Brevet FR2561305A1 — publié le 19850920

APPAREIL D'ELIMINATION DE PROTUBERANCES DANS DES CONDUITES ET/OU DE FORAGE DE TUNNELS La présente invention concerne un appareil automobile pour éliminer des protubérances dans des conduites telles que des racines, branchages, etc... ou de forage des tunnels dans tout genre d terrain. Les appareils connus de ce type sont souvent pourvus des propulseurs à réaction pour faire avancer l'appareil en même temps que l'outil de coupe ou de forage rotatif actionné, en général par un moteur électrique.L'avance de l'outil s'effectue donc par l'avance de l'appareil tout entier. L'appareil n'est pas centré correctement dans la conduite ou dans le tunnel et la coupe et/ou le forage sont pratiquement incontrôlables. Il existe également des appareils qui sont tractés ou poussés jusqu'à l'endroit où l'opération de coupe et/ou forage doit être effectuée et bloquée à cet endroit par un système à membranes gonflables; l'outil rotatif avance en même temps que le moteur mobile axialement dans ledit appareil, lors de la coupe ou du forage. Le blocage par membranes gonflables crée des vibrations lors du fonctionnement et de l'avance de l'outil, ce qui résulte en un travail imprécis et des dommages à l'outil ainsi qu'à l'appareil. La présente inventon a pour but de pallier à ces inconvénients. Conformément à la présente invention, l'appareil automobile pour éliminer des protubérances dans une conduite ou pour effectuer des forages dans un tunnel comportant un dispositif de blocage pour l'immobiliser dans la conduite ou le tunnel lors de son fonctionnement est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de propulsion à réaction connu en soi fonctionnant avec un premier fluide, un moteur rotatoire d'un outil de coupe et/ou de forage, un moyen commandé pour dévier ledit premier fluide dudit dispositif de propulsion vers ledit moteur, ledit dispositif de propulsion pouvant alors être arrêté, et en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif de blocage antivibratile dudit appareil dans ladite conduite ou tunnel qui est mis en fonctionnement par l'intermédiaire d'un premier organe agissant sous l'effet d'un deuxième fluide, sensiblement simultanément qu'un deuxième organe commandant ledit moyen, et en ce qu'il comprend, en outre, un troisième organe qui commande l'avance dudit outil et qui est actionné par un troisième fluide, l'avance de l'outil s'effectuant par des moyens permettant le déplacement axial dudit outil, ledit moteur restant fixe et immobile dans le bâti de l'appareil. Ledit moteur est réalisé sous forme d'une turbine. Le dispositif de blocage antivibratile est réalisé sous forme d'au moins trois patins échangeables pouvant être déplacés parallèlement à l'axe longitudinal x - x de l'appareil au moyen d'un système à leviers qui sont actionnés par ledit premier organe réalisé sous forme d'un vérin à double effet, les roulettes ou similaires ne touchant plus la paroi interne de la conduite ou du tunnel, lesdits patins étant, en outre, guidés et maintenus fixes en position parallèle à l'axe x - x de l'appareil par au moins un guide relié fixe au bâti qui coopère par une tige ou analogue avec au moins une rainure ou ouverture oblongue pouvant être disposée dans lesdits patins sensiblement verticalement par rapport à l'axe x - x. Ledit moyen est une vanne à trois voies commandée par ledit deuxième organe réalisé sous forme d'un vérin à double effet. Ledit troisième organe est réalisé sous forme d'un vérin à double effet dont la tige agit sur une bague qui peut se déplacer axialement le long l'au moins un rail de guidage relié fixe audit bâti servant à empêcher sa mise en rotation lors du fonctionnement dudit moteur et de la rotation de l'outil, ladite bague faisant également fonction de palier dont la partie tournante est reliée fixe à l'outil par l'intermédiaire d'un manchon pouvant glisser sur l'arbre du moteur, ledit manchon coopérant avec ledit