Brevet FR2642527A1 — publié le 19900803

26-42527 La présente invention concerne un engin pour inspecter l'intérieur des canalisations et en particulier les canalisations cylindriques d'égofts présentant un diamètre intérieur inférieur à 600 mm. De telles canalisations ne peuvent être visitées par des hommes. Il est donc nécessaire pour diagnostiquer l'état de la canalisation d'y faire pénétrer un engin équipé d'instruments d'observations tels que des caméras et de mesures de façon à détecter tout défaut, tel que fissures, nécessitant une réparation. Les engins roulants c'est-à-dire équipés de roues motrices sont peu adaptés à une telle inspection. En effet, ces engins roulants sont bloqués par le moindre obstacle à l'intérieur de la canalisation, tel qu'un éboulement partiel ou une cavité ayant une certaine profondeur. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des réalisations connues en créant un engin pour inspecter l'intérieur des canalisations qui puisse se déplacer aisément à l'intérieur de celles-ci et ainsi y réaliser des observations et des mesures précises et fiables. Suivant l'invention, cet engin est caractérisé en ce qu'il comprend un corps central comportant à chacune de ses extrémités trois bras disposés sensiblement à 120 l'un de l'autre suivant l'axe du corps central, les extrémités de ces bras pouvant s'appuyer sur la surface interne de la canalisation, le corps central comprenant des moyens pour faire coulisser l'une des séries de trois bras par rapport à ce corps central pour déplacer l'engin à l'intérieur de la canalisation. Le fait que l'engin comporte à ses extrémités trois bras à 120 formant une tripode permet d'assurer un excellent centrage de l'engin à l'intérieur de la canalisation. Les moyens prévus pour faire coulisser l'une des séries de bras par rapport au corps central permettent d'assurer un déplacement de l'engin du type rampant qui est apte à surmonter la plupart des obstacles avec une efficacité nettement plus grande qu'avec la force motrice exercée sur de simples roues. Par ailleurs, l'écart angulaire entre les bras dégage en eux de grands espaces qui permet d'éviter les obstacles situés entre ces bras. Selon une version avantageuse de l'invention, les moyens pour faire coulisser comprennent un piston mobile à l'intérieur du corps central sous l'effet d'une force commandée de l'extérieur de la canalisation, ce piston étant relié à l'une des séries de bras. Ainsi, il suffit de commander le déplacement de ce piston par une force hydraulique ou pneumatique pour faire progresser l'engin. Selon une version préférée de l'invention, l'engin comprend des moyens pour modifier l'angle compris entre les bras et l'axe du corps central. Ainsi, en déployant ou en repliant plus ou moins les bras par rapport à l'axe du corps central, on peut adapter ces bras au diamètre intérieur de la canalisation et modifier la force d'appui de ceux-ci sur la surface interne de cette canalisation. Selon une autre version préférée de l'invention, l'engin comprend des moyens pour faire tourner la ou les séries de trois bras autour de l'axe du corps central. Cette rotation des bras permet de dégager l'engin d'un obstacle rencontré par l'un des bras. De préférence également, l'engin comprend à chacune des extrémités des bras, des moyens pour ancrer ladite extrémité à la surface interne de la canalisation, des moyens permettant à ladite extrémité de se déplacer librement sur la surface interne de la canalisation suivant l'axe de celle-ci et des moyens permettant à cette extrémité de se déplacer en tournant autour de l'axe de cette canalisation. Ces moyens permettent ainsi de bloquer l'une des séries de bras tandis que l'autre se déplace par l'intermédiaire du piston du corps mobile. Ces moyens permettent de plus de commander la rotation de l'une des séries de bras pour éviter un obstacle. