FR2793719A1

FR2793719A1 - Bras articule a descendre sous une dalle

Info

Publication number: FR2793719A1
Application number: FR9906286A
Authority: FR
Inventors: Daniel Kerlau; Bruno Jullienne
Original assignee: Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Orano Cycle SA
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: US6578721B1; DE10081555T1; GB2354506B; FR2793719B1; JP4592962B2; UA66387C2; RU2247693C2; GB2354506A; JP2002544098A; DE10081555B3; GB0027829D0; WO2000069769A1

Abstract

Un instrument (1) est descendu dans une fosse à orifice étroit (4) en étant guidé par un bras articulé (11) monté sur un chariot mobile sur le pourtour de l'orifice. La rotation du bras consécutive à ce mouvement et le pivotement du tronçon inférieur (13) autour de l'articulation (14) placent l'instrument (1) à la verticale de l'endroit voulu, par une commande simple si on l'exprime en coordonnées polaires.Application aux prélèvements d'échantillons et aux examens dans des fosses de déchets dangereux.

Description

BRAS ARTICULEA DESCENDRE SOUS UNE DALLE DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un bras articuléà descendre sous une dalle,à travers un orifice de celle-ci, afin de porter et guider un outil ou un instrument quelconque au-dessous de la dalle et latéralementà l'orifice.

Elle peut trouver application pour prélever des échantirlons de déchets nucléaires versés dans des fosses cylindriques verticales pa,_rticulières, fermées en haut par une dalle de béton servantà la protection biologique et percée par un seul orifice central, de superficie peu importante et dont le couvercle est alors ôté. Les procédés de prélèvement existant actuellement, parmi lesquels on peut citer l'emploi de longues perches quon introduit obliquement dans l'orifice, ne sont pas commodes et ne permettent guère de choisir avec précision l'endroit du prélèvement. Le bras articulé proposé ici offre en revanche la possibilité de prélèvements faciles même au pourtour de la fosse, au plus loin de l'orifice, avec lavantage que l'appareil de prélèvement peut être placé avec une grande précision et sans qu'il soit besoin de man#uvre délicate ni fatigante. Bien entendu, linvention peut être appliquéeà d'autres appareils que les outils de prélèvement d'échantillons, et notammentà des capteurs ouà des appareils de mesure., Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne un bras articuléà enfoncer dans un orifice d'une dalle servant de couvercleà une fosse, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon supérieur et un tronçon inférieur reliés mutuellement par une articulation, des moyens de commande d'un angle formé par les tronçons, un palier placé autour de l'orifice et comprenant une bague fixe solidaire de la dalle et une bague tournante solidaire du tronçon supérieur, des moyens de commande de rotation de la bague tournante, et un outil suspendu au tronçon inférieur par un câble de longueur variable.

Ainsi, un mouvement combiné de rotation de l'ensemble du bras autour de la bague fixe et de pivotement du tronçon inférieur, permet de placer l'extrémité libre du tronçon inférieur sous le point voulu de la dalle; il suffit alors d'abaisser l'outil pour lui donner la bonne hauteur et atteindre la surface des déchetsà prélever. Certaines mesures, qui forment des perfectionnements de l'invention, permettent de maintenir une étanchéitéà peu près parfaite malgré les mouvements nécessaires du bras, de monter et de démonter rapidement le bras et de commander les différents mouvements avec précision.

Une autre sorte de perfectionnement consisteà concevoir le tronçon inférieur du bras en deux parties mutuellement articulées. Le montage du bras sur l'orifice de la dalle en est facilité, car le tronçon inférieur reste alors replié, avec un encombrement réduit, contre le tronçon supérieur. Quand le bras a été fixé sur la bague tournante du palier, le tronçon inférieur est abaissé en le faisant passer en travers de l'orifice de la dalle, ce qui est possible puisqu'il n'est pas encore déployé; le montage du bras s'achève par une mise en prolongement et un verrouillage des deux parties du tronçon inférieur dans la fosse. Un tel procédé de déploiement et de verrouillage peut être accompli notamment si les parties du tronçon inférieur sont articulées par un axe situé sur leurs bords avant dans une direction de pivotement du tronçon inférieur par rapport au tronçon supérieur, le moyen de commande de l'angle formé par les tronçons comprend une transmission réversible, permettant des pivotements du tronçon inférieur dans deux sens opposés, et les parties du tronçon inférieur comprennent des moyens de verrouillage sur leurs bords arrière.

