Brevet FR2716707A3 — publié le 19950901

FR 2716707 A3 19950901 FR 9502052 A 19950222 DISPOSITIF TRANSPORTEUR POUR L'EXECUTION DE TRAVAUX A L'AIDE D'OUTILS A L'INTERIEUR DE TUBES. La présente invention concerne un dispositif transporteur pour l'exécution de travaux au moyen d'outils à l'intérieur de tubes comportant un moteur pour l'avancement à l'intérieur du tube et des moyens d'entraînement pour la commande d'éléments d'écartement. En particulier, les tubes de canalisations présentent souvent un diamètre qui est si faible qu'il est difficile, voire impossible, de pénétrer à l'intérieur de ces tubes. Pour l'entretien, le nettoyage, la réparation et l'inspection de tubes de ce type, on utilise donc des dispositifs transporteurs spécifiques, lesquels peuvent également transporter, conduire et fixer des outils et des instruments d'inspection les plus divers. On utilise fréquemment des caméras vidéo pour l'inspection optique des parois du tube et pour la surveillance des travaux exécutés par le dispositif. Pour les travaux très simples, on connaît des dispositifs transporteurs du type traîneaux qui sont tirés à travers le tube le long d'une ligne, ce qui toutefois exige la présence d'un puits d'accès aux deux extrémités. D'autres véhicules à chenilles télécommandés présentent une adhérence insuffisante, raison pour laquelle ils ne conviennent pas pour une utilisation sur des parois de tubes glissantes, et en aucun cas pour l'utilisation d'outils à forte dépense énergétique. En outre, de tels dispositifs peuvent aussi se renverser, suite à quoi, il est presque impossible de les récupérer. De même, les véhicules, présentant des bras s'étendant de manière télescopique le long de la paroi du tube, n'ont pas fait leur preuve, car ils sont susceptibles de rester facilement coincés à l'intérieur des tubes. Un dispositif transporteur connu, plus évolué, conforme au document CH 682 415, muni d'éléments d'écartement qui sont commandés par des vireurs hydrauliques, a apporté un certain progrès. Toutefois, même ce dispositif de transporteur plus évolué reste entaché d'inconvénients et d'insuffisances notables. Ainsi, les éléments d'écartement ne peuvent être serrés sur la paroi du tube que sous des forces relativement limitées, ce qui est insuffisant pour de nombreuses applications. Par ailleurs, cette structuration connue est toujours relativement longue, ce qui limite fortement son utilisation, surtout aux endroits étroits ainsi que pour l'introduction dans des puits d'accès étroits. Le problème décisif qui est à la base de la présente invention réside donc dans le fait de surmonter les inconvénients des dispositifs déjà existants et de créer un dispositif transporteur compact utilisable de manière universelle, qui est conçu pour serrer des éléments d'écartement contre les parois du tube sous une forte pression, ce qui est une condition indispensable pour la propulsion et la conservation du dispositif transporteur, en particulier dans le cas d'utilisation d'outils à forte dépense énergétique, par exemple pour les travaux de fraisage. Par ailleurs, il doit être possible également de franchir des puits d'accès étroits et des endroits serrés à l'intérieur du tube, en rendant impossible le blocage du dispositif à l'intérieur du tube. Ce problème est résolu par un dispositif transporteur caractérisé par la présence d'un entraînement hydrostatique des éléments d'écartement, lequel présente au moins une unité piston-cylindre à double effet, disposée transversalement à l'axe longitudinal du dispositif transporteur et dont le piston et le cylindre agissent chacun par l'intermédiaire d'un élément sur un tube central ou sur un manchon entourant concentriquement ledit tube central, de telle sorte qu'un mouvement de la course du piston à l'intérieur du cylindre, provoque un basculement du manchon par rapport au tube central, et en ce que les éléments d'écartement sont articulés sur le tube central et le manchon de telle sorte que le basculement du tube central en direction du manchon, provoque un mouvement des éléments d'écartement en direction radiale. Grâce à la commande hydrostatique des éléments d'écartement comportant des unités piston-cylindre à double effet, lesquelles sont disposées transversalement à l'axe longitudinal, a été créé un instrument particulièrement compact et puissant qui permet l'utilisation universelle même dans les situations les plus étroites. Selon des développements avantageux de l'invention, on peut obtenir des forces d'application particulièrement élevées, des amplitudes de déplacement étendues par rapport au diamètre franchissable du tube