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - les figures 1 à 5 sont des schémas de principe de l'engin conforme à l'invention, disposé à l'intérieur d'une canalisation et montrant les étapes successives de déplacement de l'engin à l'intérieur de la canalisation, - la figure 6 est une vue en coupe de la figure 1, - la figure 7 est une vue en plan d'une réalisation concrète de l'engin conforme à l'invention, la partie supérieure de la figure montrant les bras repliés et la partie inférieure les bras déployés, - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale, avec arrachements, et à plus grande échelle, de la partie avant de l'engin, - la figure 9 est une vue analogue à la figure 8, montrant la partie arrière de l'engin, - la figure 10 est une vue en coupe avec arrachement, suivant le plan X-X de la figure 8, la figure 11 est une vue en coupe suivant le plan XI-XI de la figure 8, la figure 12 est une vue en coupe, avec arrachement des bras suivant le plan XII-XII de la figure 8, - la figure 13 est une vue suivant la flèche F1 de la figure 8, - la figure 14 est une vue suivant la flèche F2 de la figure 8. L'engin l pour inspecter l'intérieur de la canalisation 2 est représenté schématiquement sur les figures 1 à 6. Cet engin 1 comprend un corps central 3 dont chacune des extrémités est reliée à trois bras 4, 4a (voir figure 6) disposés sensiblement à 120 à la manière d'un tripode, suivant l'axe 5 du corps central 3. Les extrémités de ces bras 4, 4a s'appuient sur la surface interne de la canalisation 2. Le corps central 3 comprend des moyens qui seront détaillés plus loin pour faire coulisser l'une des séries de trois bras 4, 4a par rapport à ce corps central 3 pour déplacer l'engin à l'intérieur de la canalisation 2. Dans l'exemple représenté, les moyens pour faire coulisser l'une des séries de bras 4, 4a comprennent un piston 6 mobile à l'intérieur du corps central 3 sous l'effet d'une force commandée de l'extérieur de la canalisation 2. Ce piston 6 est relié à l'une 4 des séries de bras. On verra, plus loin, que l'engin 1 comprend des moyens pour modifier l'angle a compris entre les bras 4, 4a et l'axe 5 du corps central 3 ainsi que des moyens pour faire tourner la ou les séries de trois bras 4, 4a autour de l'axe du corps central 3. L'engin 1 comprend en outre à chacune des extrémités des bras 4, 4a, des moyens 7 pour ancrer ladite extrémité à la surface interne de la canalisation 2, des moyens 8 permettant à ladite extrémité de se déplacer librement sur la surface interne de la canalisation 2 suivant l'axe X-X' de celle-ci et des moyens permettant à cette extrémité de se déplacer en tournant autour de l'axe X- X' de cette canalisation 2, cet axe étant confondu avec celui du corps central. Les figures 7 à 14 représentent en détail une réalisation préférée de l'engin conforme à l'invention. Sur cette réalisation, on retrouve le corps central 3 avec son piston 6 coulissant en son intérieur (voir figure 8) et de part et d'autre de ce corps central 3 les deux séries de bras 4, 4a formant tripode. Le coulissement du piston 6 à l'intérieur du corps central 3 peut être commandé par un fluide hydraulique ou par voie pneumatique. Un tel système de commande est bien connu et ne sera pas détaillé dans la présente description. Dans cette réalisation, les moyens pour ancrer l'extrémité des bras 4, 4a à la surface interne de la canalisation, comprennent un doigt d'ancrage 7 (voir figures 7, 8, 9 et 14) pouvant prendre appui sur la surface interne de la canalisation 2 sous l'effet d'une force commandée de l'extérieur de la canalisation. Les moyens pour permettre à l'extrémité des bras 4, 4a de se déplacer sur la surface interne de la canalisation 2, comprennent un galet 10 (voir figures 7, 8, 9, 10 et 14) pouvant prendre appui sur cette surface pour permettre un déplacement de l'engin 1 dans la direction de l'axe X-X' de la canalisation 2. Cette position des galets 10 est montrée sur les figures précitées. Ces galets 10 peuvent également tourner de 90 autour