et de l'inspection des canalisations de transport de pétrole ainsi que dans le domaine de l'exploitation des réacteurs chimiques de grandes dimensions, on peut être amené à utiliser de tels dispositifs d'enroulement et de déroulement de cabales ou tubes de grandes longueurs. Ces câbles ou tubes sont reliés à l'une de leurs extrémités à l'installation fournissant le courant électrique ou le fluide sous pression, cependant que l'autre extrémite est reliée au dispositif mobile. Le corps allongé enroulé sur le tambour du treuil comporte donc une extrémité fixe et une extremité mobile Lorsqu'on déroule le câble ou tube en faisant tourner le treuil, ce câble ou tube subit une torsion très nuisible à sa durée de vie puisque l'une de ses extrémités est fixe. Dès que la longueur enroulée sur le tambour depasse un tour cette torsion devient inacceptable. Il est nécessaire pour l'éviter de prévoir une liaison du corps allongé avec l'installation fixe fournissant le courant ou le fluide sous pression, par l'intermédiaire dtune alimentation tournante. Ces alimentations tournantes sont compliquées, encombrantes, coûteuses et ne fonctionnent pas de façon extrêmement sûre. On a donc cherché à concevoir des treuils permettant d'éviter l'utilisation d'alimentations tournantes. De tels dispositifs ont e été décrits par exemple dans les brevets français 1.253.784, 1.284.097 et 2.076.865 (70-03422). Cependant les dispositifs décrits dans ces brevets sont complu qués et encombrants, si bien que leur usage nta pas éte genéralisé. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'enroulement et de déroulement d'un corps souple allonge, tel qu'un câble ou un tube, ayant une extrémité fixe et une extrêmite reliée à un élement mobile assurant une certaine tension du corps allongé, qui permette dtéviter toute torsion du corps allonge en cours de déroulement, d'éviter l'utilisation d'alimentations tournantes, à I'extrmite fixe du corps allongé et qui soit d'une conception simple et peu coûteuse et d'un encombrement réduit. Dans ce but, le dispositif suivant l'invention comporte deux tambours cylindriques de même diamètre disposés avec leurs axes alignés, l'un des tambours étant fixe et l'autre monté fou sur un arbre dirigé suivant l'axe commun aux deux tambours, un bras non parallèle à l'axe des tambours monté rotatif autour de cet axe et relie à un mqen d'entratnement en rotation, portant un dispositif de guidage du corps allongé monté fou par rapport au bras dont le plan médian d'enroulement est parallèle à l'axe du tambour et placé à une distance de cet axe égale au rayon des tambours, le corps allongé passant successivement, entre son extrémité fixe et son extrémité mobile, sur le tambour fixe, le dispositif de guidage et le tambour mobile. Afin de bien faire comprendre ltinvention, on va maintenant dé- crire à titre d'exemple non limitatif, en se reférant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation du dispositif d'enroulement et de déroulement suivant l'invention. La figure 1 représente, dans une vue en perspective, de façon schématique, un dispositif suivant l'invention. La figure 2 représente dans une vue en coupe par un plan vertical, un premier mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention. La figure 3 est une vue en coupe suivant A de la figure 2. La figure 4 représente dans une vue analogue à celle de la figure 3, un second mode de réalisation ddispositif suivant l'invention. La figure 5 est une vue suivant B de la figure 4. La figure 6 représente, dans une vue en coupe par un plan vertical, un troisième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 7 est une vue suivant C-C de la figure 6. La figure 8 represente, dans une vue en coupe par un plan verti cal, un quatrieme/3e réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 9 représente dans une vue en coupe par un plan vertical un cinquième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. Sur la figure 1, on voit un élément mobile 1 suspendu à l'une des extrémités d'un câble 2 dont l'autre extrémité 3 est reliée à une par- tie fixe. Le dispositif d'enroulement et de déroulement du câble 2 est constitué par un tambour fixe 4, un tambour mobile 5 et un bras 6 portant une poulie 7. Les tambours 4 et 5 ont leurs axes confondus suivant la direction 9. Le tambour 4 est fixe en rotation alors que le tambour 5 est monté fou sur un arbre 10 dirigé suivant l'axe 9. A son extrémité située à l'extérieur du dispositif l'arbre 10 est relié à un dispositif moteur non représenté alors quwà son extrémité disposée à l'intérieur du dispositif, c'est-à-dire entre les tambours 4 et 5, l'arbre 10 est relié au bras 6 portant à son extrémité non reliée à l'arbre 10 la poulie 7 par