FR2500354A1 - Manipulateur pour travail dans un echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

MANIPULATEUR POUR TRAVAIL DANS UN ECHANGEUR DE CHALEUR. UN BATI-SUPPORT 11 DANS UNE CHAMBRE A EAU 2 A PLAQUE TERMINALE ET A PLAQUE COLLECTRICE 3 DE TUBES 4 D'UN ECHANGEUR THERMIQUE; UN BRAS PRINCIPAL 101 EXTENSIBLE ET RETRACTABLE A PARTIE TERMINALE MONTEE SUR LE BATI, CE BRAS POUVANT TOURNER AUTOUR D'ELLE ET PIVOTER VERTICALEMENT AUTOUR D'UN POINT SITUE SUR ELLE; UN BRAS SECONDAIRE 401 A PARTIE TERMINALE MONTEE A LA PARTIE TERMINALE LIBRE DU BRAS PRINCIPAL 101, CE BRAS POUVANT TOURNER AUTOUR D'UN POINT DE PIVOTEMENT SITUE SUR ELLE ET ETRE POSITIONNE PARALLELEMENT A LA PLAQUE COLLECTRICE; UN ARBRE DE BLOCAGE 351 MOBILE VERTICALEMENT ET ENGAGEABLE DANS L'UN QUELCONQUE DES TUBES 4, DISPOSE COAXIALEMENT A L'AXE DE ROTATION DU BRAS SECONDAIRE; UN DETECTEUR 367, DISPOSE SUR CET ARBRE, POUR LE POSITIONNER COAXIALEMENT AU TUBE D'ECHANGE THERMIQUE.

Description

La présente invention est relative à un manipulateur destiné à travailler dans un échangeur de chaleur0
Dans le passé, on a fait appel à divers manipulateurs pour effectuer des travaux ou diverses mesures et inspections dans des circonstances dangereuses ou dans un espace exigu. Dans le cas de l'exécution d'inspections et de travaux avec exploration d'une surface de plaque collectrice où sont disposés en arrangement régulier un grand nombre de tubes d'échange thermique d'un échangeur de chaleur, on fait également appel à un manipulateur. Cependant, la plupart des manipulateurs de la technique antérieure sont agencés de telle façon que la commande est effectuée depuis un point de référence prédéterminé, ce qui oblige l'appareil à être complexe du fait de la complexité des systèmes de commande.Ainsi, il est non seulement problématique de réaliser l'appareil sous forme légère et compacte, mais, dans l'état actuel, il est également obligé de travailler en un emplacement dangereux ou dans un espace exigu lors de l'installation de l'appareil. De plus, les manipulateurs de la technique antérieure ont l'inconvénient de faire appel è un système de guidage de type itératif; de ce fait, le poids qu'ils peuvent guider est limité, et leurs possibilités de travail sont donc également restreintes.

L'un des buts de la présente invention est par conséquent de proposer un manipulateur nouveau qui est exempt des inconvénients ci-dessus mentionnés des manipulateurs de l'art antérieur, et qui est compact, léger, simple quant à son système de commande, et simple également quant à l'installation de l'appareil.

Selon une caractéristique de la présente invention, il est proposé un manipulateur pour travail dans un échangeur de chaleur qui est agencé de telle façon qu'un bâti de support est disposé à l'intérieur d'une chambre à eau délimitée par une plaque terminale de corps et pr une plaque collectrice sur laquelle sont régulièrement disposés un grand nombre de tubes d'échange thermique d'un échangeur de chaleur de type vertical, une partie terminale de base d'un bras principal librement extensible et rétractable est montée sur ledit bâti de support, ledit bras principal pouvant tourner autour de ladite partie terminale de base et pouvant pivoter verticalement autour d'un point de pivotement situé à ladite partie terminale de base, une partie terminale de base d'un bras secondaire est montée à la partie terminale libre dudit bras principal, ledit bras secondaire pouvant tourner autour de sa partie terminale de base et pouvant pivoter verticalement autour d'un point de pivotement situé à sa partie terminale de base et, étant également adapté à être positionné parallèlement à ladite plaque collectrice, un arbre de blocage mobile verticalement et adapté à être engagé dans ledi tube d'échange thermique est disposé coaxialement à l'axe de rotation dudit bras secondaire, et un détecteur de position destiné à positionner ledit arbre de blocage de façon à le rendre coaxial audit tube d'échange thermi- que est disposé sur ledit arbre de blocage.

Ces buts et caractéristiques entre autres de la présente invention ressortiront plus amplement de la descriptiondétail- lée d'une forme de réalisation préférée de l'invention qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels
Fig. 1 est une vue en perspective montrant l'aspect extérieur d'un manipulateur pour travail dans un échangeur de chaleur selon la présente invention, celui-ci étant disposé à l'intérieur d'une chambre à eau d'un échangeur de chaleur
Fig. 2 est une représentation géométrique montrant la relation entre coordonnées polaires et coordonnées rectangti- laizes
Fig. 3 est une vue schématique montrant la différence entre les directions de pointage d'un plateau fixe et d'un pivot fixe
Fig. 4 est une représentation schématique destinée à faire mieux comprendre les opérations effectuées lors de la disposition d'un bâti de support à l'intérieur d'une chambre à eau
Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'un bras principal (axe R)
Fig. 6 est une vue en perspective d'une section d'entrat- nement de bras principal, prise suivant la flèche B de la fig. 1
Fig. 7 est une vue en coupe méridienne d'un tube rotatif (axe Ú)
Fig. 8 est une vue en perspective d'une section d'entraî- nement de vérin de pivotement vertical (axe t), prise suivant la flèche B de la fig. ;
Fig. 9 est une vue en coupe représentant à échelle agrandie une partie de la section d'entraînement de vérin de pivotement vertical
Fig. ?O(a) et 10(b) sont des vues schématiques destinées à faire mieux comprendre les opérations effectuées par le vérin de pivotement vertical, la fig. 10(a) étant une vue en plan et la fig. 10(b) une vue de face
Fig. Il est une vue en perspective de la partie terminale libre d'un bras principal, prise suivant la flèche A de la fig. 1
Fig. 12 est une vue fragmentaire agrandie en coupe d'un mécanisme de pivotement vertical (axe ss ) de bras secondaire et de se section de détection
Fig. 13 est une représentation géométrique destinée à faire mieux comprendre la relation entre bras principal et bras secondaire à pivotement vertical
Fig. 14 est une vue en coupe montrant à échelle agrandie une section d'entratnement en rotation de bras secondaire
Fig. 15 est un schéma représentant le champ d'exploration du bras secondaire
Fig. 16 est un schéma représentant des pointa explorés par le bras secondaire
Fig. 17 est une vue fragmentaire a agrandie en coupe représentant un arbre de blocage (axe C)
Fig. 18 est une vue schématique représentant une plaque de visée graduée
Fig. 19 (a)-(e) est une représentation schématique des opérations effectuées par un détecteur de position
Fig. 20 est une vue en perspective montrant l'assemblage de mécanismes de basculement (axe k, axe
Fig. 21 est une vue en perspective montrant l'aspect extérieur d'un châssis de support d'axe k sur un bâti de support
Fig. 22 et 23 sont des représentations schématiques représentant les opérations effectuées par les mécanismes de basculement ; et
Fig. 24 est une représentation schématique montrant la façon dont s'effectue le réglage de parallélisme au moyen des mécanismes de basculement.