de l'axe Y-Y' (voir figure 8) pour permettre une rotation de l'engin autour de l'axe X-X'. On voit, en effet sur la figure 8, que le galet 10 de chaque bras 4, 4a est fixé sur un organe 11 monté en rotation autour d'un axe Y-Y' sensiblement perpendiculaire à l'axe X-X' du corps central 3 entre une position dans laquelle l'axe de rotation dudit galet 10 est perpendiculaire à l'axe X-X' du corps central 3 et une position dans laquelle cet axe de rotation est parallèle à l'axe X-X' du corps central 3. On voit d'autre part sur la figure 8, que le doigt d'ancrage 7 de chaque bras 4, 4a est solidaire d'un piston 12 mobile dans une direction Y-Y' perpendiculaire à l'axe X-X' du corps central 3 entre une position d'appui sur la surface interne de la canalisation 2 (voir figure 9) et une position dégagée de celle-ci (voir figure 8). Le déplacement du piston 12 entre les deux positions précitées peut être commandé par un fluide hydraulique ou pneumatique selon un dispositif bien connu, non décrit dans la présente description. L'organe rotatif 11 qui porte chaque galet 10 est monté en rotation sur l'axe Y-Y' du piston 12 de commande du doigt d'ancrage 7, ce dernier étant mobile par rapport au galet 10 entre une position en saillie (voir- figure 8) et une position en retrait (voir figure 9) par rapport à celui-ci. Par ailleurs, les moyens pour faire tourner l'une des séries de bras 4, 4a autour de l'axe X-X' comprennent un moteur électrique 13 dont le pignon de sortie 14 entraîne en rotation une roue dentée 15 solidaire du corps central 3 par une goupille 16. Ce corps central 3 est lui-même solidaire par une goupille 17 de la série de bras 4a. La liaison entre la roue dentée 15 et la série de bras 4 comprend un palier 18 autour duquel peut tourner un manchon 19 solidaire de la roue dentée 15. Ainsi, lorsqu'on met en route le moteur électrique 13 par une commande extérieure, non représentée, la roue 15 tourne autour du palier 18 en entraînant en rotation le corps central 3 et les bras 4a, tandis que les bras 4 restent immobiles. On voit également sur les figures 7, 8 et 9 que les deux séries 4, 4a de trois bras sont chacune fixées de façon articulée à une tige 20, 20a, s'étendant dans l'axe X-X' du corps central 3 et solidaire d'un piston 21 mobile à l'intérieur d'un cylindre 22, 22a qui est relié à chaque bras 4, 4a par une barre 23, 23a articulée sensiblement au milieu de chaque bras 4, 4a et permettant lors du coulissement du piston 21 de déplacer chaque bras 4, 4a entre une position déployée (voir partie inférieure des figures 8 et 9) dans laquelle l'extrémité de ce bras prend appui sur la surface interne de la canalisation 2 et une position (voir partie supérieure des figures 8 et 9) repliée vers le cylindre 22, 22a du piston 21. Le coulissement du piston 21 peut être commandé par un fluide hydraulique ou pneumatique. Dans la réalisation représentée sur les figures 7 à 9, chaque bras 4, 4a est composé de deux barres 24, 25; 24a, a parallèles articulées à leurs extrémités d'une part à un support 26, 26a solidaire de la tige 20, 20a du piston 21 et d'autre part à un support 11 du galet 10 et du doigt d'ancrage 7. Par ailleurs, on voit sur la figure 8 que la liaison 27 entre le corps central 3 et le cylindre 22 adjacent aux bras 4 est élastique pour permettre une certaine flexion de l'ensemble par rapport à son axe longitudinal. Cette élasticité est assurée au moyen de blocs de caoutchouc 28 serrés entre deux flasques 29, 30. Cette disposition permet à l'engin de se déplacer à l'intérieur de canalisations non parfaitement rectilignes. On va maintenant expliquer en référence aux figures 1 et 5, le fonctionnement de l'engin que l'on vient de décrire. Toutes les étapes cidessous sont commandées automatiquement depuis l'extérieur de la canalisation 2. a) La première étape consiste dans la mise en position d'ancrage des doigts 7 de l'une 4a des deux séries de bras, et b) dans la mise en position