Les moyens de verrouillage peuvent notamment comprendre des axes sur un premier des tronçons, des évidements sur l'autre des tronçons, des ressorts faisant saillir les axes hors du premier des tronçons vers l'autre des tronçons, et un câble apteà se tendre pour faire rentrer les axes dans le premier des tronçons.

Une réalisation de l'invention, qui va maintenant être expliquée en référence aux dessins suivants, permettra de mieux saisir ces caractères et avantages, ainsi que d'autres: - la figure1 est une vue d'ensemble du bras dans son domaine d'application; - la figure 2 est une coupe du brasà l'articulation entre les tronçons; - la figure3 représente en détail la partie supérieure du bras et ses moyens de montage; - et la figure 4 sertà expliquer le fonctionnement, le déploiement et le repliement du bras.

La figure1 est abordée en premier L'invention est destinée au service d'un grappin1 chargé de saisir des échantillons de déchets versés auparavant dans une fosse 2 d'un silo3 dont la forme est sensiblement celle d'une bouteille, avec un orifice resserré 4 au sommet. Une dalle5 de béton couvre le silo3 et protège l'extérieur de l'irradiation que les déchets seraient susceptibles de lui causer; elle est cependant dégagéeà l'endroit de l'orifice 4.

Le grappin1 est suspenduà un câble6 qui S'élève jusqu'à un pont roulant7 surplombant la dalle 5 et l'orifice 4 et une poulie8 de ce pont7, où il est renvoyé latéralement vers une deuxième poulie9, puis vers un treuil motorisé10 non représenté en détail. Cet appareillage permet de descendre le grappin 1 jusqu'à la surface des déchets mais ne permet pas de le déplacer latéralement dans la fosse 2; le bras articulé qu'on va maintenant décrire comble cette lacune.

Il porte la référence générale11 et se compose pour l'essentiel d'un tronçon supérieur 12 descenduà travers l'orifice 4 et d'un tronçon inférieur13 relié au précédent par une articulation 14 et qui s'étend plus bas dans la fosse 2; son extrémité libre porte une poulie15 sur laquelle passe le câble 6 : le grappin1 s'étend doncà la verticale de cette poulie15 et peut être placéà n'importe quel endroit de la fosse 2 selon l'angle qu'on imposera entre les tronçons 12 et13 en commandant l'articulation 14. Mentionnons que celle-ci est munie d'une autre poulie 16, sous laquelle passe le câble6 afin de le maintenir à peu près dans l'alignement de chacun des tronçons 12 et13 et de lui éviter de frotter contre le bord de l'orifice 4. En se reportantà la figure 2, on voit que le tronçon inférieur13 est composé de deux poutrelles parallèles17 dont l'écartement est suffisant pour laisser descendre le grappin1 (dont on a esquissé le contour extérieur) entre elles. L'articulation 14 est orientée de façon que le tronçon inférieur pivote dans des plans verticaux et radiaux (passant par l'axe central de l'orifice 4).

En passant maintenantà la figure3, on voit que la dalle5 porte un bâti18 autour de l'orifice 4, et qui comprend en particulier une bague fixe19 d'un roulementà billes 20, dont l'autre bague 21, tournante, est solidaire d'une couronne 22 sur laquelle une structure d'appui23 peut être posée et fixée par un cercle de vis latérales 24 et de vis verticales25. Le bras11 est suspenduà la structure d'appui23. Un pignon26 d'attaque d'un moteur27 fixé sur la structure d'appui23 engrène alors avec une couronne dentée28 taillée sur la surface interne de la bague fixe19 : il résulte de cette construction que la mise en marche du moteur27 déplace le pignon26 et par conséquent la structure d'appui23 et le bras articulé 11 dans son ensemble le long de la couronne dentée28 et autour de l'orifice 4, ce qui place le tronçon inférieur13 et le grappin1 à la direction angulaire voulue. La structure d'appui23 comprend un autre moteur29 qui meut un train d'engrenages30 et déplace une chaîne sans f'in 31 au bout de celui-ci; la chaîne 31 s'étend le long du tronçon supérieur 12 jusqu'à un pignon32 disposéà l'articulation 14 et solidaire du tronçon inférieur13 : c'est ce mécanisme qui fait varier l'angleà l'articulation 14 et déplace le tronçon inférieur13 et le grappin15 vers les parois du silo 2 de la quantité voulue. La figure 2 montre que la chaîne31 et le pignon32 peuvent être doubles et situés de chaque côté de la poulie d'articulation16, ce qui équilibre les efforts sur les poutrelles17. La chaîne31 présente sur d'autres transmissions les avantages de mieux résister aux contraintes mécaniques età l'irradiation, et de pouvoir être montée et démontée facilement.