On se reportera à présent à la fig. 1, qui représente en perspective l'aspect extérieur d'un manipulateur selon la présente invention, lequel peut opérer à l'intérieur d'une chambre à eau délimitée par une plaque collectrice terminale inférieure sur laquelle sont régulièrement disposés les tubes d'échange thermique 4 dirigés verticalement d'un échangeur de chaleur et par une plaque terminale de corps hémisphérique couvrant la plaque collectrice.

Si l'on considère tout d'abord l'agencement général de l'appareil selon l'invention, un bâti de support 11 dont l'une des extrémités est supportée par une bille ou rotule 10 disposée au fond d'une chambre à eau 2 et dont l'autre extrémité est supportée par accrochage d'un crochet 18 à une tige fixe 12 prévue dans un trou d'homme 6, est fixé à l'intérieur de la chambre à eau 2 au moyen d'une paire de bras de support pouvant s'ouvrir latéralement 13a et 13b, et il est prévu différents mécanismes permettant d'effectuer une exploration en co ordonnées polaires (R, Ú ,#) ) rapportées au bâti de support Il, comme représenté par la fis. 2.Ces mécanismes sont constitués par un plateau tournant 151 (axe Ú) ) que lon peut faire tourner le long d'un plan horizontal sur le bâti de support Il, un bras principal librement extensible et rétractable (axe R) prévu sur le plateau tournant 151, et un arbre (axe) autour duquel le bras principal 101 est articulé de façon à pouvoir pivoter verticalement. En bras secondaire 401 est prévu à ltex- trémité libre du bras principal 101, et ce bras secondaire est également pourvu d'un arbre de rotation (axe ), d'un arbre de pivotement vertical (axe ss) et d'un arbre de blocage 351 (axe C) qui peut être déplacé verticalement par rapport au bras secondaire 401.De plus, il est prévu des arbres de basculement (axek, axe#) qui sont mutuellement orthogonaux et sont destinés à régler le plateau tournant de référence 151 pour l'amener à être parallèle à la surface d'exploration (plaque collectrice 3). Lors du travail, un outil ou dispositif dtina- pection voulu est monté à l'extrémité libre du bras secondaire 401 pour balayer un emplacement arbitraire.

Dans ce qui suit, on va décrire un mécanisme de fixation du bâti de support ci-dessus décrit servant de plan de réfé- rence, ainsi que les axes de coordonnées R, Ú et # du système de coordonnées polaires (R,6,? ), les axes α, ss et C, et ensuite les axes K et # ,.

On va d'abord décrire les mécanismes de fixation du bâti de support 11 et de la semelle fixe 14 qui servent d'éléments de référence pour l'exploration ou balayage. L'une des extrémités du bâti de support Il est fixée par rapport à la semelle fixe 14, qui est insérée dans un trou d'homme 6 et est fixée à celui-ci par sa portion terminale libre au moyen d'un boulon 15, par accrochage d'un crochet 18 prévu à l'une des extrémités du bâti de support 11 sur une tige fixe 12 prévue à l'extrémité libre de la semelle fixe 14, et l'autre extrémité du bâti de support 11 est placée sur une rotule 10.Ainsi, la tige fixe 12 précitée est disposée normalement à une direction faisant un angle de correction7tavec la direction du centre de la chambre à eau 2, de sorte que lors de l'introduction du bâti de support dans la chambre 2 comme on le verra plus loin, le bâti de support Il puisse ne pas être gné par une cloison 5.De plus, afin de faciliter l'introduction du bSti de support 11, un plan auxiliaire d'introduction 16 est monté pivotant à la partie terminale libre de la semelle fixe 14 au moyen d'un pivot 17, et des rainures de guidage 23 sont ménagées sur les flancs latéraux du plan auxiliaire d'introduction 16 de façon à permettre d'introduire le bflti de support 11 en faisant coulisser des rails de guidage (non représentés) du bSti de support 11 le long des rainures de guidage 23.Après introduction du bâti de support 17 avec mise en place de l'une de ses extrémités sur la rotule 10 et ancrage de son autre extrémité par le crochet 18 à la tige fixe 12, la fixation du bâti de support 11 est poursuivie par le montage de bras de support respectifs 13a et 13b pouvant s'ouvrir latéralement sur les flancs de gauche et de droite du bti de support 11 au moyen de pivots respectifs 21a et 21b, des galets de support 25a et 25b sont disposés aux autres extrémités aes bras de support 13a et 13b, des vérins d'ouverture/fermeture 19a et 19b destinés à écarter et à rabattre ces bras de support 13a et 13b étant articulés par l'une de leurs extrémités sur le bâti de support 17 par l'intermédiaire de pivots respectifs 22a et 22b tandis que leurs autres extrémités sont articulées aux extrémités libres des bras de support 13a et 13b par des pivots respectifs 20a et 20b. En conséquence, lors de la fixation du bâti de support 11, le bras de support 13a est d'abord déployé par extension du vérin d'ouverture/fermeture 19a, comme repré- senté par la fig.4.De ce fait, comme la force d'extension 1 du vérin d'ouverture/fermeture 19a présente une composante f2, le bras de support 13a tend à tourner dans le sens dextrorsum en conjugaison avec le vérin 19a qui lui est accouplé par le pivot 20a. I,e vérin 19a poursuit son extension et, lorsqu'il a tourné d'un certain angle, la rotation du bras de support 13a se trouve limitée par une butée 24a prévue sur le vérin 19a, de sorte qu'il n'y a exécution que d'une extension, le galet de support 25a venant finalement se caler à demeure contre la paroi extérieure de la chambre à eau 2, cependant que le bSti de support 11, qui s'est rapproché de la cloison 5 sous l'action de la force de réaction conjuguée à la composante z3 d'extension du vérin 819a, vient porter par son flane latéral conte la cloison 5, ce qui lui permet de e caler également dans la direction perpendiculaire au plan de la fig.4 du fait de la force de friction intervenant le long de la surface de contact.