d'appui des galets 8 de l'autre série 4 de bras (voir figure 1) c) la seconde étape consiste dans la commande du déplacement du piston 6 dans le corps central 3 pour propulser la série de bras 4 dont les galets 8 sont en appui (voir flèche F sur la figure 2) et en fin de course, dans la mise en position d'ancrage des doigts 7 de la série de bras 4 qui vient d'être déplacée par le piston (voir figure 3); - e) l'étape suivante consiste dans la mise en position d'appui des galets 8 de l'autre série 4a de bras qui est restée immobile (voir également la figure 3), f) dans une étape ultérieure (voir flèche F3 sur la figure 4), on commande le déplacement du piston 6 dans le corps central 3 pour ramener celui-ci vers la première série 4 de bras; g) On répète ensuite les étapes a) à f) ci-dessus. L'engin 1 conforme à l'invention se déplace ainsi dans la canalisation 2 d'une manière rampante. Ce mode de déplacement évite tout risque de patinage, puisque l'une des séries de bras est toujours ancrée à la surface interne de la canalisation 2. Par ailleurs, en cas d'obstacle, il est toujours possible de dégager les bras 4 ou 4a de cet obstacle en les faisant tourner autour de l'axe de la canalisation. L'engin que l'on vient de décrire peut porter ou entraîner un chariot comprenant des instruments de mesure 264252? et/ou d'observations permettant d'inspecter ou de diagnostiquer l'état de la surface interne de la canalisation. Les instruments de mesure et/ou d'observations pourront par exemple: - mesurer la longueur de la canalisation, - repérer les branchements et incidents, - visualiser l'intérieur de la canalisation, - mesurer l'ovalisation et établir la cartographie de la canalisation explorée, - prélever des échantillons des effluents transportés par la canalisation, - contrôler l'étanchéité des joints, - mesurer la résistance mécanique de la canalisation, - tester le degré de compactage du remblai. REVENDICATIONS 1. Engin (1) pour inspecter l'intérieur des canalisations (2), caractérisé en ce qu'il comprend un corps central (3) comportant à chacune de ses extrémités trois bras (4, 4a) disposés sensiblement à 120 l'un de l'autre suivant l'axe (5, X-X') du corps central (3), les extrémités de ces bras (4, 4a) pouvant s'appuyer sur la surface interne de la canalisation (2), le corps central (3) comprenant des moyens pour faire coulisser l'une des séries de trois bras (4, 4a) par rapport à ce corps central (3) pour déplacer l'engin (1) à l'intérieur de la canalisation (2). 2. Engin conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire coulisser comprennent un piston (6) mobile à l'intérieur du corps central (3) sous l'effet d'une force commandée de l'extérieur de la canalisation (2), ce piston (6) étant relié à l'une des séries de bras (4, 4a). 3. Engin conforme à l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour modifier l'angle (a) compris entre les bras (4, 4a) et l'axe (5) du corps central (3). 4. Engin conforme à l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire tourner la ou les séries de trois bras (4, 4a) autour de l'axe du corps central (3). 5. Engin conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend à chacune des extrémités des bras (4, 4a) , des moyens (7) pour ancrer ladite extrémité à la surface interne de la canalisation (2), des moyens (8) permettant à ladite extrémité de se déplacer librement sur la surface interne de la canalisation (2) suivant l'axe (X-X') de celle-ci et des moyens permettant à cette extrémité de se déplacer en tournant autour de l'axe (X-X') de cette canalisation. 6. Engin conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour ancrer l'extrémité des bras (4, 4a), comprennent un doigt d'ancrage (7) pouvant prendre appui sur la surface interne de la canalisation (2) sous l'effet d'une force commandée de l'extérieur de la canalisation. 