Brevet FR2724458A1 — publié le 19960315

MODULE D'ENTRAINEMENT POUR VEHICULE ENDO-TUBULAIRE A DEPLACEMENT AUTONOME DESTINE A L'INSPECTION DE CANALISATIONS La présente invention concerne un module d'entrainement pour véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome et destiné à l'inspection de tubes ou canalisations. Ce véhicule permet de contrôler l'épaisseur et la compacité de la paroi d'un tube ou d'une canalisation par un procédé de contrôle non destructif (par ultrasons, courants de Foucault, radiographie, etc). La radiographie par exemple est l'un des procédés connus de mesure d'épaisseur. Ce procédé met en oeuvre des émetteurs de rayons X ou des rayons nucléaires émis par des corps radioactifs qui peuvent être naturels ou artificiels. Des appareils de radiographie sont notamment utilisés pour contrôler les diverses canalisations constituant les gazoducs, les tuyauteries d'usines ou des pièces creuses. Le contrôle se fait en disposant la source de rayonnements ionisants à l'intérieur de la canalisation, d'une tuyauterie ou d'une pièce creuse et le détecteur de rayonnements à l'extérieur, la paroi du tube ou de la pièce s'interposant entre la source et le détecteur. Pour l'inspection des tubes ou des canalisations, la source de rayonnements ionisants peut être transportée par un véhicule capable de se déplacer de manière autonome à l'intérieur de ces tubes ou canalisations. Ce véhicule endo-tubulaire a généralement une forme de parallélépipède monté sur quatre roues, un peu comme le chariot d'un aspirateur. Un moteur électrique est relié à des roues motrices pour assurer le déplacement de ce véhicule. Ce véhicule endo-tubulaire est bien adapté pour des tubes de gros diamètre. En effet, non seulement sa conception conduit à un dispositif relativement volumineux, mais en outre son déplacement dans un tube ne peut être assuré que si la surface de roulement des roues est en contact au moins partiel avec la surface interne du tube, ce qui signifie que le diamètre du tube doit être suffisamment grand par rapport à l'écartement des roues. Ainsi, il n'est pas possible actuellement de contrôler par radiographie des canalisations ou tuyauteries de diamètre inférieur à 100 mm par l'intérieur. Pour pouvoir effectuer ce contrôle de l'intérieur, les inventeurs de la présente invention ont conçu un module d'entraînement pour véhicule endo-tubulaire de conception entièrement différente des dispositifs de l'art connu décrits ci-dessus et pouvant se déplacer dans des tubes de diamètre inférieur. Ce module comporte des roues motrices en opposition et pouvant exerçer leur action sur la paroi interne d'un tube, et un système approprié de transmission à ces roues motrices du mouvement de rotation fourni par le moteur. L'invention a donc pour objet un module d'entraînement pour véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome destiné à l'inspection des canalisations et apte à se déplacer dans l'axe d'une canalisation, comportant un moteur et des roues motrices destinées à venir en contact avec la paroi interne de la canalisation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de roues motrices supportées par des bras et disposées en opposition par rapport à l'axe de la canalisation, des moyens élastiques étant prévus entre les bras pour appliquer les roues motrices contre la paroi interne, le module comportant des moyens de transmission du mouvement de rotation du moteur jusqu'aux roues motrices. Avantageusement, les moyens de transmission du mouvement de transmission du moteur peuvent comprendre un pignon conique solidaire de l'axe du moteur et engrenant avec deux autres pignons coniques portés par un arbre perpendiculaire à l'axe du moteur et aptes à tourner autour de cet arbre, chacun des pignons portés par l'arbre étant relié par une courroie de transmission à un pignon situé sur l'axe d'une roue motrice. L'invention a également pour objet un véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'entraînement tel que défini ci-dessus, un module de contrôle non destructif, un module détecteur de soudure, un module contrôle commande contenant les circuits électroniques de contrôle et de commande du véhicule, un module détecteur pilote capable