Ensuite, la fixation du bâti de support Il peut autre effectuée par extension de l'autre vérin d'ouverture/fermeture 19b d'une façon semblable à celle que- l'on vient de décrire, à ceci près ici que le bras de support 13b dent en butée contre la cloison 5 avant que la butée 24b puisse porter contre le bras de support 13b, la fonction de cette butée se trouvant de ce fait assurée par la cloison 5.Les opérations ci-dessus décrites des bras de support 13 et des vérins d'ouverture/fermeture 19 donnent lieu à la création d'une composante de force f4 qui tend à solliciter le bAti de support Il vers la gauche de la fig.4, mais cette composante f4 est équilibrée par une force de retenue exercée sur le bâti de support Il par la tige fixe 12 précitée, et on peut donc en faire abstraction. Comme décrit plus haut, le bâti de support 11 peut être calé solidement à l'intérieur de la chambre à eau hémisphérique 2 au moyen de la tige fixe 12, du crochet 18, des bras de support 13, des galets de support 25 et de la rotule 10.

On va à présent décrire sucessivement un organe d'axe R, un organe d'axe e et un organe d'axe y qui se déplacent selon des coordonnées polaires (R, Ú, #) établies sur le bâti de support 11. Un organe d'axe R, constitué par un bras principal 101, comporte un mécanisme destiné à convertir les rotations directe et rétrograde d'une tige de vérin à billes 104 en des mouvements de translation, et il comporte une structure tOles- copique double librement extensible et rétractable formée d'un arbre extérieur de maintien 103 (axe R1), d'un arbre intermédiaire 104 (are X2) et d'un arbre intérieur 105 (axe R3), et le bras principal 101 est disposé sur un organe d'axe formé par un plateau tournant 151 qui sera décrit plus loin, comme repré- senté par les fig.1 et 5. Comme représenté en détail par la fig.5, l'organe d'axe R1 103, l'organe d'axe R2 104 et l'organe d'axe R3 105 sont maintenus en relation de coulissement mutuel à l'aide de rails de guidage 106 et 107 prévus sur l'organe d'axe R2 104 et sur l'organe d'axe R3 105 et de roulements de soutien 112 et 118. Les rails de guidage 106 sont fixés sur l'organe d'axe R2 104 au moyen de boulons 108 et de plaques taraudées 109, et les roulements de soutien 112 sont portés par des broches de support 110 fixées sur l'organe d'axe R1 103.

D'une façon semblable, les rails de guidage 107 sont fixés sur l'organe d'axe R3 105 au moyen de boulons 113 et d'une ossature de soutien 115 pour le vérin à vis 102, et ils sont enserrés à coulissement par des broches de support 116 fixées sur l'organe d'axe R2 104 par l'intermédiaire de roulements 117 et de galets 118. Afin d'entrainer cet organe d'axe R 101, comme représenté par la fig.6, un pignon 120 accouplé à un moteur d'en tratnement d'axe R 119 engrène avec une roue dentée 121 fixé à la tige de vérin à billes 102. Un écrou de vérin à billes 122 fixé à l'organe d'axe R3 105 (non représenté sur la fig.6)
3 coopère avec la tige de vérin 102, en permettant ainsi de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de va-et-vient.

De plus, afin de constituer un moyen détecteur pour mesurer l'amplitude d'extension et de rétraction de l'organe d'axe R 101, il est prévu un pignon détecteur 123 qui est solidaire de la tige de vérin à billes 102 et engrène avec un pignon 125 accouplé à un codeur 124 en établissant avec celui-ci un rapport d'engrenage approprié, ce qui permet de mesurer l'amplitude d'extension et de rétraction de l'organe d'axe R 101 en fonction de la rotation effectuée par la tige de vérin à billes 102. Il est à noter que lors des opérations d'extension et de rétraction, les courses d'extension de l'organe d'axe R2 104 et de l'organe d'axe R3 105 sont limitées par des butées de limitation de course (non représentées), et que les courses d'extension et de rétraction des organes d'axe respectifs sont de ce fait adéquatement proportionnées.