arbre au moyen d'une clavette, des cannelures ou similaires pour assurer son entraînement en rotation par ledit moteur. Ledit premier fluide est l'eau fournie à une pression entre 130 à 170 bar. Ledit deuxième fluide est l'air comprimé fourni à une pression entre 6 à 10 bar. Ledit troisième fluide est l'air comprimé fourni à une pression entre 0 à 10 bar, où un liquide hydraulique dont la pression peut être supérieure à 10 bar. La bague et/ou la tige du vérin constituant ledit troisième organe est pourvue d'un indicateur de fin de course qui agit lors du contact entre ladite bague et/ou ladite tige avec la plaque extréme avant du bâti. Des moyens de commande séquentielle sont prévus qui sont disposés à l'extérieur de la conduite ou du tunnel. Ces moyens de commande séquentielle agissent automatiquement selon un programme prédéterminé ou en fonction des ordres reçus par des détecteurs situés à l'endroit de l'opération de forage ou d'élimination de protubérances dans des tunnels ou conduites. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront du texte suivant et des figures y afférentes, donnés à titre d'exemple uniquement. La figure 1 montre, en perspective, de façon schématique, une première vue de l'appareil, l'outil de coupe (ou de forage) étant rétracté et le système de blocage n'étant pas actionné. Les figures 2, 3 et 4 montrent en perspective, de façon schématique, une deuxième, une troisième et une quatrième vue de l'appareil, l'outil de coupe (ou de forage) étant en position totalement sortie,et le système de blocage étant en fonctionnement. La figure 4 montre schématiquement le système de distribution dudit deuxième fluide pour l'actionnement quasi simultané du système de blocage et du système d'inversion de l'écoulement dudit premier fluide. Comme c'est montré dans les figures 1 à 4, l'appareil comporte un bâti (1) qui consiste en des logerons (10) qui relient fixe deux bagues d'extrémité (11, 12) arrière et avant respectivement. Une bague (13) intermédiaire est montée fixe à un endroit proche de la bague (12) avant. Un propulseur (2) à réaction est monté sur la bague arrière (11). Ce propulseur (2) comporte des jets (21) qui sont disposés circulairement autour d'une entrée (E) d'un premier fluide; les jets (2) sont dirigés vers l'arrière en un angle divergent par rapport à l'axe longitudinal x-x de l'appareil. L'entrée (E) mène vers une vanne à trois voies (7) qui est commandée de façon à acheminer ledit premier fluide soit vers le propulseur (2) par la conduite (31), soit vers le moteur (3) par la conduite (32). Le long de l'axe x-x, les organes suivants sont montés successivement de l'arrière vers l'avant, entre les bagues (11) et (12) respectivement ; un vérin à double effet (5) qui agit sur un système à leviers (50) commandant le dispositif de blocage antivibratile de l'appareil dans une conduite ou un tunnel; le moteur (3) susmentionné est, de préférence, un moteur rotatif qui fonctionne avec le même premier fluide que le propulseur; une bague (14) mobile axialement le long de l'axe x-x de l'appareil qui est commandée de façon à permettre l'avance ou la rétraction de l'outil de coupe (4). L'outil (4) est relié fixe à un manchon (10) qui peut glisser sur l'arbre (11) du moteur (3). Le manchon (10) est relié fixe à une partie tournante (141) disposée dans la partie fixe (142) de ladite bague (14). Des cannelures, clavettes ou analogues sur l'arbre (11) et dans le manchon (10) assureront la transmission de la rotation du moteur (3) à l'outil (4). Des roulettes (12) ou analogues sont montées sur les longerons (10) du bâti (1) pour permettre à l'appareil de se déplacer dans la conduite ou dans le tunnel par l'action du propulseur (2) à réaction, ledit système (8) de blocage n'étant alors pas en fonctionnement. L'inversion du flux dudit premier fluide servant pour la propulsion vers le moteur (3) pour actionner celui-ci s'effectue au moyen d'un vérin à double effet (6) fonctionnant au moyen d'un deuxième fluide acheminé par les conduites (33) et (34) qu agit par l'intermédiaire de sa tige (61) sur un système (20) à leviers (201, 202), le levier (201) étant relié fixe à l'axe (16) de commande d'inversion du flux de la vanne (7).Ce même deuxième fluide agit également sur un vérin (5) à double effet dans lequel il est acheminé par la conduite (36) ou la conduite (35) pour actionner ou rétracter le système de blocage antivibratile de l'appareil dans la conduite ou le tunnel par l'intermédiaire d'un système (50) à leviers (52, 53,54). Le blocage de l'appareil dans la conduite ou le tunnel s'effectue par l'application ferme d'au moins trois patins (81 , 82 , 83) contre la face intérieure de la conduite ou du tunnel. Ces patins ont, en général, une longueur sensiblement égale à la longueur du bâti (1) de l'appareil. Ces patins (81 , 82 , 83 ... ) sont échangeables; aussi peut on utiliser des patins ayant des hauteurs (h) différentes pour le blocage dans des conduit@ (ou tunnels) ayant des sections plus ou moins grandes.Les patins (81 , 82 , 83 , 84 ....) sont montés dans des fourches (55) au moyen de tiges (56) ou analogues. Ces fourches sont reliées au système (50) à leviers (52, 53, 54). Chacun des patins (81, 82, 83...) est à chacune de ses extrémités pourvu d'un orifice oblongue ou d'une rainure disposé sensiblement verticalement par rapport à l'axe x - x longitudinal de l'appareil (non montré dans les dessins). Ces orifices (ou rainures) coopèrent avec des tiges (131) qui traversent des guides (13) entre lesquels les extrémités des patins (81 , 82 , 83 ...)sont montées.Ainsi, les patins peuvent se déplacer pratiquement parallèlement à l'axe x-x longitudinal de l'appareil lorsque le vérin (5) est actionné. Tous les organes du système de blocage (8), à savoir le vérin (5), la tige du vérin (51) le système (50) à leviers (52, 53, 54), les fourches (55) et guides (13) ainsi que les patins (81, 82, 83 ...) sont en des matériaux rigides et résistants tels que des métaux, par exemple. Par conséquent, le blocage de l'appareil est antivibratile. L'appareil entier n'est pas soumis à des déplacements irréguliers - aussi faibles que soient ils - lors de l'opération de l'élimination des protubérances dans une conduite, par exemple, par un outil (4) rotatif; le fonctionnement de l'appareil est ainsi régulier et précis. Le moteur (3) tourne l'outil (4) par l'intermédiaire d'un arbre (11) sur lequel peut se déplacer un manchon (10) monté par son ex trémité avant directement sur l'outil (4) et par son extrémité arrière sur la partie tournante (141) d'une bague (14) faisant fonction de palier. Ledit manchon (10) est solidaire en rotation avec l'arbre (11) du moteur par des clavettes, cannel-ures ou analogues (non montrés dans les dessins). Le moteur est monté fixe sur la bague (13) du bâti (1) par des boulons (31) ou analogues. L'avance de l'outil (4) lors du fonctionnement de l'appareil est effectué par l'acton d'un vérin (9) à double effet dont la tige (91) est en relation fixe avec la partie (142) non tournante de ladite bague (14). La tige (91) peut traverser la partie (142) de la bague (14). Cette bague (14) peut se déplacer dans le sens de l'axe x-x de l'appareil. La partie (142) est maintenue fixe de façon à ne pas être entraînée en rotation par au moins un rail (15) monté fixe sur le bâti (1). Ce (ou ces) rail(s) sert (servent) également pour le guidage de la bague (14) pour l'avance et le recul de l'outil (4). Un évidement est, en général, prévu dans la bague (13) du bâti (1) pour permettre le passage de la tige (91) du vérin (9). L'extrémité avant de la tige du vérin (91) ou la face avant de la partie (142) de la bague (14) est pourvue d'un indicateur de fin de course qui coagit avec un émetteur monté sur la face arrière de la bague (12) du bâti (1). Le fonctionnement de l'appareil pour couper des protubérances dans une conduite, par exemple, est le suivant : Un dispositif d'inspection par télévision connu en soi, par exemple, est introduit par une extrémité dans la conduite et avancé jusqu'à l'endroit où l'élimination de protubérances nuisibles doit étre effectuée, et il est annêté juste avant cet endroit qu'il continue à surveiller. L'appareil pour éliminer ces protubérances décrit ci-dessus est introduit dans l'autre extrémité de la conduite, son propulseur (2) est alimenté avec ledit premier fluide et l'appareil avance dans la conduite vers l'endroit surveillé par le dispositif d'inspection par télévision. Ce premier fluide est, de préférence, de l'eau fournie à une pression qui peut, en général, varier entre 130 à 170 bar.La grandeur de la pression dépend de la vitesse d'avance désirée de l'appareil dans la conduite, du poids de l'appareil et donc de la grandeur de la section de la conduite, de la forme de la conduite (droite, sinueuse) etc... Cette pression peut être contrôlée à chaque moment à partir d'un poste de commande et elle peut être modifiée en fonction des circonstances du travail. Lors de l'avance de l'appareil dans la conduite, l'eau émise par les jets (21) du propulseur à réaction est également projetée sur la paroi interne de la conduite et effectue, de ce fait, dans une certaine mesure, un certain nettoyage de cette paroi. L'avance de l'appareil est facilitée par les roulettes (12) ou analogues qui diminuent l'effort de frottement entre l'appareil et la paroi interne de la conduite. Plusieurs ensembles de roulettes (au lieu d'un seul) ou tout autre système pour permettre le déplacemnt aisé de l'appareil de la conduite peuvent être utilisés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Lorsque l'appareil est arrivé proche de l'endroit de l'opération qui est surveillé par le dispositif d'inspection à télévision, il est arrêté. Pour cela, il suffit d'introduire un deuxième fluide pratiquement simultanément dans le vérin (6) par la conduite (34) et dans le vérin (5) par la conduite (36) (Voir Figure 5). La tige (61) du vérin (6) se déplace alors vers la position I, ce qui a pour effet d'inverser le flux dudit premier fluide arrivé par l'orifice (E) dans la vanne (7) de façon à ce que le propulseur (2) ne soit plus alimenté et que tout ledit premier fluide soit acheminé vers le moteur (3) qui se met en rotation.La vitesse réglable du moteur (3), à partir d'un poste de commande,peut varier entre 400 et 600 tours/minute. Quasi simultanément ou avec un léger retard de quelques microsecondes, le deuxième fluide est introduit par la conduite (36) dans le vérin (5) qui commande la système de blocage antivibratile de l'appareil, la tige (51) du vérin (5) se déplace vers la position IV (figure 5) et agit sur le système (50) à leviers (52, 53,54 ) qui agissent sur les patins (81 , 82 , 83) par l'intermédiaire des fourches (55) et les tiges (54) de façon que, grâce aux dispositifs de guidage (13,131) les patins se déplacent vers l'extérieur sensiblement parallèlement à l'axe x-x longitudinal de l'appareil d'une distance qui peut atteindre une grandeur maximale (a) prédéterminée par les dimensions choisies des leviers (52 , 53 , 54) et la longueur de la course de la tige (51): Dans le cas de l'utilisation de cet appareil dans des conduites circulaires ayant des diamètres de l'ordre de 250 m/m à 350 m/m , la grandeur (a) est de l'ordre de 10 à 15 m/m , il est évident que l'on peut échanger les patins (81 , 82..) pour d'autres dont la hauteur (h) est plus grande ou plus petite pour travailler dans des conduites étant respectivement plus grandes ou plus petites. Les patins (81, 82 ....) sont appliqués fermement contre la paroi interne de ta conduite, ce que garantit, en meme temps, un bon centrage de l'appareil et de l'outil (4) de coupe dans la conduite et une assise antivibratile pour obtenir une coupe régulière et précise, sans qu'il y ait usure prématurée de l'outil (4) en danger de ruptures ou autres dommages des divers organes