et des dimensions particulièrement compacts, tant pour ce qui concerne la longueur du dispositif transporteur que le diamètre, lequel peut être très petit, par exemple de 20 cm seulement. L'invention sera expliquée plus en détail ci-après à propos d'exemples décrits en regard avec les dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une commande hydrostatique conforme à l'invention comportant une unité piston-cylindre agissant sur un élément d'écartement la figure 2 représente un exemple à deux unités pistoncylindre dont les plages de basculement s'additionnent la figure 3 représente une coupe à travers l'exemple de la figure 2 la figure 4 représente un exemple comportant deux unités piston-cylindre à effets parallèles la figure 5 représente un exemple comportant un cylindre fixé sur le boîtier la figure 6 représente un groupe d'écartement du type diaphragme iris comportant trois jambes d'écartement la figure 7 représente un dispositif transporteur comportant une commande d'une fraise concentrique la figure 8 représente un dispositif transporteur comportant un entraînement à étais. La figure 1 représente schématiquement une commande hydrostatique conforme à l'invention, comportant une unité piston-cylindre 2 0 à double effet, disposée transversalement. Son piston 23 est relié par un élément 7 à un tube central 1 du dispositif transporteur et le cylindre 28, est relié par un élément 8, à un manchon concentrique 10 de telle sorte qu'un mouvement H1 inhérent à la course de l'unité piston-cylindre est transformé en un mouvement de basculement W1 du manchon par rapport au tube central. Un élément d'écartement 5 comportant deux jambes 42, 43 est articulé par l'une des jambes sur le tube central 1 et par l'autre sur le manchon 10. Un basculement W1 est, de ce fait, transformé en un mouvement d'écartement dl en direction radiale de l'élément d'écartement. Cet élément d'écartement 5 est réalisé dans cet exemple sous la forme d'un élément d'étayage 6, lequel, sous une force d'application élevée, peut être fixé ou ancré en toute sécurité, mais de manière réversible, sur la paroi du tube. Les figures 2 et 3 montrent des exemples comportant deux unités piston-cylindre 20, 30, très compactes, parallèles, disposées symétriquement et transversalement par rapport à l'axe longitudinal 2 du dispositif transporteur. Leurs pistons 23, 33 à tiges de piston 24, 34 sont fixés sur le boîtier 11 dudit dispositif transporteur. Les cylindres mobiles 28, 38 agissent chacun à travers un coulisseau 25, 35 et une bride 26, 36 maintenant ce coulisseau sur le manchon 10 ou sur le tube central 1. Les mouvements inhérents à la course H1, H2 des unités 23 sont, de ce fait, transformés de manière additive, en mouvements de basculement W1, W2. Avec deux unités piston-cylindre, on obtient donc le doublement de l'amplitude totale du basculement W=W1+W2. De ce fait, il est possible de franchir une gamme étendue de diamètres tubulaires avec un seul et même dispositif transporteur, sans restructuration des éléments de réglage (19, voir figure 1) ou des jambes d'écartement (42, 43, voir figure 6). La coupe longitudinale représentée sur la figure 3 montre clairement le mode de construction court très compact de cette commande d'écartement extrêmement efficace, qui peut exercer des forces très élevées sur les éléments d'écartement. De ce fait, un dispositif transporteur se trouve créé, qui permet l'utilisation, même dans un espace minime, d'outils à haute dépense énergétique tels que les fraises (figure 7), surtout avec le mode de réalisation représenté sur la figure 4. Car il est également possible, au lieu d'utiliser cette combinaison additive des plages de basculement W1, W2 de la figure 2, de monter les deux unités piston-cylindre 20, 30 en parallèle, comme le montre la figure 4 et d'additionner leur force K1, K2. Les éléments d'écartement peuvent ainsi être serrés contre la paroi tubulaire avec une force d'application multipliée par deux, toutefois, dans ce cas, l'amplitude du basculement n'étant pas augmentée. Dans cet exemple, les pistons 23, 33 avec les tiges de piston 24, 34 sont, cette fois encore, fixés sur le boîtier 11. Mais, les cylindres mobiles 28, 38 agissent à travers les coulisseaux 25, 35 sur une bride commune 47. Cette bride 47 transmet les forces des deux cylindres 28, 38, par exemple sur le tube central 1, tandis que les deux tiges de piston 24, 34 agissent sur le manchon à travers le boîtier 11. La course totale de cet agencement est alors de H=H1=H2 et l'amplitude totale de basculement est, par conséquent, W=W1=W2. Toutefois, la force totale exercée par la