La présente invention concerne un dispositif de positionnement universel pour permettre de positionner avec souplesse et précision, un outil ou un instrument quelconque en un nombre pratiquement infini de positions
par rapport à un plan de travail.
Une application particulière pour un dispositif de ce
genre est celle des générateurs de vapeur, et notamment
les générateurs de vapeur de centrales nucléaires.Bien
que l'invention puisse être utilisée dans d'autres applications, c'est en se référant à son application
à un générateur de vapeur qu'elle sera décrite dans ce
qui suit à titre d.'exemple nullement limitatif.
<EMI ID=1.1>
à eau. Une telle boite à eau constitue une enceinte dont une face est formée par une plaque tubulaire où affleurent lee tubes et où l'on accède par un trou de visite ménagé dans la paroi extérieure. Il est souvent nécessaire de pouvoir inspecter l'état des tubes et, le cas
échéant, les réparer ou les bouchonner. De telles opérations sont malaisées, vu la difficulté d'accès
à la plaque tubulaire et l'exiguïté de la boite à eau. Dans le cas des générateurs de vapeur associés aux réacteurs nucléaires, la difficulté précitée se double d'un danger. En effet, le fluide caloporteur charrie
alors des contaminants radioactifs qui se déposent
dans la boite à eau et sur les tubes, de sorte qu'un opérateur qui devrait pénétrer dans la boite à eau
pour une inspection, une réparation ou un bouchonnage subirait une dose d'irridiation qui limite la durée
de sa prestation en boite à eau, généralement à
quelques minutes. Cette contrainte entraîne le recours
à un nombre élevé d'opérateurs qualifiés avec des inconvénients opérationnels et économiques évidents.
Cet état de chose a entraîné le développement d'appa-
<EMI ID=2.1>
complir des opérations d'inspection ou de réparation des tubes par commande à distance, ce qui réduit la durée de la présence du personnel à l'intérieur de la boite à eau. Toutefois, les divers appareils proposés à ce jour présentent un ou plusieurs parmi les inconvénients suivants:
<EMI ID=3.1>
présence d'opérateurs à l'intérieur d'une boîte à
eau pour la pose et la dépose de supports ou de parties de l'appareillage;
2) Ces appareils sont incapables d'opérer sur la tota-
<EMI ID=4.1>
raisons liées à leur conception cinématique ou aux dimensions de certains composants; dès lors, pour l'intervention sur certains tubes, la présence d'un opérateur humain est quand même nécessaire;
3) Les composants sont insuffisamment rigides que pour résister correctement aux efforts impliqués par
<EMI ID=5.1>
4) Dans certains appareils, les constituants sont particulièrement lourds et encombrants de sorte que leur introduction dans la botte à eau est lente ou malaisée, compte tenu des éléments présents au voisinage de la boite à eau;
5) Des appareillages du type robot, parfaitement valables en soi, sont cependant mal adaptés à la configuration très particulière d'une boîte à eau, en particulier celle en quart de sphère, pourvue d'un trou de visite excentré.
Le problème que vise à résoudre .1 'invention est de réaliser un dispositif de positionnement universel qui soit d'une très grande souplesse et d'une grande précision de mouvement et qui puisse être amené sous une forme compacte de manière à pouvoir être introduit, mis en place et manoeuvré dans un espace fermé, même de volume réduit et d'accès malaisé.
Le dispositif suivant l'invention comprend essentiellement un support rigide portant un pivot ayant son axe de rotation perpendiculaire au plan de travail,
un premier bras monté sur le pivot par l'intermédiaire d'une première articulation ayant son axe de pivotement perpendiculaire à l'axe de rotation dudit pivot, un second bras monté à coulissement sur le premier bras, et une base porte-instrument montée à l'extrémité du second bras.
Le dispositif peut être exécuté dans diverses configurations couvertes par les revendications ci-jointes. La base porte-instrument peut porter une tête opératoire ou un instrument quelconque. Elle peut avantageusement porter en outre un dispositif d'ancrage pour
<EMI ID=6.1>
rence de manière à reprendre les efforts appliqués à
la base porte-instrument par le fonctionnement d'une tête de travail fixée sur ladite base porte-instrument. Dans une variante de mode de réalisation avantageuse, le dispositif comprend encore des moyens de verrouillage
<EMI ID=7.1>
bloquer le dispositif dans une configuration prédéterminée quelconque.