Comme visible sur la fig.7, à la partie centrale d'un organe d'axe e constitué par un plateau tournant 151 pouvant tourner le long d'un plan horizontal est prévu un canon rotatif cylindrique 152 dirigé vers le bas, et le plateau tournant 151 et le canon rotatif 152 sont supportés à rotation par des roulements à billes 154 et 155 et par un palier de butée 156 montés sur un plateau denté fixe 153 qui est accouplé à un cadre support d'axe g 459, formant l'un des mécanismes de réglage de parallelisme du plateau tournant 151 que l'on décrira plus loin, par l'intermédiaire de ses éléments de liaison 457 et 458 (voir les fig.20 et 21).De plus, un cadre d'assemblage 163 disposé sur la face supérieure du plateau tournant 151 est fixé par des boulons 164, ce qui lui permet d'être séparé du plateau tournant 151 par dévissage de ces boulons 164. En ce qui concerne la section d'entrainement, représentée par la fig.8, de ce plateau tournant 151, un pignon 158 et un pignon d'entratnement 161 sont fixés à un moteur d'entrainement d'axe e 157 qui est fixé sur le plateau tournant 151, et le pignon d'entraînement 161 engrène avec une couronne dentée fixe 162 qui est montée fixe sur le plateau fixe 153.La détection de la course de rotation est effectuée par le pignon 158, qui engrène avec une roue d'engrenage 160 d'un codeur 159 disposé sur le plateau tournant '151. Lors de l'intervention de l'organe d'axe e, le moteur d'entratnentent d'axe e 157 tourne, et son couple est transmis par le pignon d'engrenage 161 à la couronne dentée fixe 162 prévue sur le plateau fixe 153, de sorte que le moteur d'entrainement d'axe e est mis en rotation en conjugaison avec le plateau tournant 151 par le couple de réaction ainsi créé.

De plus, le démontage du cadre d'assemblage 163 permet de sépa- rer l'organe d'axe R et l'organe d'axe 9 ci-dessus décrits ainsi que l'organe d'axe # , l'organe d'axe d et l'organe d'axe p qui seront décrits plus loin. La course de rotation peut être connue grâce au codeur 159.

On va à présent décrire l'organe d'axes c'est-à-dire l'arbre de pivotement vertical. Cet organe assure un pivotement vertical du bras principal 101 (axe R) ci-dessus décrit. Comme représenté par la fig.8, un pivot 202 prévu à l'extrémité de base de l'organe d'axe R1 103 est supporté à rotation par des paliers 204 montés sur un affût 203 qui est fixé sur le plateau tournant 151. De part et d'autre de l'organe d'axe R 101 sont disposés deux vérins de pivotement vertical 201 dont l'une des extrémités est articulée à la portion supérieure de l'organe d'axe F par des pivots 208a et 208b.A l'autre extrémité du vérin de pivotement vertical 201 est disposée une tige de vérin à billes 212 qui coopère avec un écrou de vérin à billes 214 fixé à un cylindre intérieur 215 du vérin de pivotement vertical 201. A l'extrémité libre de la tige de vérin à billes 212 est solidarisé un pignon conique 217 (voir les fig.9 et 10).

L'autre vérin de pivotement vertical 201 présente un agencement similaire. De plus, des pignons coniques 207 et 218 sont prévus aux extrémités opposées d'un arbre rotatif 206 supporté par un porte-paliers 205 qui est prévu à l'une des parties terminales du cadre d'assemblage 163, et le pignon conique 207 engrène avec le pignon conique 217 précité.Dans une section d'entrai- nement de ce vérin de pivotement vertical 201, comme représenté par la fig.8 et par la fig.9, qui est une vue partielle représentant à échelle agrandie une partie de la structure de la fig.8, sur la tige de vérin à billes 212 est prévu un pignon rotatif 213, un moteur d'entrainement d'axe P 209 est prévu sur un cylindre extérieur 216 du vérin de pivotement vertical 201, un pignon d'entraînement 210 est prévu à l'extrémité libre du moteur 209, et ce pignon d'entrainement 210 engrène avec le pignon rotatif 213 monté sur la tige de vérin à billes 212 cidessus mentinée par l'intermédiaire d'un pignon fou 211.De plus, le pignon conique 218 de l'autre vérin de pivotement vertical 201 est également entraîné d'une façon similaire, et le pivotement vertical peut ainsi s'effectuer de façon régulière.

La détection de l'amplitude de pivotement vertical est effectuée par un pignon de détection 220 qui est fixé à une broche tournante 202 à l'une des extrémités de l'organe d'axe R 101 et engrène avec le pignon de détection 222 d'un codeur 221.

Lors du fonctionnement de cet organe d'axe 7, comme représenté par les fig.8 et 10(a), le couple du moteur d'entraînement d'axe P 209 est transmis à la tige de vérin à billes 202 par l'intermédiaire du pignon fou 211 et du pignon rotatif 213. En m8me temps, un couple est transmis à une tige de vérin à billes 219 disposée symétriquement par rapport à la tige de vérin à billes 212 par une channe cinématique comprenant successivement le pignon conique 217, le pignon conique 207, le pignon conique 218 de l'arbre tournant 206 et le pignon conique 223, et la tige de vérin 219 subit donc une rotation égale à celle de la tige de vérin 212. ainsi, la force d'entraînement f5 représentée par la fig.10(b) se trouve créée à l'emplacement de l'articulation à pivot de l'organe d'axe R 101 et, comme l'organe d'axe R1 103 est maintenu par les paliers 204 à l'emplacement du pivot 202, une composante f6 de la force d'entraînement f5 agit comme un couple pour faire subir à l'organe d'axe R 101 le pivotement vertical voulu autour du pivot 202.