course est de R=K1+K2. Sur la figure 5, est représenté un exemple sur lequel le cylindre 28 est relié de manière fixe au boîtier 11 tandis que le piston 23 et la tige de piston 24 sont fixés sur un étrier support 41. Un coulisseau 25 fixé sur l'étrier support transmet le mouvement de la course du piston 23 sur le tube central 1 ou le manchon 10 à travers la bride 26. La figure 2 et la figure 6 illustrent le rapport entre les mouvements H1, H2 inhérent à la course, les basculements Wl, W2 et la position de départ W0 entre le tube central 1 et le manchon 10. La position de départ W0 correspond à la déviation minimale des éléments d'écartement et donc au diamètre minimal DO du dispositif transporteur. Pour adapter celui-ci aux tubes à franchir, il est possible, en particulier, pour un mode de réalisation comportant une seule unité piston-cylindre selon la figure 1, ou des unités montées en parallèle selon la figure 4, d'introduire un élément de réglage complémentaire 19 (figure 1) entre l'articulation entre l'unité piston-cylindre 20 et le manchon 10 ou le tube central 1. Au moyen de cet élément de réglage 19, par exemple en forme de crantage, la position de départ W0 peut être modifiée. Une autre possibilité de réglage de la position de départ W0 est offerte par les éléments d'écartement représentés sur la figure 6. La figure 6 représente un groupe d'écartement 60 comportant trois éléments d'écartement 5.1, 5.2, 5.3 dont toutefois un seul, 5.1, est représenté, et qui porte un entraînement 46 à roue muni d'un vireur hydraulique. Les éléments d'écartement présentent deux jambes courbées en arc de cercle 42, 43, dont l'une est articulée sur le tube support 1 et l'autre sur le manchon 10. L'extrémité de la jambe d'écartement 43 est articulée dans la partie centrale sur la jambe d'écartement 42 (B), de telle sorte que la jambe 43 peut être basculée autour de son point d'articulation A sur le tube support, vers l'extérieur en direction de la paroi du canal ou de la paroi tubulaire 3. Les trois éléments d'écartement 5.1, 5.2, 5.3 constituent, de ce fait, un mécanisme d'écartement du type diaphragme à iris. Dans la jambe d'écartement 42 sont prévus d'autres trous 48 qui peuvent servir de points d'ancrage B pour l'articulation de la jambe d'ancrage 43. En déplaçant le point B dans un autre trou 48, on peut modifier la position de départ DO et, de ce fait, l'amplitude diamétrale franchissable par le dispositif. La figure 7 montre un dispositif transporteur conforme à l'invention, comportant deux groupes d'écartement 60, 70, une commande hydrostatique commune 20 et une fraise 53 concentrique, ctest-à-dire guidée centralement, servant d'outil. La commande très compacte de la fraise est constituée dans ce cas d'un vireur 56 placé transversalement, qui entraîne à travers un pignon hélicoïdal 54 une grande roue dentée 55 de la fraise. Cette disposition permet d'exercer des forces de fraisage élevées. Ce guidage central très avantageux de la fraise n'est possible qu'à l'aide du dispositif transporteur conforme à l'invention. Jusqu'alors les travaux de fraisage devaient suivre les contours du tube de manière décentrée, ce qui était très compliqué et lent. Les deux groupes d'écartement 60, 70 peuvent présenter aussi bien des jambes d'écartement avec commandes à roues pour le transport longitudinal à l'intérieur du tube que des étais d'écartement (6, sur la figure 1) sans roues, afin d'assurer une rigidification dans le cas de travaux avec des outils qui exercent des forces et des couples très élevés. Une autre variante du mouvement longitudinal à l'intérieur du tube sans commande à roues, consiste en une commande du type péristaltique, représentée sur la figure 8, et illustrée par les flèches 61, 71 sur les groupes d'écartement 60, 70. Dans ce cas, alternativement, un groupe d'écartement (par exemple 60) est fixé sur la paroi du tube par application sous pression des étais d'écartement, tandis que le deuxième groupe d'écartement (70) est déplacé en direction de la flèche 71 au moyen d'un dispositif de poussée 65 en un mouvement de va-et-vient dirigé axialement vers le premier groupe d'écartement 60 ou s'écartant de celui-ci. Ensuite, le deuxième groupe d'écartement 70 est fixé et le premier groupe est poussé axialement. Le dispositif conforme à l'invention convient pour les travaux de tous types, donc également pour les travaux d'enduction des tubes, par exemple par projection de matières plastiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif transporteur pour l'exécution de travaux à l'aide d'outils à l'intérieur de tubes, comportant un moteur pour l'avancement