Avantageusement motorisé avec commande à distance, le dispositif conforme à l'invention permet de positionner avec précision, par exemple de l'ordre du millimètre,la b porte-instrument à n'importe quel endroit du plan
de travail.
Grâce à sa grande souplesse de mouvement,,, ce dispositif permet non seulement l'inspection aisée d'un tube quelconque sur toute sa longueur, mais également toute
<EMI ID=8.1>
ge quelconque par l'adaptation sur la base porte-instrument d'une tête opératoire appropriée, ainsi que des manipulations diverses à l'intérieur d'une boite à eau ou d'une enceinte fermée quelconque.
La conception particulière du dispositif selon l'invention lui permet d'être replié sous une forme compacte et de ce fait d'être introduit entièrement dans une boite à eau et d'y être déployé et mis en place
sans pour cela requérir la présence d'un opérateur à l'intérieur de la boite à eau. Une telle présence
n'est pas non plus requise ni pour manoeuvrer et
régler le dispositif, ni pour l'extraire de la boite
à eau, de sorte que ce dispositif évite la majeure partie des inconvénients des appareils existants.
L'invention est exposée dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-joints qui illustrent des exemples nullement limitatifs de configurations préférées. Sur ces dessins :
les figures 1 à 3 montrent trois exemples de modes d'exécution du dispositif selon l'invention; <EMI ID=9.1> sation temporaire de la base porte-instrument.
Se référant aux figures 1 à 3 on voit une coupe dans une botte à eau 10 formant un quart de sphère et délimitée par une plaque tubulaire circulaire 20
et une paroi plane perpendiculaire à une plaque tubulaire représentée schématiquement par la ligne d'axe
20. La paroi extérieure 11 de la boite à eau présente un trou de visite 12. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le dispositif selon l'inventio:
est repéré dans son ensemble par la référence 30. Ce dispositif est porté par une plaque 1 qui se fixe par rapport au trou de visite 12 comme son couvercle normal ou par tout moyen de liaison rapide convenable.
Le couvercle 1 comprend des ouvertures pour le passage des câbles et tuyauteries de fluides requis à l'intérieur de la boite à eau pour le fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Le couvercle 1 peut être prolongé extérieurement par u dispositif quelconque tel qu'une corbeille de support ou un monorail de suspension,permettant de guider et/o de supporter une partie ou la totalité de l'appareilla selon l'invention pendant son introduction dans la bol à eau 10 ou pendant son extraction.
Au couvercle 1 est fixé un support rigide 2 portant un pivot motorisé 3 à l'endroit requis par le dimensionnement rationel des éléments mobiles du dispositi La localisation du pivot 3 est aussi conditionnée par la facilité qu'il doit y avoir pour introduire le dispositif et en particulier le support 2 par l'ouverture du trou de visite 12, et de manière à laisser une fraction substantielle de cette ouverture (par exemple la moitié) libre de tout obstacle pour le passage de divers éléments tels que les têtes opératoires ou simp ment pour une observation visuelle directe plus aisée de la boite à eau à travers le trou de visite 12. Sur la figure 1, le pivot 3 est représenté à titre d'exemple en un point voisin de l'aplomb du centre de la plaque tubulaire 20 sur l'enveloppe sphérique 11 de la botte à eau.
Dans un autre mode d'exécution, le pivot 3 pourrait être placé à l'extérieur de la boite à eau, à une distance proche du trou de visite.
L'axe du pivot motorisé 3 est de préférence orienté suivant une direction perpendiculaire au plan de la plaque tubulaire 20, l'ajustement in situ de cet axe dans la direction désirée pouvant être réalisée par un moyen connu quelconque. Compte tenu de la configuration de la boite à eau, le pivot 3 ne doit pas nécessairement
<EMI ID=10.1>
mobile et de tout ce qui s'y rattache.