de l'appareil par des vibrations dangereuses. Ledit deuxième fluide est de préférence de l'air comprimé introduit à une pression variant entre 6 et 10 bar selon les besoins. La pression de l'air comprimé, ainsi que les moyens decontrôle pour son acheminement vers les conduites (34) ou (33) du vérin (6) et les conduites (36) et (35) du vérin (5) sont commandés à partir du poste de commande susmentionné. Lorsque les patins (81 , 82 ...) sont appliqués contre la paroi interne de la conduite, les roulettes (12) n'ont plus de contact avec cette paroi. Le moteur (3) ayant été mis en rotation, l'outil (4) tourne également; il est entraîné en rotation par un système télescopique comprenant l'arbre (11) du moteur (3) sur lequel peut se déplacer axialement un manchon qui est solidaire en rotation avec ledit arbre (11) par des clavettes, cannelures ou similaires. L'extrémité avant du manchon (10) est reliée fixe à l'outil (4). L'extrémité arrière du manchon (10) est reliée fixe à la partie tournante (141) d'une bague (14) qui a, d'une part, la fonction de palier (de butée) et, d'autre part, la fonction d'organe de transmission pour l'avance de l'outil (4), L'avance et la rétraction de l'outil (4) sont commandées par un vérin (9) qui est alimenté avec un troisième fluide par les conduites (38) et (39) respectivement. La tige (91) du vérin (9) est reliée à la partie fixe (142) non tournante de la bague (14).La tige (91) peut traverser cette partie (142). Ledit troisième fluide peut être de l'air comprimé ayant une pression qui peut varier entre 0 et 10 bar selon les conditions de travail, le poids de l'outil, etc... L'admission aux conduites (38) et (39) et la pression du fluide sont contrôlées à partin du poste de commande. Lorsque ce fluide est admis dans le vérin (9) par la conduite (38), la tige (91) du vérin (9) solidaire de la bague (14) pousse celle-ci vers l'avant, l'outil (4) rotatif et tournant avance avec la partie (141) de la bague (14) et le manchon (10) et il coupe les protubérances nuisibles.Cette opération peut être contrôlée par le dispositif d'inspection à télévision. L'avance de l'outil est de l'ordre de 80 à 150 mm. L'extrémité avant de la tige (91) du vérin (9) et/ou la face avant de la partie (142) fixe de la bague (14) étant pourvues avec un indicateur de fin de course, l'opération de coupe s'arrête automatiquement, le système de blocage peut être rétracté et l'appareil peut continuer à avancer. Toutes ces opérations séquentielles peuvent être contrôlées et commandées à partir du poste de commande.Il est également possible d'introduire une commande séquentielle totalement autonome et automatique et préalablement programmé en fonction des informations recueillies par les dispositifs d'inspection et de contrôle. De nombreuses améliorations et penfectionnements peuvent être apportés à l'appareil décrit ci-dessus sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, des moyens peuvent être prévus pour arrêter la rotation du moteur (3) sans pour autant que le flux dudit premier fluide (l'eau, par exemple) soit inversé et le propulseur (2) mis en action. Ou encore, d'autres moyens peuvent être prévus pour diriger au moins une partie dudit premier fluide (l'eau) sur l'outil (4) pour le refroidir, lors de l'opération de coupe des protubérances. En outre, des dispositifs de sécurité peuvent être installés pour éviter des surpressions dangereuses desdits premier, deuxième et troisième fluides. REVENDICATIONS 1) - Appareil automobile pour éliminer des protubérances dans une conduite ou pour effectuer des forages dans un tunnel comportant un dispositif de blocage pour l'immobiliser dans la conduite ou le tunnel lors de son fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de propulsion (2) à réaction connu en soi fonctionnant avec un premier fluide, un moteur (3) rotatoire d'un outil (4) de coupe et/ou de forage, un moyen (7) commandé pour dévier ledit premier fluide dudit dispositif