Brevet FR2557055A1 — publié le 19850628

La presente invention concerne un appareil de transport et de positionnement, dans un conduit, d'un dispositif utilisateur tel qu'une camera de télévision, un dispositif de support de câble ou un manipulateur commande' à distance. Dans de nombreuses applications, l'accès à l'intérieur d'un conduit est nécessaire. Par exemple, l'étant de surface d'un conduit doit être contrôlé frequemment, des obstacles présents dans les conduits doivent etre retirées, etc. Souvent, ces opérations doivent être réalisées dans des conditions difficiles, par exemple en présence de rayonnement, en atmosphère explosive ou autre. Il est donc tout à fait souhaitable qu'un appareil de transport permette la disposition d'un organe utilisateur à l'emplacement voulu à l'intérieur du conduit. On connaît déjà des appareils ou robots à roues ou à chenilles, destinés a se déplacer dans les conduits horizontaux ou légèrement inclinés. Ces robots peuvent par exemple tirer des câbles dans un conduit ou porter une caméra de prise de vues. Cependant, ils ne permettent pas le passage dans des tronçons de conduits très inclinés ou même verticaux. L'invention concerne un appareil très simple et robuste de transport et de positionnement dans un conduit, qui peut se déplacer dans des conduits mêmes verticaux à une vitesse élevée et même lorsque les conduits comportent des coudes. Plus précisément, l'invention concerne un appareil de transport et de positionnement dans un conduit, comprenant un corps, deux dispositifs de support dont l'un au moins est mobile par rapport au corps et manis chacun d'un dispositif permettant son blocage contre la paroi interne du conduit, un organe moteur destiné à déplacer en translation l'un au moins des dispositifs de support par rapport au corps, et un organe de commande incorporé à l'appareil ou relié à celui-ci par des canalisations souples et destiné à commander successivement le blocage d'un premier dispositif de support contre la paroi, le déblocage du second dispositif de support, le fonctionnement dans un premier sens de l'organe moteur, le blocage du second dispositif de support contre la paroi, le déblocage du premier dispositif de support, et le fonctionnement dans l'autre sens de l'organe moteur. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, chaque dispositif de support comporte un vérin annulaire commandé par un fluide, pouvant prendre au moins deux états, un premier état dans lequel il est gonflé et assure le blocage du dispositif de support contre la paroi, et un second état dans lequel il est dégonflé et assure le déblocage du dispositif de support. Le vérin annulaire de chaque dispositif de support peut comporter un ou plusieurs compartiments. I1 est avantageux que chaque dispositif de support soit articulé par rapport au corps afin que le déplacement de l'appareil dans des coudes soit facilité. L'organe moteur est avantageusement un vérin à double effet. I1 peut cependant s'agir de tout dispositif moteur, les dispositifs pneumatiques étant particulièrement avantageux dans les atmosphères explosives ou dangereuses. Dans certaines applications particulières, i'organe moteur peut aussi assurer le déplacement simultané de deux dispositifs de support et peut comprendre alors par exemple plusieurs organes moteurs, éventuellement articulés. I1 est aussi avantageux que l'organe de commande comporte un dispositif destiné à déterminer la distance parcourue d'après le nombre de courses de l'organe moteur. Le fluide ou le gaz comprimé peut être transmis à l'appareil par un tube souple qu'il tire. Dans une variante, l'appareil est autonome et comporte des réserves de gaz comprimé. Le dispositif utilisateur peut avantageusement comprendre, séparément ou en combinaison, au moins un dispositif choisi dans le groupe qui comprend une caméra de télévision, un dispositif d'accrochage pour tirage de câble, un manipulateur commandé à distance, et un dispositif de traitement de la surface interne du conduit. L'énergie transmise au dispositif utilisateur et les signaux éventuellement retransmis par celui-ci peuvent passer dans des câbles associés au tube d'alimentation en gaz comprimé, le cas échéant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une élévation en coupe schematique partielle d'un appareil