à l'intérieur du tube et des moyens d'entraînement pour la commande d'éléments d'écartement, caractérisé par la présence d'un entraînement hydrostatique des éléments d'écartement, lequel présente au moins une unité piston-cylindre (20) à double effet, disposée transversalement à l'axe longitudinal (2) du dispositif transporteur et dont le piston et le cylindre agissent chacun par l'intermédiaire d'un élément (7, 8) sur un tube central (1) ou sur un manchon (10) entourant concentriquement ledit tube central, de telle sorte qu'un mouvement de la course (H1) du piston à l'intérieur du cylindre, provoque un basculement (W1) du manchon (10) par rapport au tube central (1), et en ce que les éléments d'écartement (5) sont articulés sur le tube central et le manchon de telle sorte que le basculement du tube central en direction du manchon, provoque un mouvement des éléments d'écartement en direction radiale (dl). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la présence de deux unités piston-cylindre (20, 30) parallèles qui sont disposées face à face, symétriquement par rapport à l'axe longitudinal (2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux unités piston-cylindre sont reliées chacune avec le manchon (10) et le boîtier fixe (11) ou le boîtier fixe (11) et le tube central (1), de telle sorte que les courses (H1, H2) des unités piston-cylindre, dans leur effet sur les amplitudes de basculement (W1, W2) entre le tube central et le manchon s'additionnent. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux unités piston-cylindre sont montées en parallèle de telle sorte que leurs forces de déplacement s'additionnent. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les courses (H1, H2) des unités piston-cylindre sont transformées au moyen d'un coulisseau (25, 35) et d'une bride (26, 36) en des mouvements de basculement (W1, W2) entre le tube central et le manchon. 6. Dispositif selon 1 'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre l'accouplement entre l'unité piston cylindre et le manchon (10) ou le tube central (1), est monté un élément de réglage (19) à l'aide duquel peut être modifiée la position de départ (WO) entre le tube central (1) et le manchon (10) et donc aussi le débattement minimal des éléments d'écartement. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (23) et la tige de piston (24) de l'unité de piston cylindre sont reliés de manière fixe au boîtier (11). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre (28) est relié de manière fixe au boîtier (11), tandis que la tige de piston (24) est reliée par l'intermédiaire d'un étrier support (41) au tube central (1) ou au manchon (10). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'écartement présente deux jambes (42, 43) dont chacune est articulée sur le manchon (10) ou le tube central (1), tandis que l'extrémité d'une jambe d'écartement (43) est articulée à l'autre jambe d'écartement (42) dans la zone centrale de cette dernière, de telle sorte que ladite jambe (43) peut être basculée vers l'extérieur autour de son point d'articulation (A) sur le tube central (1). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des éléments d'écartement supportent, sur leur extrémité périphérique, une roue entraînée par un moteur hydraulique (46). 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un ou plusieurs des éléments d'écartement sont réalisés sous la forme d'étais destinés à être ancrés sur la paroi du tube. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un groupe d'écartement (60) est constitué d'au moins trois éléments d'écartement équidistants (5.1, 5.2, 5.3), lesquels sont situés dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (2). 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un groupe d'écartement est constitué de trois jambes d'écartement (5.1, 5.2, 5.3) qui présentent un mécanisme de commande du type diaphragme iris. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par la présence de deux groupes d'écartement (60, 70) comportant chacun au moins trois éléments d'écartement. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux groupes d'écartement (60, 70) sont équipés d'étais (6) et que ces derniers sont mobiles en direction antagoniste pour assurer le mouvement péristaltique d'avancement à l'intérieur du tube. 16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour servir d'outils, on utilise une fraise concentrique (53). 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'entraînement de la fraise s'effectue par l'intermédiaire d'un pignon hélicoïdal (54) monté sur une roue dentée (55) de grand diamètre.