de détecter une source pilote placée sur la canalisation. Grâce à la conception du module d'entraînement et au fait que le véhicule est constitué de modules articulés, le véhicule endo-tubulaire selon l'invention peut franchir des pentes raides (jusqu'à 45 ). L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome selon l'invention, - la figure 2 est une vue partiellement en coupe du module d'entraînement pour véhicule endo-tubulaire selon l'invention, - la figure 3 est une vue de détail du module d'entraînement selon l'invention montrant plus particulièrement les roues motrices et le mécanisme de transmission du mouvement de rotation du moteur, - la figure 4 est une autre vue de détail du module d'entraînement selon l'invention montrant plus particulièrement son système de freinage. A titre d'exemple, dans le reste de la description, le procédé de contrôle non destructif mis en oeuvre sera un procédé de radiographie. Un exemple de véhicule endo-tubulaire complet selon l'invention est représenté à la figure 1, presque entièrement engagé dans une canalisaiton 1. Le véhicule va être décrit depuis sa partie arrière, qui n'a pas encore pénétré la canalisation, jusqu'à sa partie avant. On trouve d'abord un premier module roues arrière 20 portant une butée d'attelage 21 et trois roues de guidage 22 disposées à l'extrémité de bras 23 qui vont assurer la pression des roues de guidage sur la paroi de la canalisation 1. Un module de radiographie 30 est supporté par ce premier module roues arrière 20 d' un côté et, de l'autre côté, par un second module roues arrière 40. Au module 40 sont reliés un module détecteur de sortie 50, détectant la sortie de la canalisation par un dispositif à ressort 51, et un module motorisation source 60. Ce module 60 sert à déplacer la source de rayonnements ionisants contenue dans le module de radiographie 30 depuis une position de repos, c'est-à-dire à l'intérieur d'un blindage, jusqu a une position de travail où les rayonnements ionisants peuvent être émis à l'extérieur du module 30. Une articulation du type Cardan permet de relier le module motorisation source 60 au module d'entraînement 100. Le flasque arrière 138 du module 100 supporte un ensemble 70 de trois galets situés au bout de bras ressort pour assurer un guidage intermédiaire du véhicule dans la canalisation. Au flasque avant 161 du module d'entraînement 100 est relié un module détecteur de soudure 80. Le module 80 détecte la présence d'une soudure grâce à un doigt de détection supporté par le support 81 disposé à l'extrémité d'un bras ressort 82. On a représenté en traits pleins le support 81 et le bras ressort 82 comme étant la position qu'ils occupent dans la canalisation 1. En traits interrompus, on a représenté l'extension maximale possible pour ces éléments. Le module 80 comprend encore un axe de rotule 83 permettant une liaison du type Cardan avec le module suivant. Ce module suivant, référencé 90, est appelé module contrôle commande. I1 contient les circuits électroniques de contrôle et de commande du véhicule endo-tubulaire. Des connecteurs 91, 92 et 93, 94 permettent d'assurer les liaisons électriques non représentées avec les modules appropriés situés à 1 arrière et à l'avant du module 90. Ce module comporte un axe de rotule arrière 95 et un axe de rotule avant 96 pour assurer des liaisons du type Cardan avec les modules qui l'encadrent. Ces axes de rotule 95 et 96 supportent respectivement des ensembles de trois galets 97 et 98 pour le guidage intermédiaire du véhicule. On trouve ensuite un premier module batterie 210 dont l'axe de rotule avant supporte un ensemble de trois galets 211, un second module batterie 220 dont l'axe de rotule arrière supporte un module détecteur de sortie 230 et dont le flasque avant supporte un ensemble de trois galets 221. Enfin, en tête du véhicule, vient un module détecteur pilote 240 qui permet de détecter la source pilote placée sur la canalisation 1 et d'amener le véhicule en position de travail. Ce module 240 possède à son extrémité avant trois roues de guidage 241 et une butée d'attelage 242. Les modules sont en général de forme cylindrique pour se conformer à la forme de la canalisation. L'agencement des modules