Comme on l'a vu plus haut, l'organe d1axe R, l'organe d'axe 9 et l'organe d'axe Y sont disposés à la partie terminale de base du bras principal, et ils font conjointement balayer a l'extrémité libre du bras principal 101 des points d'explore- tion arbitraires par leurs mouvements respectifs d'extension/ rétraction, de rotation et de pivotement verticale A la partie terminale libre du bras principal 101 est dispose un bras se secondaire 401 pour le montage d'un outil ou similaire, et divers travaux peuvent être effectués au moyen de l'outil ou similaire monté à la partie terminale libre.Dans ce bras secondaire 401 sont également prévus un organe d'axe , un organe axe α et un organe d'axe C à l'effet de permettre d'élargir le champ d' exploration, de régler l'orientation lors de 1 exploration, de porter une charge, etc. On va décrire en premier lieu l'organe d'axe ss . Comme représenté par la fig.11, l'extrémité libre de l'organe d'axe R 101 est munie d'un organe d'axe ss , c'est-àdire d'un arbre de pivotement vertical auxiliaire destiné à corriger l'orientation du bras secondaire 401. Pour supporter cet organe d'axe ss , un châssis d'axe ss 305 est solidarisé à l'organe d'axe R3 105 au moyen de boulons 304.Sur ce châssis d'axe p 305 est disposé un châssis 304 qui dépasse de celui-ci, des paliers sont disposés sur ce châssis 301 pour recevoir à rota tion un pivot d'articulation 303, et le bras secondaire 401 est solidarisé au pivot 303. Un mécanisme d'entraînement du bras secondaire autour de l'axe ss est composé d'un moteur d'entraînement d'axe ss 306 monté sur le châssis d'axe ss 305 et dépassant du c8té de l'organe d'axe R3 105, ainsi que d'un pignon 307, d'engrenages d'accouplement 309 et 310 d'un pignon à vis sans fin 311, d'un arbre de vis sans fin 312, d'une roue de vis sans fin 313, d'un réducteur de vitesse à engrenages et d'un pignon d'entraînement 302, tous ces éléments étant disposés à l'intérieur du châssis d'axe t 305. Lorsque le moteur d'entraî- nement d'axe ss 306 est actionné, le pignon 307 de celui-ci entraîne en rotation l'arbre de vis sans fin 312 par 1'intermé- diaire des engrenages d'accouplement 309 et 310 et, comme le pignon de vis sans fin 311 prévu sur l'arbre de vis sans fin 312 engrène avec la roue de vis sans fin 313 et que le réducteur à engrenages 314 prévu sur le même arbre que la roue de vis sans fin 313 engrène avec le pignon d'entratnement 302 prévu sur le pivot rotatif 303, le couple du moteur 306 se trouve transmis au pivot rotatif 303.Comme visible sur la fig.12, la détection de l'amplitude de pivotement vertical est effectuée grâce à un pignon 315b qui est fixé sur un codeur 316 et engrène avec un pignon de codage 315a prévu sur l'arbre de vis sans fin 312, ce qui permet de faire tourner le codeur 316. L'organe d'axe ss a pour fonction d'éviter que se produise un changement d'orientation du bras secondaire 401 par rapport à la plaque collectrice 3 sous l'effet du fonctionnement ci-dessus décrit de l'organe d'axet. Comme représenté par la fig.13, dans le cas où le bras secondaire 401 ne peut pas pivoter verticalement autour de l'axe p , cependant que le bras secondaire 401 est parallèle à la plaque collectrice 3 dans l'état horizontal de l'organe d'axe R 101, la variation de l'angle i dans le sens dextrorsum sous l'effet du pivotement vertical s'accompagne d'une modification de l'orientation du bras secondaire 401 et, si l'organe d'axe R 101 finit par arriver en position verticale, le bras secondaire 401 devient lui aussi perpendiculaire à la plaque collectrice 3. Par conséquent, si le bras secondaire 401 peut pivoter verticalement autour de l'axe e de façon à compenser la variation de l'angle r il peut alors être maintenu toujours parallèle à la plaque collectrice 3.

En ce qui concerne à présent la rotation autour de l'or- gane d'axe &alpha; , constitué, comme représenté par la fig.11, par un arbre de blocage 351 destiné à faire tourner le bras secondaire 401, il est prévu sur le bras secondaire 401 une roue dentée 402 qui est supportée par l'arbre de blocage 351 par l'intermédiaire de paliers (non représentés). À l'organe d'axe a est associée une section d'entrainement qui comprend un moteur d'entrainement d'axe &alpha; 403, un pignon 410, un pignon fou 404, un pignon réducteur de vitesse 405, un ensemble réducteur à engrenages 406 et un pignon d'entrainement 407, comme représenté par la fig.14.La détection de la rotation effectuée est assurée en faisant tourner un codeur 409 par l'intermédiaire d'un pignon de détection 408, lequel engrène aussi avec le pignon réducteur 405. La rotation du bras secondaire 401 est assurée par transmission du couple du moteur d'entraîement d'axe o( 403 à la roue dentée 402 par la channe cinématique comprenant successivement le pignon 410, le pignon fou 4C > 4, le pignon réducteur 405, l'ensemble réducteur 406 et le pignon d'entrai- nement 407. De cette façon, la rotation du bras secondaire 401 permet de balayer pour exploration toute la région, même jusqu' au coin de la chambre à eau 2 ou au voisinage de la cloison 5, et ceci sans que l'exploration soit gênée par la paroi de la chambre à eau 2 et par la cloison 5.Ces possibilités d'exploration sont illustrées par la fig.15. Sur cette figure, un petit cerole 411 représente symboliquement l'ensemble de la con figuration de la section d'entratnement d'axe Ct , le repère numérique 412 désigne un point d'exploration, et les petits cercles tracés en trait mixte représentent le positionnement qui serait celui de la section d'entraînement d'axe a ai le bras secondaire 401 n'était pas prévu, la surface hachurée représentant l'état de gêne par obstacle physique. Il est à noter que l'adoption pour le bras secondaire 401 d'une longueur égale soit à 5 fois ou à un multiple de 5 fois, soit à 13 fois ou & BR< un multiple de 13 fois l'entraxe ou pas d'espacement du réseau de tubes (dans le cas de la formation d'un réseau carré le long de la surface d'exploration) permet de rendre plus grand le nombre des positions de tubes d'échange thermique qui peuvent être explorées en faisant tourner le bras secondaire 401. Ceci est illustré par la fig.16. Sur cette figure, les points d'intersection respectifs représentent les positions des tubes d'échange thermique, et la longueur du bras secondaire 401 est choisie dans ce cas égale à 5 fois le pas d'espacement du réseau de tubes, de sorte que l'on peut balayer 12 points d'intersection situés sur un cercle en faisant tourner le bras secondaire 401.