selon l'invention, monté dans un conduit la figure 2 représente, sous forme agrandie, une partie de l'appareil de la figure 1 ; et les figures 3 à 8 sont des schémas représentant une séquence d'opérations de l'appareil selon l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1, placé dans un tronçon de conduit 10, comporte un corps 12 constituant le cylindre d'un vérin pneumatique. La tige 14 de ce vérin est creuse et débouche aux deux extrémités du corps 12. A une extrémité (à droite sur la figure 1), le corps 12 est solidaire d'un prolongement 16. Deux dispositifs 18 de support sont montés de part et d'autre du vérin 12. Le dispositif de support de gauche est monté à l'extrémité de la tige 14 alors que le dispositif de support de droite est monté sur le prolongement 16. De cette marnière, le dispositif de support se déplace en translation avec la tige 14 alors que le dispositif 16 est solidaire du corps. Chacun des dispositifs de support 18 est articulé sur l'organe qui le porte, qu'il s'agisse de la tige 14 ou du corps 12 du vérin. Plus précisément, comme l'indique la figure 2, chaque dispositif de support est monté sur l'organe qui le porte par l'intermédiaire d'une rotule permettant un pivotement d'angle q de l'ordre de 160. Chaque articulation comporte une partie interne 22, solidaire de l'organe qui la porte (la tige 14 sur la figure 2) et une partie externe 24 qui porte une jante démontable 26. Chaque jante est avantageusement formée de deux parties permettant un retrait et un remplacement faciles d'un boudin 28 qui, en coopération avec la jante 26, forme un vérin annulaire. Celui-ci peut prendre deux positions, une position de blocage telle que représentée en traits pleins sur la figure 2, et une position de déblocage dans laquelle le boudin 28 du vérin annulaire se trouve à distance de la paroi du conduit comme indiqué par le trait interrompu portant la référence 30. Les jantes peuvent avantageusement comporter des trous permettant le passage d'un fluide d'un côté à l'autre du dispositif de support, par exemple d'un fluide aqueux. En conséquence, le déplacement de l'appareil selon l'invention dans un conduit ne nécessite pas obligatoirement l'arrêt de la circulation dans ce conduit. On note sur la figure 1 qu'un dispositif utilisateur représenté sous forme d'une caméra 32 de télévision, est monté au bout de la tige 14 du piston. Les fils transmettant de l'énergie ou renvoyant les signaux de la caméra 32 passent dans le trou longitudinal de la tige 14 du piston. Les fils peuvent être avantageusement fixés à la tige 14 afin que la caméra 32 de télévision ne subisse pas la force exercée pour le tirage du fil électrique. La figure 1 représente aussi un organe 34 de commande qui, dans le mode de réalisation représenté, comporte simplement des distributeurs qui reçoivent de l'air comprimé par une canalisation 36 et la transmettent de part et d'autre du piston du vérin et aux vérins annulaires avec un cycle déterminé. On note sur les figures 1 et 2 que, lorsque les vérins annulaires sont gonflées, leur surface d'appui contre la face interne du conduit est importante alors que, lorsqu'ils sont dégonflés, la face externe est relativement éloignée de la paroi interne du conduit si bien que la surface interne du conduit peut présenter des aspérités de hauteur important sans pour autant que la progression de l'appareil soit empochée Il faut aussi noter sur la figure 1 que le dispositif utilisateur tel que la camera 32 de télévision, ne peut pas venir au contact de la paroi du conduit 10 car, lorsqu'un vérin annulaire est dégonflé, sa jante empeche le contact du dispositif utilisateur avec la paroi.Il est même souhaitable que l'angle d'articulation des rotules portant les dispositifs de support soit limité afin que, lorsque l'un des vérins annulaires est gonflé et l'autre dégonflé, la jante qui porte le vérin dégonflé ne puisse pas venir au contact de la paroi du conduit, sauf dans un coude éventuellement. On considère m.aintenant! en référence aux figures 3 à 8, le fonctionnement de l'appareil représenté sur la figure 1. Sur les figures 3 à 8, l'appareil se déplace de gauche a droite. Les venins annulaires sont représentés sous forme gonflée par deux cercles et sous forme dégonflée par deux tirets. On note d'abord sur la figure 3 qu'un