La partie tournante du pivot 3 supporte une articulation motorisée 4 dont l'axe est perpendiculaire à celui du pivot 3. A cette articulation est fixée une extrémité d'un bras rectiligne 5 dont la section est généralement quelconque, par exemple circulaire, carrée ou ouverte. Un deuxième bras 6 est monté à coulissement dans le bras 5, avec lequel il reste donc pratiquement en alignement. Dans l'exemple particulier illustré, le bras 6 est prolongé par une extension télescopique 7 dont l'extrémité libre peut donc, suivant l'invention, être positionnée et maintenue en regard de n'importe quel endroit voulu de la plaque tubulaire 20. A l'extrémité libre de l'extension télescopique 7 est reliée
une base porte-instrument 9 par l'intermédiaire d'une articulation motorisée 8 dont l'axe est parallèle à celui de l'articulation 4. Par la combinaison des mouvements de rotation du pivot 3 et des articulations
4 et 8 autour de leurs axes respectifs et des mouvements de translation du bras 6 et de son extension télescopique 7,le plan de la base porte-instrument 9 peut être maintenu parallèle à celui de la plaque tubulaire 20.
Sur la figure 1 sont représentées à titre illustratif
<EMI ID=11.1>
La base porte-instrument 9 est destinée à porter une tête de travail ou un instrument quelconque (sonde, appareil de mesure ou autres) non représenté. Les mouvements du pivot 3, de l'articulation 4, du bras 6 coulissant dans le bras 5, de l'extension télescopique
<EMI ID=12.1>
connus quelconques tels que moteur électrique ou hydraulique, vérin, etc.
La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cet exemple, le support 2 est rectiligne de manière à supporter le pivot motorisé 3 en un point proche du plan 20 et tel que l'axe du pivot 3 soit aussi proche que pratiquement possible du centre de cette plaque tubulaire. A la limite, idéalement, l'axe serait centré, mais cela est rendu matériellement impossible lorsque la plaque tubu- <EMI ID=13.1>
certaine épaisseur qui lui est perpendiculaire.
La partie mobile du pivot 3 supporte une articulation motorisée 4 d'axe perpendiculaire à celui du pivot 3, donc parallèle au plan de la plaque tubulaire 20 dans l'exemple illustré. A l'articulation 4 est fixée un bras 5 dont la longueur est légèrement inférieure au rayon de la plaque 20 à cause de l' excentrement du pivot 3 et qui est prolongé par un bras à coulissement 6, les bras 5 et 6 devant rester pratiquement parallèles à la plaque tubulaire pendant les mouvements de travail du dispositif 30'. Dans ce mode de réalisation, les bras 5 et 6 se comportent donc comme un bras quasipolaire. Les bras 5 et 6 sont mis et maintenus en position par un vérin 7 ou par un moyen équivalent quelconque.
Le déplacement du bras 6 par translation relativement au bras 5 est assuré par un moyen d'entraînement quelconque, par exemple une crémaillère ou une vis avec écrou.(non montré).
Sur le bras 6 est fixée la base porte-instrument 9 qui <EMI ID=14.1>
ment quelconque soit vers le centre de la plaoue tubulaire 20, soit vers la périphérie de celle-ci.Lorsque le bras 6 se trouve à l'extrémité du bras 5, il en forme fonctionnellement une extension, ce qui permet de placer la base porte-instrument 9 face aux extrémité de tubes affleurant vers la périphérie de la plaque tubulaire 20 bien que la longueur du bras 5 soit inférieure au rayon de la plaque tubulaire. A l'opposé, lorsque le bras 6
<EMI ID=15.1>
tés des tubes voisins du centre de la plaque tubulaire
20. Sur la figure 2 est représentée à titre illustratif
<EMI ID=16.1>
La distance entre l'articulation 4 et la plaque tubulaire 20 est dictée par l'encombrement des bras 5 et 6,
<EMI ID=17.1>
elles-mêmes de manière à permettre l'accostage à la plaque tubulaire des têtes opératoires.