de propulsion (2) vers ledit moteur (3), ledit dispositif de propulsion (2) pouvant alors être arrêté, et en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif de blocage (8) antivibratile dudit appareil dans ladite conduite ou tunnel qui est mis en fonctionnement par l'intermédiaire d'un premier organe (5) agissant sous l'effet d'un deuxième fluide, sensiblement simultanément qu'un deuxième organe (6) commandant ledit moyen (7), et en ce qu'il comprend, en outre, un troisième organe (9) que commande avance dudit outil (4) et que est actionné par un troisième fluide l'avance de l'outil (4) s'effectuant par des moyens (14,10) permettant le déplacement axial dudit outil (4), ledit moteur (3) restant fixe et immobile dans le bâti (1) de l'appareil. 2) - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit moteur (3) est réalisé sous forme d'une turbine. 3) - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (8) antivibratile est réalisé sous forme d'au moins trois patins (81 , 82 , 83 ...) échangeables pouvant être déplacés parallèlement à l'axe longitudinal x - x de l'appareil au moyen d'un système à leviers (50) qui sont actionnés par ledit premier organe (5) réalisé sous forme d'un vérin à double effet, les roulettes (12) ou similaires ne touchant plus la paroi interne de la conduite ou du tunnel, lesdits patins (81 , 82 , 83...) étant, en outre, guidés et maintenus fixes en position parallèle à l'axe x - x de l'appareil par au moins un guide (13) relié fixe au bâti (1) qui coopère par une tige (131) ou analogue avec au moins une rainure ou ouverture oblongue pouvant être disposée dans lesdits patins sensiblement verticalement par rapport à l'axe x - x. 4) - Appanett selon ta revendication 1, caractérisé en Ce que ledit moyen (7) est une vanne à trois voies commandée par ledit deuxième organe (6) réalisé sous forme d'un vérin à double effet. 5) - Appareil selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que ledit troisième organe (9) est réalisé sous forme d'un vérin à double effet dont la tige (91) agit sur une bague (14) qui peut se déplacer axialement le long d'au moins un rail de guidage (15) relié fixe audit bâti (1) servant à empêcher sa mise en rotation lors du fonctionnement dudit moteur (3) et de la rotation de l'outil (4), ladite bague (14) faisant également fonction de palier dont la partie tournante (141) est reliée fixe à l'outil (4) par l'intermédiaire d'un manchon (10) pouvant glisser sur l'arbre (11) du moteur (3), ledit manchon (10) coopérant avec ledit arbre (11) au moyer d'une clavette, des cannelures ou similaires pour assurer son entraînement en rotation par ledit moteur (3). 6.) - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit premier fluide peut être de l'eau fournie à une pression entre 130 à 170 bar. 7.) - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit deuxième fluide peut être l'air comprimé fourni à une pression entre 6 à 10 bar. 8.) - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit troisième fluide peut être l'air comprimé fourni à une pression entre 0 et 10 bar, où un liquide hydraulique dont la pression peut être supérieure à 10 bar. 9.) - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague (14) et/ou la tige (91) du vérin constituant ledit troisième organe (9) est pourvue d'un indicateur de fin de course qui agit lors du contact entre ladite bague (14) et/ou ladite tige (91) avec la plague extréme (12) avant du bâti (1). 10.) - Appareil selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que des moyens de commande séquentielle sont prévus qui sont disposés à l'extérieur de la conduite ou du tunnel. 11.) - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ces moyens de commande séquentielle agissent automatiquement selon un programme prédéterminé ou en fonction des ordres reçus par des détecteurs situés à l'endroit de l'opération de forage ou d'élimination de protubérances dans des tunnels ou conduites.