l'intermédiaire d'un axe 8. La poulie 7 est montée folle à l'extrémité du bras 6 et le cible 2 passe successivement, entre son extrémité fixe 3 et ltélément mobile 1, sur le tambour fixe 4, la poulie 7 et le tambour fou 5. Le plan médian d'enroulement de la poulie 7 c'est-à-dire le plan de symétrie de la gorge de la poulie 7 est parallèle à l'axe 9 et situé à une distance de cet axe égale au rayon r des tambours 4 et 5 qui ont le meme rayon. De cette manière, le plan médian d'enroulement de la poulie 7 reste tangent constamment aux deux tambours 4 et 5 lors de la rotation de l'axe 10 entrainant le bras 6 et la poulie 7, sous 11 effet du moyen moteur relié à l'arbre 10. Lors de la rotation de l'arbre 10 dans le sens de l'enroulement du câble 2 sur les tambours 4 et 5, ltéIément 1 se déplace vers le haut, le cable exerçant une traction dans ce sens. Pendant ce mouvement, le câble sous tension entraine le tambour fou 5 et la poulie 7 en rotation, cependant que simultanément le câble s'enroule sur les tambours 4 et 5. Le tambour 5 tourne à une vitesse correspondant à la vitesse de déplacement de l'élément 1 alors que le bras 6 tourne à une vitesse moitié de la vitesse du tambour 5. Le mouvement vers le haut du câble 2 et de l'élément 1 est dû à l'enroulement simultané et identique du cible sur les tambours 4 et 5. A chaque tour du bras 6, le câble tend donc à s'enrouler de deux tours sur le tambour fou 5, côté élément 1 mais se déroule d'un tour du côté poulie 8, tour qui vient se stocker sur le tambour fixe 4. En résultante, les deux tambours 4 et 5 stockent chacun la même quantité de câble. Lorsque le mouvement vers le haut de l'élément 1 est terminé, on arrête le mouvement de rotation de l'arbre 10 et du bras 6. Pour provoquer le mouvement vers le bas de l'élément 1 on met en rotation l'ensemble de l'arbre 10, du bras 6 et de la poulie 7, dans le sens du déroulement du câble sur les tambours 4 et 5. Au cours de cette opération-de déroulement, le câble ne subit aucune torsion grâce au mouvement de rotation du bras 6 portant la poulie 7 et sans qu'il soit besoin de prévoir une alimentation tournante à l'ex- tremité fixe du câble. Sur la figure 2 on voit un premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention où le tambour fixe 14 est rendu solidaire du bâti 20 du dispositif par l'intermédiaire du moteur 21 d'entraînement en rotation du bras 16 disposé à l'intérieur du tambour 14. L'extrémité fixe du câble 12 est engagée dans un élément de serrage 13 solidaire du bâti 20. Le tambour mobile 15 est monté fou grâce à des paliers à billes 23 et 24 sur le prolongement de l'arbre 19 lui-même monté rotatif à l'intérieur du bâti 20 par l'intermédiaire d'un palier à billes 25. L'arbre 19 est relié à son autre extrémité à l'arbre de sortie du moteur 21 dont il est solidaire, l'arbre du moteur et l'arbre 19 étant dirigés suivant l'axe commun des tambours 14 et 15. Le bras 16 est solidaire de l'arbre 19 dans sa partie se trouvant entre les deux tambours. L'arbre 16 comporte à son extrémité non reliée à l'arbre 19 une lumière 26 à l'intérieur de laquelle passe l'arbre 18 de la poulie 17 sur laquelle passe le câble 12. La poulie 17 est donc libre de se déplacer latéralement pour ré aliser le lovage du câble sur les tambours. La poulie 17 est déplacée dans le sens transversal lors de lten- roulement du câble, par la force transversale exercée par le câble dont les spires se forment les unes à la suite des autres sur les tambours 4 et 5. On réalise un montage permettant le guidage à très faible frottement de l'axe 18 à l'intérieur de la lumière 26, si bien que le déplacement de la poulie 17 peut être réalisé sous l'effet de forces de très faible amplitude. De cette manière les spires formées par le câble sur chacun des tambours s'enroulent les unes à la suite des autres, la poulie 17 se décalant transversalement en cours d'enroulement. Sur les figures 4 et 5 on voit un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention où le moyen de guidage du câble à ltextrémi- té du bras 27 est constitué non plus par une poulie mais par une demi-poulie 28 formée de deux flasques entre lesquels sont disposés des galets rotatifs 29. La demi-poulie 28 portant les galets 29 est montée à l'extrémité du bras 27 et reliée à celui-ci par l'intermédiaire d'un axe 30 passant dans une ouverture allongée 31 permettant le déplacement de la demi-poulie transversalement par rapport au bras et aux deux tambours. Au cours d'enroulement le déplacement transversal de la demi-poulie permet un enroulement successif des spires sur chacun des deux tambours. Sur les figures 6 et 7 on voit un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention permettant le stockage d'une