On va décrire à présent l'organe d'axe C, c'est-à-dire l'arbre de blocage 351, lequel est disposé dans une région qui est celle de la partie terminale libre du bras principal 101 tout en étant aussi celle de la partie terminale de base du bras secondaire 401. L'arbre de blocage 351, qui est adapté à être bloqué dans un trou tubulaire étroit 7 de la plaque collectrice 3, est supporté verticalement par le bras secondaire 401 de façon à pouvoir pivoter et se déplacer verticalement.Un mécanisme de blocage situé à la partie terminale libre de l'arbre de blocage 351 est agencé de telle façon que la partie terminale libre de l'arbre de blocage 351 s'amincit en cône en direction de l'extrémité libre, des mors à quatre secteurs 352 sont prévus au droit de la portion conique, et le pourtour extérieur des mors 352 est enserré par un joint torique 353, comme représenté en détail par la fig.17. A l'autre extrémité de l'arbre de blocage 351 est formé d'une seule pièce avec celuici un piston de blocage 354. L'arbre de blocage 351 est monté à l'intérieur d'un arbre élévateur 359, et le piston de blocage 354 est disposé à l'intérieur d'un cylindre de blocage 358 formé à l'intérieur de l'arbre élévateur 359. Le pourtour extérieur du cylindre de blocage 358 forme un piston élévateur 361, lequel est disposé à l'intérieur d'un cylindre élévateur 360.Une admission d'air dans le cylindre de blocage 358 est assurée, depuis un trou d'admission d'air de blocage 364 ménagé dans un embout de raccordement pneumatique 355 prévu à la partie terminale inférieure de l'arbre de blocage 351, à travers un alésage central de l'arbre de blocage 351 et un trou d'air de blocage 356 traversant le piston de blocage 354, et le relschement de lteffet de blocage est assuré gracie à un tuyau de passage d'air qui part d'un trou de passage d'air de déblocage 365 ménagé dans ltembout de raccordement pneumatique 355 et traverse l'in- térieur du cylindre élévateur 360 pour arriver en communication avec le cylindre de blocage 358. Rn outre, pour assurer l'élévation et l'abaissement de l'arbre élévateur 359, un trou d'air d'élévation 362 et un trou d'air d'abaissement 363 sont respectivement ménagés au fond et au sommet du cylindre élévateur 360. De plus, une sonde à fibres 367 servant de détecteur de position est disposée à l'extrémité libre de l'arbre de blocage 351, cette sonde étant couplée optiquement par un faisceau de fibres 366 à une caméra de télévision à optique intégrée 368 équipée d'une plaque à réticule gradué (voir la fig.18), laquelle caméra est elle-même reliée à un récepteur de télévision de contrôle 369 (voir la fig.1). Par conséquent, l'obser- vation du trou tubulaire étroit 7 et le positionnement de l'ar- bre de blocage 351 peuvent s'effectuer facilement.

L'opération de blocage de l'arbre de blocage 351 est effectuée après que l'arbre de blocage 351 a été amené dans une position d'alignement vertical exact au-dessous du trou tubulaire étroit 7 par exploration suivant les axes respectifs R, e et . a La fig.17 représente l'état dans lequel le blocage se trouve réalisé. En premier lieu, de l'air comprimé est envoyé, depuis un appareil d'alimentation d'air non représenté, dans le cylindre élévateur 360 par le trou d'air d'élévation 362, d'où s'ensuit que le piston élévateur 361 e'élève et que l'arbre élévateur 359 et l'arbre de blocage 351 s'élèvent conjointement et s'engagent dans le trou tubulaire étroit 7.Ensuite, de l'air comprimé est envoyé dans le cylindre de blocage 358 par le trou d'admission d'air de blocage 354 et le trou d'air de blocage 356, de sorte que l'arbre de blocage 351 formé d"une seule pièce avec le piston de blocage 354 s'abaisse et que les mors 352, écartés circonférentiellement par la portion conique de l'arbre de blocage 351, viennent s'appliquer en faisant pression contre ia paroi tubulaire. De ce fait, l'arbre de blocage 351 se trouve solidement immobilisé dans le trou tubulaire étroit 7 par une force de friction.Lors du dégagement de l'arbre de blocage 351, le processus est l'inverse de celui du blocage, et l'arbre de blocage 351 formé d'une seule pièce avec le piston de blocage 354 est soulevé par envoi d'air com- primé par le trou d'admission d'air de déblocage 365 de sorte que les mors 352 se contractent sous l'action de la force de contraction du joint torique 353 et se dégagent de la paroi tu- bulaire, le piston élévateur 361 étant ensuite abaissé par envoi d'air comprimé par le trou d'air d'abaissement 363 de sor- te que l'arbre de blocage 351 s'extrait du trou tubulaire étroit 7.

En ce qui concerne le fonctionnemnt du détecteur de position disposé à l'extrémité libre d l'arbre de blocage 351, le fait que la caméra de télévision 368 soit couplée par l'in- termédiaire d'une plaque graduée 370 au faisceau de fibres 366 permet de connaître tant l'écartement latéral que la distance verticale de l'arbre de blocage 351 par rapport au trou tubulaire étroit 7 par observation de la position et de la grandeur de l'image du trou tubulaire étroit 7 sur l'écran de contr8le 369.Plus précisément, et comme visible en considérant les fig. 19(a) à 19(e), dans l'état représenté par la fig. 19(a), où l'arbre de blocage 351 est éloigné de la plaque collectrice 3, la dimension de l'image 374 du trou tubulaire étroit 7 est plus petite qu'une dimension d'image de référence préliminairement mesurée 373 du trou tubulaire étroit 7 et, à mesure que l'arbre de blocage 351 se rapproche de la plaque collectrice 3, l'image 374 grossit comme représenté par la fig. 19(b).En observant la grandeur de l'image 374 sur la plaque graduée 370, on peut connaître la distance de la plaque collectrice 3 à l'arbre de blocage 351. De plus, si 1 l'arbre de blocage 351 est déplacé dans le sens horizontal, ce déplacement apparattra sur l'écran de contrôle 369, comme représenté par les fig. 19(d) et 19(e), et on peut donc connattre également le déplacement horizontal de l'arbre de blocage 351.