7. Engin conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens pour permettre à l'extrémité du bras (4, 4a) de se déplacer sur la surface interne de la canalisation (2) comprennent un galet (10) pouvant prendre appui sur cette surface soit pour permettre un déplacement dans la direction de l'axe (X-X') de la canalisation (2), soit pour permettre une rotation autour de cet axe (X-X'). 8. Engin conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le galet (10) est fixé sur un organe (11) monté en rotation autour d'un axe (Y-Y') sensiblement perpendiculaire à l'axe (X-X') du corps central (3) entre une position dans laquelle l'axe de rotation dudit galet (10) est perpendiculaire à l'axe (X-X') du corps central (3) et une position dans laquelle cet axe de rotation est parallèle à l'axe du corps central. 9. Engin conforme à l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le doigt d'ancrage (7) est solidaire d'un piston (12) mobile dans une direction (Y-Y') perpendiculaire à l'axe (X-X') du corps central (3) entre une position d'appui sur la surface interne de la canalisation (2) et une position dégagée de celle-ci. 10. Engin conforme aux revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'organe rotatif (11) qui porte le galet (10) est monté en rotation sur l'axe (Y-Y') du piston (12) de commande du doigt d'ancrage (7), ce dernier étant mobile par rapport au galet (10) entre une position en saillie et une position en retrait par rapport à celui-ci. 11. Engin conforme à l'une des revendications 4 à , caractérisé en ce que les moyens pour faire tourner la ou les séries de bras (4, 4a) comprennent un moteur électrique (13) entraînant en rotation, l'une des séries de bras (4a) autour de l'axe (X-X') du corps central (3). 12. Engin conforme à l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que les deux séries de trois bras (4, 4a) sont chacune fixées de façon-articulée à une tige (20, a) s'étendant dans l'axe du corps central (X-X') et solidaire d'un piston (21) mobile à l'intérieur d'un cylindre (22, 22a) qui est relié à chaque bras par une barre articulée (25, 25a) sensiblement au milieu de chaque bras et permettant lors du coulissement du piston (21) de déplacer chaque bras (4, 4a) entre une position déployée dans laquelle l'extrémité de ce bras prend appui sur la surface interne de la canalisation (2) et une position repliée vers le cylindre (22, 22a) du piston (21). 13. Engin conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que chaque bras (4, 42) est composé de deux barres (24, 25; 24a, 25a) parallèles articulées à leurs extrémités d'une part à un support solidaire (26, 26a) de la tige (20, 20a) du piston et d'autre part à un support (11) du galet (10) et du doigt d'ancrage (7). 14. Engin conforme à l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le corps central (3) comprenant le piston (6) mobile pour déplacer axialement l'une des deux séries de bras (4, 4a) par rapport à l'autre est compris entre les deux cylindres (22, 22a). 15. Engin conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que la liaison (27) entre le corps central (3) et l'un (22) des cylindres est élastique pour permettre une certaine flexion de l'ensemble par rapport à son axe longitudinal (X-X'). 16. Engin conforme à l'une des revendications 5 à , caractérisé en ce que pour assurer son déplacement, il comprend des moyens pour commander les étapes suivantes: a) mise en position d'ancrage des doigts (7) de l'une des deux-séries de bras, b) mise en position d'appui des galets (10) de l'autre série de bras, c) déplacement du piston (6) dans le corps central (3) pour propulser la série de bras (4, 4a) dont les galets (10) sont en appui, d) mise en position d'ancrage des doigts (7) de la série de bras (4, 4a) qui vient d'être déplacée par le piston (6), e) mise en position d'appui des galets (10) de l'autre série de bras, f) déplacement du piston (6) dans le corps central (3) pour ramener celui-ci vers la première série de bras, g) répétition des étapes a) à f).