grande longueur de câble sur le tambour mobile. Le dispositif comporte un bati 40 portant d'une part le dispositif 43 de serrage de l'extrémité fixe du câble et le tambour fixe 44 et d'autre part le moteur 41 d'entrainement du bras 46 par l'intermédiaire de l'arbre 49 dirigé suivant l'axe commun au tambour fixe 44 et au tambour mobile 45 monté fou par l'intermédiaire de paliers à roulement 52 et 57 sur le moteur 41 et l'arbre 49. A son extrémité non reliée à l'arbre 49, le bras 46 porte une poulie 47 de façon que celle-ci soit mobile transversalement pour ltenroule- ment du câble. Le tambour mobile 45 comporte une partie 50 dont le diamètre est égal au diamètre du tambour fixe 44 et une partie 51 dont le diamètre est plus important servant au stockage du câble 42 effectivement déroulé pour le mouvement de ltélément mobile 55, une ouverture de passage du cable 53 étant prévue pour faire passer celui-ci depuis la partie 50 jusqu'à la partie 51 du tambour mobile 45. L'élément mobile 55 est suspendu à l'extrémité libre du câble 42 en sortie du tambour 45. En fonctionnement, le câble passe du tambour fixe 44 au tambour que mobile à petit diamètre 50 et inversement, cependant/le tambour de grand diamètre 51 déroule ou enroule la partie utile du câble à laquelle est suspendu l'élément mobile 55. On entend par partie utile, celle qui correspond à la course effectuée par l'élément mobile 55. La partie non active du câble passant du tambour fixe 44 à la partie 50 du tambour mobile et inversement représente moins ou au plus la moitié de la longueur totale du câble puisque la partie 51 du tambour mobile où est stockée la partie utile du câble a un diamètre supérieur ou au moins égal au diamètre du tambour fixe et de la partie 50 du tambour mobile et que le tambour mobile dans son ensemble tourne à une vitesse double de la vitesse de rotation du bras 46 portant la poulie 47. De cette manière, la disposition représentée aux figures 6 et 7 permet une utilisation du dispositif dans le cas de câblesde très grande longueur en prévoyant une partie 51 du tambour mobile 45 à très grand diamètre. Sur la figure 8 est représenté un quatrième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. Le principe de fonctionnement de ce dispositif est identique au principe de fonctionnement du dispositif selon le troisième mode de réalisation représenté aux figures 6 et 7, le tambour fixe 44 et la partie 50 à faible diamètre du tambour mobile 45 ayant été remplacés par des poulies à gorges creuses 60 et 61. Cette disposition permet de diminuer ltencombrement transversal du dispositif. Sur la figure 9, on voit un cinquième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention où le tambour fixe 64 est taraudé à sa partie centrale pour réaliser un écrou 70 cependant que l'arbre 69 d'entraînement du bras 66 sur lequel est disposée la poulie folle 67 est fileté sur une partie de sa longueur et s'engage dans l'écrou 70. Un mécanisme moteur d'entrainement 71 permet l'entraînement en rotation de l'arbre 69 et du bras 66, l'arbre 69 étant monté solidaire en rotation du mécanisme d'entrainement 71 par l'intermédiaire d'une clavette 72 coulissant à l'intérieur d'une rainure prévue dans le corps du mécanis me dtentrainement 71. De cette façon l'arbre 69 solidaire en rotation du mécanisme 71 est libre de se déplacer en translation suivant la direction axiale. Lors de la mise en rotation de l'arbre 69 et du bras 66 portant la poulie 67 par le dispositif 71, l'arbre 69 dont la partie filetée est engagée dans l'écrou constitué par la partie centrale du tambour fixe 64 subit à la fois une rotation et une translation suivant la direction axiale. On choisit le pas du système vis-écrou ainsi réalisé de façon qutil soit égal au diamètre du câble ou encore à la largeur des gorges usi nées sur les tambours 64 et 65 où vient se loger le câble. De cette manière malgré une fixation de cette poulie 67 à l'ex- trémité du bras 66 sans possibilité de déplacement latéral, l'enroulement du câble sur les tambours est réalisé avec spires jointives sans recouvre ment ou suivant le pas de gorges usinées sur les tambours si celles-ci exis tent. Dans le cas où les deux tambours sont remplacés par des poulies à gorges creuses telles que représentées sur la figure 8, il est évidemment inutile que la poulie folle ait un déplacement latéral puisque les spires se superposent les unes aux autres à l'intérieur des gorges des poulies. Mais ltinvention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits ; elle en comporte au contraire toutes les variantes et l'on peut imaginer d'autres modes de réalisation que ceux qui ont été décrits ci dessus. Dans le cas où le tambour mobile est solidaire d'un tambour de