dispositif ayant ses deux vérins annulaires dégonflés est présente à l'entrée d'un conduit 10. L appareil est introduit à l'extrémité de celui-ci et les deux vérins annulaires sont alors gonflés comme l'indique la figure 3. L'appareil est bloqué contre la paroi du conduit par les deux dispositifs de support. Le dispositif de support de droite est alors débloqué et 7'appareil est maintenu contre la paroi par le dispositif de support de gauche commue l'indique la figure 4. De l'air comprimé est alors transmis d'un côté du vérin, comme l'indique la figure 4, si bien que le dispositif de support qui est débloqué se déplace et, comme 1'indique la figure 6, il est alors bloqué contre la paroi du conduit. A ce moment, le vérin annulaire du dispositif de support de gauche est dégonflé et le vérin moteur est commandé afin que le dispositif de support de gauche se rapproche du dispositif de droite, comme l'indiquent les figures 7 et 8. A ce moment, le vérin annulaire du dispositif gauche est gonflé et l'appareil revient dans l'état indiqué sur la figure 3, mais dans une position décalée de la longueur de la course du vérin moteur. On note que, dans la description des figures 3 à 8, on a considéré la présence d'un seul vérin à double effet. Le fonctionnement décrit précédemment en référence aux figures 3 à 8 peut être assuré automatiquement. En effet, l'ensemble distributeur 34 peut commander successivement les opérations suivantes dégonflage d'un vérin annulaire, allongement du vérin moteur, gonflage du vérin annulaire qui avait été dégonflé, dégonflage de l'autre vérin annulaire, raccourcissement du vérin moteur, regonflage du vérin annulaire dégonflé, etc. Bien qu'on ait représenté un simple vérin à double effet, un organe moteur plus élaboré peut aussi être utilisé. Par exemple, des vérins télescopiques ou plusieurs vérins articulés (facilitant le passage dans les coudes) peuvent aussi etre utilisés. Dans le mode de réalisation décrit, les rotules permettent au dispositif de support de pivoter de 80 de chaque côté d'un axe central. L'appareil peut être utilisé dans des conduits ayant un diamètre de 200 mm à 1000 mm ou plus, avec évidemment des vérins annulaires dé dimensions adaptées. Comme chaque vérin annulaire permet un blocage et un déblocage dans une plage importante de diamètres de conduits, de l'ordre de 80 mm à l m , il suffit de trois ou quatre jeux de vérins annulaires pour couvrir la gamme de ces diamètres, On constate que l'appareil représenté sur la figure 1 peut se déplacer dans des conduits ayant des coudes dont le diamètre est d'environ 5 fois celui du conduit. Bien entendu, lorsque la longueur et la course du vérin sont raccourcies1 les coudes dans lesquels l'appareil peut progresser peuvent etre plus serres. Dans certaines applications, il est souhaitable que l'appareil possède une certaine autonomie. Ainsi, il peut alors se déplacer sur des distances de l'ordre d'une centaine de mètres ou meme plus, sans être réalimenté en énergie. Dans de nombreuses applications, il est souhaitble que le dispositif utilisateur tel qu'une camera de télévision, un manipulateur commandé à distance, un dispositif de traitement de la surface interne du conduit, etc., soit relié à une extrémité du conduit par une canalisation ou un câble. Dans ces conditions il est souhaitable que l'appareil soit alimenté engaz comprimé par une canalisation qu'il tire avec' lui, avec les autres câbles et tubes le cas échéant. On note que les vérins annulaires des dispositifs de support ont une grande surface de contact avec la paroi d conduit. En conséquence, la force de retenue peut être très élevée et l'appareil peut ainsi facilement monter dans des conduits verticaux. Comme il peut aussi se déplacer dans des coudes, il étend largement la gamme d'applications dans laquelle ce type d'appareil peut être utilisé. On peut citer en particulier, les centrales nucléaires dont de nombreuses parties sont difficilement accessibles pour des raisons de sécurité1 les installations fonctionnant dans des atmosphères potentiellement explosives, grâce au caractère antidéflagrant de l'appareil1 et les installations qui nécessitent un travail en présence de milieux aqueux, étant donné que l'appareil peut être réalisé de manière qu'il résiste parfaitement à ces conditions Ainsi, l'appareil