On peut donc explorer n'importe quelle position en agissant respectivement sur les organes d'axe R, d'axe e, d'axe+, d'axe ss , d'axe &alpha; et d'axe C ci-dessus décrits. Cependant, comme une erreur fixe d'orientation du bâti de support Il servant de surface de référence serait de nature à influencer le plan d'exploration du plateau tournant 151, il est prévu des moyens de correction de l'orientation du plateau tournant 151 sur le bSti de support 11 destinés à rendre celui-ci parallèle à la surface de la plaque collectrice 3, et à compenser ainsi l'erreur d'orientation du bâti de support 11. À cet effet, des mécanismes de basculement, qui comprennent un organe d'axe ket un organe d'axe #, sont disposés en des positions orthogonales au-dessus du bâti de support 11 et au-dessous du plateau tournant 151. Rn ce qui concerne le montage de l'organe d'axe k et de l'organe d'axe A, comme représenté par les fig. 20 et 21, un bloc support d'axer459 est prévu sur le bâti de support 11, le plateau tournant 151 est disposé au-dessus du bloc support d'axe s 459, lequel supporte l'organe d'axe E de façon à permettre d'incliner le plateau tournant 151, tandis que l'organe d'axe #, dirigé normalement à l'organe d'axe K, est supporté par le blti de support 11 de sorte qu'il permet d'incliner le plateau tournant 151 en inclinant le bloc support d'axe k 459.

Si l'on considère tout d'abord l'organe d'axe t(, des cadres de support 462 et 463 prévus sur la face inférieure du plateau tournant 151 en saillie par rapport à celle-ci sont supportés à rotation par le bloc support d'axe K 459 au moyen de pivots 460 et 461.De plus, suivant la direction orthogonale aux pivots 460 et 461 sont prévues des saillies sur la face inférieure du plateau tournant 151, des biellettes 457a et 457b et des biellettes 458a et 458b sont supportées à rotation par ces saillies au moyen de pivots respectifs 451 et 452. Rentre les biellettes 457a et 457b d'une part et entre les biellettes 458a et 458b d'autre part sont fixés à demeure des écrous respectifs 455 et 456 de façon à former des étriers de liaison en U, et des tiges de vérin à billes d'axe K 453 et 454 sont respectivement vissées dans les écrous 455 et 456.Ces tiges de vérin présentent des filetages de sens mutuellement opposés, de sorte que lorsqu'on les fait tourner dans le mame sens, les écrous 455 et 456 se déplacent dans des sens mutuellement opposés en inclinant ainsi le plateau tournant 151. L'entrainement des ti ges de vérin à billes 453 et 454 est assuré par le pignon d'entraînement 468 d'un moteur d'entraînement d'axe k fixé su bloc support d'axe K 459, ce pignon étant accouplé par une roue dentée intermédiaire 467 à des pignons d'entraîement de tige de vérin 465 et 466 prévus aux parties terminales des tiges de vérin 453 et 454.Un mécanisme d'inclinaison présentant un agencement similaire est également prévu pour l'organe d'axe # à l'effet d'incliner le plateau tournant 151 dans la direction perpendiculaire à celle de l'organe d'axe K. L'organe d'axe h comporte des pivots d'articulation 511 et 512 prévus sur le bloc support d'axe k 459, et ces pivots sont reçus à rotation par des paliers 513 et 514 montés sur le bSti de support 11.

De plus, sur le bloc support d'axe K 459 sont prévues des tiges de vérin à billes d'axe a 501 et 502 le long de la direction perpendiculaire à la droite joignant les tiges de vérin d'axe k 453 et 454, et ces tiges de vérin à billes 501 et 502 sont vissées dans des écrous 503 et 504 respectivement prévus sur des biellettes 505 et 506.Ces biellettes sont articulées au bloc support d'axe X 459 par des pivots de maintien respectifs 507 et 508. L'entrainement de ces tiges de vérin à billes d'axe A 501 et 502 est assuré au moyen de pignons dlentratnement de tige de vérin 518 et 519 disposés aux parties terminales des tiges de vérin à billes d'axe # 501 et 502, lesquels sont accouplés par une roue dentée intermédiaire 517 au pignon d'entrainement 516 d'un moteur d'entrainement d'axeX 515.

Le réglage de parallèlisme du plateau tournant 151 par rapport à la surface de la plaque collectrice 3 est effectué au moyen de l'organe d'axe w et de l'organe d'axe ruz de la façon suivante. Comme représenté par les fig.22 et 23, le couple du moteur d'entraînement d'axe K 464 est transmis du pignon d'en tratiement 468 à la roue dentée intermédiaire 467, puis aux pignons d'entraînement de tige de vérin 465 et 466 pour faire tourner respectivement les tiges de vérin 453 et 454. A ce moment, comme les tiges de vérin à billes 453 et 454 sont filetés en sens mutuellement inverses, les écrous 455 et 456 subissent des déplacements de même grandeur et de sens opposés.Par conséquent, le mécanisme de liaison formé par les biellettes 457 et 458, les pivots de retenue 451 et 452 et les pivots d'articulation 460 et 461 tourne sur les pivots d'articulation 460 et 461, d'où s'ensuit une inclinaison du plateau tournant 151. De plus, en ce qui concerne l'inclinaison autour d'un autre axe orthogonal à l'axe k ci-dessus mentionné, le bloc support d'axe rc 459 est également incliné d'un seul tenant au moyen d'un mécanisme similaire, ce qui imprime une inclinaison au plateau tournant 151.

On a décrit ci-dessus individuellement l'agencement et le fonctionnement des organes d'axe R, d'axe i, d'axel2, d'axe , d'axes, d'axe C, d'axe K et d'axe A. Dans un travail d'exploration devant être exécuté en faisant intervenir en combinaison ces différents organes, on cale d'abord le plateau fixe 14 et la bâti de support 11 à l'intérieur de la chambre à eau 2. Ea- suite, afin de rendre parallèle à la plaque collectrice 3 le plateau tournant 151 situé sur le bâti de support, on effectue un réglage de parallèlisme au moyen du mécanisme de basculement.