dans le véhicule endo-tubulaire n'est pas nécessairement dans l'ordre qui vient d'être décrit. On peut très bien les agencer de manière entièrement différente. En se reportant à la figure 2 (qui est une vue de dessus si on se réfère à la figure 1), on voit que le corps principal du module d'entraînement 100 est constitué par un radiateur cylindrique 111 contenant un motoréducteur 135 dont on aperçoit l'extrémité avant. Un pignon conique 103 est goupillé sur l'axe 170 du motoréducteur. Une chape 112 est fixée sur cette extrémité du radiateur 111 avec interposition d'une rondelle de réglage 123. Elle assure le maintien d'un arbre 130 perpendiculairement à l'axe du motoréducteur, l'arbre 130 et l'axe du motoréducteur étant dans le même plan. L'arbre 130 supporte, de part et d'autre d'une partie centrale servant de butée, deux pignons coniques 104 montés sur roulements et engrenant avec le pignon conique 103. A titre d'exemple, le pignon 103 peut avoir 16 dents et les pignons 104 peuvent avoir 24 dents. Une tôle de fermeture 124 en quatre parties sert de carter aux pignons 103 et 104. L'arbre 130 supporte également, de manière symétrique, deux bras 113 engagés sur l'arbre par des premières extrémités en forme de fourche encadrant un pignon 104. Les secondes extrémités des bras 113 possèdent chacune une portée cylindrique perpendiculaire à l'axe du motoréducteur pour supporter, grâce à des roulements, l'axe 150 d'une roue motrice 160. Cet axe 150 supporte également un pignon 127. Entre un pignon conique 104 et un pignon 127 d'un même bras 113 est disposée une courroie crantée 162 pour l'entraînement de la roue motrice. Cette disposition fait que les roues motrices tournent en sens opposés. En outre, si l'une des roues motrices tourne dans le vide, l'autre continue à entraîner le module. Comme le montre la figure 2, il peut être avantageux d'avoir une bande de roulement pour les roues motrices composée de plusieurs parties afin de mieux franchir d'éventuelles aspérités internes aux canalisations. Dans l'exemple représenté, la bande de roulement comporte trois parties constituées par les rondelles 151 séparées par d'autres rondelles 152 de plus petit diamètre. Les deux bras 113 sont maintenus écartés dans la canalisation 1 grâce à un ressort 165 exerçant son action entre deux supports 126, chaque support 126 étant fixé sur un bras 113 comme le montrent les figures 2 et 3 (la figure 3 est une vue correspondant à la figure 1). Par mesure de sécurité ce ressort est guidé par un guide 115 comprenant une partie centrale semi-cylindrique pour contenir le ressort boudin, cette partie centrale étant prolongée par des parties d'extrémité permettant la fixation du guide ressort. La figure 3 montre l'une des extrémités du guide ressort 115 qui est fixée, par l'intermédiaire de vis, sur une colonne 116. Le module extraîneur possède donc deux colonnes 116 fixées d'un côté sur le radiateur 111. De l'autre côté, elles supportent le flasque avant 161. La figure 3 montre en traits mixtes la position des roues motrices dans leur extension maximale et en traits pleins la position des roues motrices dans leur extension minimale (les roues sont alors en contact l'une avec l'autre). La figure 4 est une vue en coupe qui montre la partie arrière du module entraîneur 100. Des tiges filetées 128, dont une seule est représentée, maintiennent un fourreau 110 sur la partie arrière du radiateur 111 contenant le motoréducteur 135. Seule la partie avant du fourreau 110 a été représentée par souci de clarté. Ce fourreau est fermé par une tôle de fermeture 137 et contient un codeur incrémental 180 fournissant des informations sur la vitesse de rotation du motoréducteur et par conséquent sur la position du module entraîneur. La référence 182 représente le câble de connexion électrique du codeur. La liaison entre la partie arrière de l'axe 170 du motoréducteur et l'axe 181 du codeur se fait par l'intermédiaire d'un disque métallique 114 solidaire par vissage des deux axes. Ce disque comporte un clinquant 175 en forme de rondelle et soudé sur le disque. Le flasque arrière 138 du module entraîneur permet la liaison avec le module suivant et le supportage d'un ensemble de trois galets (voir la