est très simple et très robuste et permet cependant des déplacements dans des conduits verticaux et ayant des coudes, même en présence de dépôts. Les vérins annulaires qui ont une forme torique, assurent un centrage automatique de l'appareil.Dans certaines applications, les vérins peuvent comprendre plusieurs compartiments. Le déplacement de l'appareil peut être rapide, de l'ordre du mètre par minute. Tous ces avantages le rendent particulièrement intéressant dans de nombreuses applications, et il peut à cet effet être associé à de nombreux dispositifs auxiliaires étendant encore ses possibilités. Par exemple, il est avantageux qu'il comporte un dispositif permettant la détermination de la distance parcourue dans un conduit, par exemple d'après le nombre de déplacements en translation, c'est-à-dire le nombre de courses du vérin moteur. On a indiqué précédemment que l'appareil selon l'invention pouvait être utilisé avec divers Jeux de vérins annulaires. Ces Jeux sont destinés à s'adapter à diverses gammes de diamètres.Mais il convient de noter qu'un appareil mettant en oeuvre un Jeu de tels vérins annulaires est parfaitement adaptable à des diamètres variables de conduits,comme ce peut être le cas lorsque l'appareil est introduit dans un conduit dont le diamètre évolue.Ainsi,avec un Jeu déterminé de vérins annulaires, l'appareil prend d'abord appui sur les parois du conduit pour lequel il avait été prévu puis,de lui-même,dans un conduit consécutif de diamètre différent il prend également appui sur les parois de ce dernier conduit,de façon à réaliser une adaptation à des' diamètres différents de conduits. REVENDICATIONS 1. Appareil de transport et de positionnement dans un conduit, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps (12), - deux dispositifs (18) de support dont l'un au moins est mobile par rapport au corps et munis chacun d'u-n dispositif (26, 28) destiné à permettre un blocage temporaire contre la paroi interne du conduit, - un organe moteur destiné à déplacer en translation l'un au moins des dispositifs (18) de support par rapport au corps (12), et - un organe de commande incorporé à l'appareil ou relié à celui-èi par au moins une canalisation souple et destine à commander successivement le blocage d'un premier dispositif de support contre la paroi, le déblocage du second dispositIf de support, le fonctionnement de l'organe moteur dans un premier sens, le blocage du second dispositif de blocage contre la paroi, le déblocage du premier dispositif de support, et le fonctionnement ae l'organe moteur dans autre sens. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérise en ce que le dispositif de blocage comporte un verin (26, 28) commandé par un fluide et pouvant prendre au moins deux états, un premier état dans lequel il est gonflé et bloque le dispositif de support contre la paroi, et un second état dans lequel il est dégonflé et déhloque le dispositif de support. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de support !18) est articulé par rapport au corps (12) afin que l'appareil puisse se déplacer dans des conduits coudés. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé n ce que organe moteur (12, 14) est un vérin pneumatique à double effet. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe moteur comporte deux vérins à double effet destinés à déplacer les deux dispositifs de support (18) par rapport au corps (12) et articulés l'un par rapport à l'autre. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande comprend un dispositif destiné à déterminer la distance parcourue d'après le nombre de déplacements en translation assurés par l'organe moteur. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe moteur (12, 14) et les dispositifs de blocage (26, 28) des dispositifs de support (18) reçoivent leur énergie d'une canalisation tirée par l'appareil. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est autonome et porte une réserve d'énergie pour l'organe moteur (12, 14) et les dispositifs de blocage (26, 28). 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif utilisateur- choisi dans le groupe qui comprend une caméra de télévision, un dispositif d'accrochage pour tirage de câble, un manipulateur commandé à distancie et un dispositif de traitement de la surface interne du conduit.