Grâce à l'articulation 4 il est possible, dans ce mode de réalisation de l'invention, de rabattre les bras 5 et 6, et donc la base porte-instrument 9 et la tête opératoire elle-même, contre le support 2. Lorsque ce rabattement est commandé par l'intermédiaire du vérin 7, alors que le bras coulissant 6 est à l'extrémité du bras 5 et que la base porte-instrument 9 est elle-même le plus loin possible du centre de la plaque 20,cette base porte-instrument 9 se trouvera positionnée à la fin du rabattement face au trou de visite 12.
Une particularité de cette disposition selon l'invention est que la totalité des éléments constituant le dispositif est alors contenue dans un cylindre immatériel ayant pour base le trou de visite 1 2,ce qui constitue un avantage déterminant pour la simplicité et la rapidité
<EMI ID=18.1>
et de son extraction,Par un dimensionnement approprié des éléments de ce dispositif on peux même faire émerger le bras 6 et la base porte-instrument 9 à travers la plaque 1, pourvue de l'ouverture ad hoc, afin de permettre de procéder à la vérification ou au remplacement de la tète opératoire.
De plus, lorsque la rotation de l'articulation 4 est
<EMI ID=19.1>
rigidité accrue et permet d'alléger en conséquence la structure même du bras 5.
Compte tenu de la rigidité du support 2, qui peut avoir une section ouverte en U ou équivalente pour accueillir le bras 5 en position rabattue, l'ensemble du dispositif allie à la fois une grande compacité et une grande rigidité.
Ce mode de réalisation de l'invention a encore pour avantage que, opérationnellement , le passage de la base porte-instrument 9 d'une position à une autre
dans le plan de travail ne nécessite que la variation de deux coordonnées, l'une angulaire qui intéresse le pivot 3 et l'autre linéaire qui intéresse le coulissement du bras 6 par rapport au bras 5 ou le déplacement de la base porte-instrument 9 sur le bras 6.
La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention.Les éléments 1, 2, 3, 4, 9 et 10 en sont similaires ou identiques aux éléments 1, 2, 3, 4, 9 et 10, respectivement, du mode de réalisation illustré à la figure 1, le support 2 étant à titre illustratif plus court sur la figure 3. Dans ce mode particulier de réalisation, le bras 5 est formé de deux demi-bras rigides 5A et 5B reliés entre eu., par l'articulation 5C d'axe parallèle à
<EMI ID=20.1>
doivent nullement avoir la même longueur.A l'extrémité du bras 5 est monté le bras coulissant 6 qui porte la base porte-tête 9 par l'intermédiaire de l'articulation
<EMI ID=21.1>
Ce mode de réalisation permet également de positionner
<EMI ID=22.1>
travail en reperd de n'importe quel endroit de la plaque tubulaire. Sur la figure 3 sont représentées � titre illustratif en 30D et 30E deux autres positions du
<EMI ID=23.1> la figure 2, le dispositif de la figure 3 a l'avantage de permettre à la base porte-tête 9 d'être présentée en face du trou de visite 12, à l'intérieur de la boîte
à eau, lorsque les deux demi-bras 5A et 5B se trouvent repliés l'un sur l'autre pratiquement dans l'axe du trou de visite 12 avec pivotement autour de l'articulation 4. Par le coulissement du bras 6 il est ensuite possible de faire émerger la base porte-instrument 9
au travers du couvercle lacunaire 1 du trou de visite afin de procéder à la vérification ou au remplacement d'une tête opératoire.
Un avantage spécifique du mode de réalisation illustré
à la figure 3 est que, grâce à la très grande souplesse de sa configuration, il permet de positionner et maintenir la base porte-instrument 9 en de très nombreux points
<EMI ID=24.1>
tuyauteries, ou de réaliser l'assemblage de montages spécifiques rendus nécessaires pour des opérations spéciales telles que l'extraction de tubes. Ceci peut se faire à l'aide d'instruments appropriés fixés sur
la base porte-instrument!; par exemple des pinces articulées, des éléments senseurs, des caméras ou autres.