figure 1) Le freinage du module entraîneur est réalisé de manière électromagnétique. Au flasque 138 est fixé un support 117 de ventouse électromagnétique 185. Un écrou de réglage 118 est fixé à l'autre extrémité de la ventouse et se visse dans la plaque 186 qui est solidaire de deux tirants 120 dont un seul est représenté. Ces deux tirants sont également solidaires à leur autre extrémité d'une plaque 121 supportant une garniture de freinage 122. Le freinage se fait par défaut de courant. Lorsque la ventouse électromagnétique 185 n'est plus alimentée, l'écrou 118 n'est plus soumis à une force de rappel vers le flasque 138. Les ressorts 187 prévus dans des logements 188 entourant les tirants 120 exercent alors une poussée vers l'avant sur le disque de freinage constitué par la plaque 121 et sa garniture 122. Le disque de freinage vient alors s'appliquer sur le clinquant 175 du disque 114 et le freinage s'effectue. La suppression du freinage s'obtient par rappel de l'électro-aimant de la ventouse 185. REVENDICATIONS 1. Module d1entraînement (100) pour véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome destiné à l'inspection des canalisations et apte à se déplacer dans l'axe d'une canailsatlon (1), comportant un moteur (135) et des roues motrices (160) destinées à venir en contact avec la paroi interne de la canalisation (1), caracterise an ce qu'il comprend au moins une paire de roues motrices (160) supportées par des bras (113) et disposées en opposition par rapport à l'axe de la canallsatlol., ces moyens élastiques (165) étant prévus entre ies bras (113) pour appliquer les roues motrices (160) contre la paroi interne, le module comportant des moyens de transmission du mouvement de rotation du moteur usqu'aux roues motrices. 2. Module 'entrainement selon la revendication 1, caractérlsé en ce que, le moteur (135) fournissant son mouvement de rotation grâce à un axe (170) sensiblement aligne avec l'axe de la canalisation, l'axe de rotation du moteur est pourvu d'un pignon conique (103) engrenant avec deux autres pignons coniques (104) portés par un arbre (130) perpendiculaire à l'axe (170) du moteur et aptes à tourner autour de cet arbre, chacun des pignons (104) portés par l'arbre (130) étant relié Dar une courroie de transmission (162) à un pignon (127) situé sur l'axe (150) d'une roue motrice (160). 3. Module d'entraînement selon l'une des revendications - ou 2, caractérisé en ce que les roues motrices (160) présentent des bandes de roulement formées par plusieurs rondelles indépendantes (151). 4. Module d'entraînement selon l'une quelconque ces revendications 1 a 3, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur ncremental (180) relié audit moteur (135) pour fournir ces informations sur la position du module d'entraînement à partir de la vitesse de rotation du moteur (135). 5. Module d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de freinage électromagnétique. 6. Module d'entraînement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de freinage comporte une ventouse électromagnétique (185) susceptible de déplacer un disque de freinage (121, 122) pour le mettre en contact avec un élément (175) solidaire de l'axe (170) du moteur (135). 7. Véhicule endo-tubulaire à déplacement autonome, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'entraînement (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, un module de contrôle non destructif, un module détecteur de soudure (80), un module de contrôle commande (90) contenant les circuits électroniques de contrôle et de commande du véhicule, un module détecteur pilote (240) capable de détecter une source pilote placée sur la canalisation. 8. Véhivule endo-tubulaire selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des articulations du type Cardan entre différents modules. 9. Véhicule endo-tubulaire selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (210, 220) contenant une batterie d'alimentation électrique du moteur (135) du module d'entraînement (100). 10. Véhicule endo-tubulaire selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (40, 230), détecteur de sortie de canalisation. 11. Véhicule endo-tubulaire selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en