stockage de la partie utile du corps allongé comme représenté aux figures 6, 7 et 8, au lieu d'un cable ou tube continu passant dans une ouverture du tambour mobile, pour assurer la continuité entre la partie du câble ou tube s'enroulant sur les tambours à faible diamètre et la partie utile de ce ble ou tube, on peut utiliser deux portions de câble ou tube différentes reliées par un raccord. Dans ce cas, on peut tailleurs utiliser deux câbles ou tubes différents pour réaliser les deux parties du corps allongé, étant bien entendu, cependant, que ces deux portions doivent présenter une ré- sistance suffisante pour supporter la tension exercée sur le corps allongé. De meme, on peut imaginer d'utiliser le dispositif non seulement pour l'enroulement de câbles, par exemple de cables d'alimentation dtinstal- lation de télévision permetltant l'inspection de réacteurs nucléaires, mais encore pourltenroulement et/déroulement de tubes de grandes longueurs desti nés à alimenter une installation mobile en fluide sous pression. Dans les modes de réalisation qui ont été décrits, n, a bile se déplaçait verticalement sous l'effet de son propre poids Mis il est également possible d'appliquer le dispositif d'enroulement et de dé roulement à la manutention d'un câble ou tuyau relié à a dans une direction quelconque par exemple horizontale. Le dispositif suivant l'invention s'applique non seulement dans le cadre de l'exploitation des réacteurs nucléaires mais encore dans le cadre de l'industrie pétrolière, de l'industrie chimique ou mécanique, lorsque des outillages ou des matériels d'inspection doivent se sur de longues distances et doivent être reliés à un cable ou tube dont une extrémité est fixe. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'enroulement et de déroulementdtun corps souple allongé tel qu'un câble ou un tube, ayant une extrémité fixe et une extrémité reliée à un élément mobile assurant une certaine tension du corps allongé caractérisé per le fait qutil comporte deux tambours cylindriques de meme diamètre disposés avec leurs axes alignés, l'un de ces tambours étant fixe et l'autre monté fou sur un arbre dirigé suivant l'axe commun aux deux tambours, un bras non parallèle à l'axe des tambours monté rotatif autour de cet axe et relié à un moyen d'entraînement en rotation, portant un dispositif de guidage du corps allongé monté fou par rapport au bras dont le plan médian d'enroulement est parallèle à l'axe des tambours et placé à une distance de cet axe égale aux rayons des tambours, le corps allongé passant successivement entre son extrémité fixe et son extrémité mobile sur le tambour fixe, le dispositif de guidage et le tambour mobile. 2.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de guidage du corps allongé porté par le bras est une poulie montée folle à l'extrémité du bras. 3.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage du corps allongé porté par le bras est constitué par un ensemble de galets montés fous par rapport au bras. 4.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage du corps allongé monté fou à l'extrémité du bras est déplaçable dans la direction de l'axe des deux tambours par rapport au bras. 5.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant la revendication 4 caractérisé par le fait que le bras est solidaire d'un arbre rotatif fileté sur une certaine partie de sa longueur et engagé dans la partie centrale taraudée du tambour fixe, la mise en rotation de l'arbre entrainant également un déplacement du bras et de la poulie dans la direction axiale, poportionnellement à l'angle de rotation. 6.- Dispositif dtenroulement et de déroulement suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait que le tambour mobile est solidaire d'un tambour de m8me axe et de diamètre égal ou plus grand muni de moyens pour le passage du corps allongé depuis le tambour mobile jusqu'au tambour de plus grand diamètre sur lequel stenroule la partie utile du corps allongé portant à son extrémité l'élément mobile. 7.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, Set 6, caractérisé par le fait que les tambours fixes et mobiles sont remplacés respectivement par des poulies fixes et mobiles à gorges creuses permettant le stockage du câble en spires superposée3. 8.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le moyen d'entraînement en rotation du bras autour de l'axe des tambours est constitué par un moteur disposé à l'intérieur du tambour fixe. 9.- Dispositif d'enroulement et de déroulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le moyen d'entrainement en rotation du bEas est constitué par un moteur disposé à l'intérieur du tambour mobile qui est monté rotatif sur l'enveloppe externe du moteur.