Dans une variante du mode de réalisation de la figure 3, le dispositif peut comporter des moyens de verrouillage
(non montrés) pour bloquer une ou plusieurs des articulations 4, 5C et 8 afin de verrouiller le dispositif dans une configuration prédéterminée quelconque. Il
est ainsi possible, par exemple, de figer le dispositif dans une configuration dans laquelle le bras 5A est maintenu perpendiculaire au plan 20 avec le bras 5B
qui s'étend radialement parallèlement au plan 20, ce
<EMI ID=25.1>
mode d'exécution de la figure 2.
Le montage d'une tête opératoire sur la base porteinstrument 9 peut être réalisé d'une façon quelconque.
La figure 4 illustre à titre d'exemple une disposition avantageuse suivant un autre aspect de l'invention. Cette disposition permet un ancrage de la base porteinstrument sur une structure de référence de manière à solidariser temporairement la base porte-instrument afin de reprendra les efforts qui lui sont appliqués par le fonctionnement d'une tête de travail portée
par cette base. La base porte-instrument 9 comporte
un ergot de support et de guidage 21 destiné à recevoir une douille 22 portant un pivot 23. Un carter
24 est monté à translation et à rotation sur le pivot
23, ce qui permet au carter 24 de tourner autour du pivot 23 jusqu'à un angle d'au moins 90[deg.]. Il va de
soi que plusieurs ergots et plusieurs douilles peuvent être prévus. Le carter 24 comporte des doigts d'ancrage
25 capables de pénétrer dans les tubes 30 de la plaque tubulaire 20. Deux doigts ou plus peuvent être mis en alignement avec n'importe quelle rangée de tubes 30 grâce à la rotation du carter 24 autour du pivot 23. et ils peuvent être introduits dans des tubes par simple translation verticale du carter 24 sur le
pivot 23. Cela assure un ancrage adéquat de la base porte-instrument 9 sur la plaque 20 ou une structure de référence quelconque. Du carter 24 est solidaire un support 26 sur lequel est montée une tête opératoire
27, avantageusement montée à translation sur le support 26. La position angulaire du support 26
autour de l'axe de rotation du carter 24 est ajustable par un moyen quelconque (non représenté). Cette disposition permet ainsi de positionner avec précision et grande souplesse une tête opératoire dans l'axe de n'importe quel tube.
Dans le cas particulier où l'opération à réaliser sur un tube permet l'ancrage dans ce même tube, le montage de la tête opératoire est évidemment être simplifié
en conséquence.
Puisque, dans l'exemple considéré, la boite à eau est telle que la plaque tubulaire 20 est horizontale et
que le trou de visite 12 est situé à un niveau sensiblement inférieur à celui de la plaque tubulaire, la tête opératoire peut reposer par gravité sur la base porte-instrument 9 par l'intermédiaire des douilles 22 placées sur les ergots 21. Dans ce cas. la liaison mécanique peut être aisément interrompue par simple déboîtement des douilles; ce déboîtement est hautement souhaitable si la tête opératoire reste accidentellement solidaire de la plaque tubulaire 20. La simple rétraction vers le bas de la base porte-instrument 9 permet alors de retirer la majeure partie du dispositif hors de la boite à eau et de laisser le trou de visite 12 libre pour l'entrée d'un homme ou d'outils spéciaux susceptibles de remédier à cette situation accidentelle.
Le dispositif d'emboîtement/déboîtement mécanique entre douilles 22 et ergots 21 est de préférence complété par un dispositif de connexion/ déconnexion des conduites hydrauliques et/ou pneumatiques et/ou des câbles électriques alimentant la tête opératoire.
Il est bien entendu que les modes d'exécution décrits dans ce qui précède et/ou illustrés sur les dessins joints sont des exemples typiques mais nullement limitatifs, diverses variantes pouvant être conçues conformément à l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Dispositif pour positionner et maintenir une base porte-instrument en un point quelconque d'un plan de travail, caractérisé en ce qu'il comprend un support rigide (1, 2) portant un pivot (3) ayant son axe de rotation perpendiculaire au plan de travail, un premier bras (5) monté sur le pivot (3) par l'intermédiaire d'une première articulation (4) ayant son axe de pivotement perpendiculaire à l'axe de rotation dudit pivot
(3), un second bras (6) monté à coulissement sur le premie bras (5), et une base porte-instrument (9) montée l'extrémité du second bras (6).