Dans ce réglage, on fait intervenir les organes d'axe S et d'axe b de la façon décrite plus haut, et le parallèlisme est détecté au moyen d'un détecteur de position à sonde à fibres optiques comportant un faisceau de fibres 366 et aboutissant à la partie terminale libre de l'organe d'axe C, c'est-à-dire de l'arbre de blocage 351, et le parallèlisme est réalisé en opé- rant selon le principe illustré par la fig.24. Plus précisément, si l'on considère le plan contenant les deux tiges de vérin à billes d'axe et que l'on suppose que l'angle d'inclinaison a la valeur 19 9 1, que la distance séparant la plaque collectrics 3 (trou tubulaire étroit 7) de la sonde à fibres 367 (Fig.

17) est alors Z1 et que cette distance prend la valeur Z2 lorsque l'appareil d'exploration a été tourné de 1800, l'erreur d'orientation ## entre bAti de support Il et plaque collectrice 3, si elle existe, est donnée par les formules suivantes:
= = Z2 - Z1
Z2 - Z1
## = arctg (si Z1 # Z2)
2R sin #1
Par conséquent, si l'on fait pivoter le bl@@ support d'axe k 459 autour de l'axe r de façon a réaliser la sondition Z1 =
Z2, c'est-à-dire #Z = O, le bl@@ support d'axe k 459 dovient alors parallèle à la plaque collectrice 3.De même, en faisant pivoter le plateau tournant 151 autour 9e l'axe X, cp amène le plateau tournant 151 à devenir tout a fait parallèle à la plaque collectrice 3. Grtce à ces opérations, la surface de référence peut être établie.Ensuite, en faisant réaliser aux organes d'axe respectifs les coordonnées (R, Ú, #) voulues sur la surface de référence, c'est-à-dire sur le plateau tournant 151, on peut explorer ou pointer la position définie par ces coordonnées tout en détectant les courses accomplies par les organes d'axe respectifs. Âu cours de ce pointage, la mise en oeuvre d'un appareil de contrôle visuel permet d'observer cons- tamment le trou tubulaire étroit 7 dans le champ de l'écran de contrôle visuel avant blocage, et donc de corriger les écarts de position éventuels au moyen de la portion conique de l'extré- mité libre de l'arbre de blocage 351. Après que le pointage a été effectué de la façon ci-dessus décrite, l'arbre de blocage 351 du bras secondaire 401 peut être bloqué dans le trou tubu- laire étroit 7. Ensuite, un travail désiré est effectué au moyen d'un outil ou d'un dispositif d'inspection monté sur le bras secondaire 401. Comme on l'a vu plus haut, on peut alors balayer un grand nombre de trous tubulaires étroits 7 en faisant tourner le bras secondaire 401 ceci grâce à un choix approprié de la longueur du bras secondaire 401. De plus, lorsqu'- il s'agit d'effectuer un changement d'outil pour changer de travail, on peut ramener le bras secondaire 401 au voisinage du trou d'homme par repliage de l'appareil d'exploration selon la présente invention, ce qui permet d'effectuer facilement le remplacement de l'outil.

Comme décrit ci-dessus en détail en considérant une forme de réalisation préférée du manipulateur pour travail dans un échangeur de chaleur selon la présente invention, lors de la mise en oeuvre de ce manipulateur, celui-ci peut autre mis en place facilement dans un espace exigu à l'intérieur d'une chambre à eau d'échangeur de chaleur, sans nécessiter que l'on y pénètre et il permet aussi de corriger l'erreur de positionnement à la mise en place, et d'obtenir de ce fait une surface de référence d'exploration définie avec précision. De plus, comme il est fait appel à des variables correspondant à des coordonnées polaires pour effectuer le positionnement d'exploration d'un point, le mode de commande est simple et l'ensemble de l'appareil peut être réalisé sous forme compacte et le- gère.En outre, le fait de mettre en oeuvre un bras secondaire donne la possibilité d'explorer la totalité de la région de la surface de la plaque collectrice et, lors de l'exécution d'une opération de positionnxent la distance par rapport à la plaque collectrice et l'écart latéral peuvent tous deux être mesurés en faisant appel à un détecteur de position disposé dans l'arbre de blocage. De plus, le manipulateur peut être ancré dans le trou tubulaire étroit au moyen de l'arbre de blocage, et ses capacités de port de chartes peuvent de ce fait être fortement accrues. Par conséquent, les possibilités du manipulateur sont peu limitées par le type de travail, et le positionnement et la correction des écarts peuvent également être effectués de façon précise. Par ailleurs, le manipulateur selon l'invention offre de gros avantages, parmi lesquels, lors du remplacement d'un outil monté sur le bras secondaire, celui de permettre de changer facilement l'outil, du fait que le bras secondaire est ramené en un emplacement proche du trou d'homme lorsque l'appareil est replié.

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Manipulateur pour travail dans un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'un bâti de support (11) est disposé àl1in- térieur d'une chambre à eau (2) délimité par une plaque terminale de corps et par une plaque collectrice (3) sur laquelle sont régulièrement disposés un grand nombre de tubes d'échange (4) thermique d'un échangeur de chaleur de type vertical, une partie terminale de base d'un bras principal (101) librement extensible et rétractable est montée sur ledit bflti de support (11), ledit brar principal pourtant tourner autour de ladite partie terminale de base et pouvant pivoter verticalement autour d'un point de pivotement situé à ladite partie terminale de base, une partie terminale de base d'un bras secondaire (401) est montée à la partie terminale libre dudit bras principal, ledit bras secondaire étant agencé de façon à pouvoir tourner autour de sa partie terminale de base et à pouvoir pivoter verticalement autour d'un point de pivotement situé à Sa partie terminale de base et étant également adapté à être posi- tionné parallèlement à ladite plaque collectrice, un arbre de blocage (351) mobile verticalement et adapté & autre engagé dans l'un quelconque desdits tubes d'échange thermique (4) est disposé coaxialement à l'axe de rotation dudit bras secondaire, et un détecteur de position (366, 367) destiné à positionner ledit bras de blocage de façon à le rendre coaxial audit tube d'échange thermique est disposé sur ledit arbre de blocage.