On remarque encoreà la figure1 un bouchon 33 en deux parties, dont la plus petite 34 a la section du tronçon supérieur 12; le bouchon33 est installé sur l'orifice 4 pour le clore, tout entier en l'absence du bras articulé11, mais avec la partie 34 enlevée quand le bras articulé11 est descenduà travers l'orifice 4; il s'ajuste alors autour du tronçon supérieur 12 et maintient presque parfaitement l'étanchéité. Une autre précaution pour maintenir l'étanchéité autour de l'orifice 4 consisteà adjoindre une jupe métallique35 circulaire et continue sous la bague fixe19 et dont le bas trempe dans du liquide versé dans un profilé métallique circulaire36 à section en forme d'auge et qui est fixé sur la dalle5 autour de l'orifice 4 (figure3). Le montage commence en installant le bâti 18 et la couronne 22 autour de l'orifice 4, le bouchon 33 étant posé sur la couronne 22, et la partie la plus petite 34 du bouchon33 ayant été retirée auparavant, le bras articulé11 est descendu dans l'orifice 4 et sa structure d'appui23 est visséeà la couronne 22. On fait pivoter le tronçon inférieur13 vers l'arrière, dans la position sensiblement horizontale, dirigée vers la gauche et représentée en traits mixtes sur la figure 1, avant de descendre le grappin1 et de le faire passer entre les poutrelles17. Un pivotement opposé du tronçon inférieur13, vers l'avant, permetà la poulie de suspension15 d'intercepter et de prendre le câble 6. Le grappin1 est enfin amené au-dessus du point désiré de la fosse pour faire un prélèvement, en déplaçant le bras articulé11 autour de l'orifice 4 pour placer le tronçon inférieur13 à l'orientation souhaitée et en le faisant pivoter pour placer le grappin1 à la distance souhaitée de l'orifice 4 pour donner ainsi un guidage en coordonnées polaires. La faculté de forcer le pivotement vers l'arrière, pour le passage du grappin1, et vers lavant pour le guider, est un aspect important de l'appareil,dû à la réversibilité de commande du mouvement par la chaîne 31.

Le tronçon inférieur13 peut être construit d'une pièce, et il est alors placé sensiblement dans le prolongement du tronçon supérieur 12, quand le bras11 est descenduà travers l'orifice 4; mais il peut être plus avantageux de construire le tronçon inférieur13 en deux parties articulées entre elles, ce qu'on va maintenant décrire en liaisonà la figure 4. Ces deux parties portent les références 41 et 42 et sont reliées par un axe d'articulation 43 placé entre leurs bords avant 44. Elles sont, pendant la descente et le montage du bras11, repliées l'une contre l'autre et contre le tronçon supérieur 12, la partie supérieure 41 étant alors plutôt dirigée vers le haut et l'ensemble du bras articulé11 formant sensiblement un N dont la hauteur est modérée. Quand le bras articulé11 a été monté, le tronçon inférieur13 est abaissé dans la fosse 2 en pivotant; la partie supérieure 41, assez courte, passe librementà travers l'orifice 4. Les parties 41 et 42 finissent par venir en prolongement et se touchent, après quoi elles peuvent être verrouillées. Un système de verrouillage proposé ici comprend au moins une goupille 46 disposée au bas de la partie supérieure 41, près du bord arrière 47,à l'opposé de l'articulation 43. La goupille 46 est dirigée vers le bas, et repoussée dans cette direction par un ressort non représenté qui la fait saillir hors de la partie supérieure 41. Mais l'action du ressort est contrariée par un câble51 accrochéà l'arrière de la goupille 46 et qui s'étend d'abord autour de la poulie d'articulation16, puis le long du tronçon supérieur 12 et finit au-dessus de la dalle5. Le câble 51 peut être saisi par un télémanipulateurou autrement, et tiré pour vaincre l'action du ressort 48 et rentrer la goupille 46 dans la partie supérieure 41 du tronçon inférieur13. C'est ce qu'on fait quand les parties 41 et 42 viennent en prolongement au montage, afin que la goupille 46 ne gêne pas l'approche des bords arrière 47 des deux parties 41 et 42; puis le câble51 est lâché afin que la goupille 46 ressorte du tronçon supérieur 41 et entre dans un évidement52 ménagé dans la partie inférieure 42 et qui s'étend alors devant elle. La goupille 46 solidarise désormais les parties 41 et 42 et s'opposeà toute rotation autour de l'articulation 43 jusqu'à ce qu'on tire de nouveau sur le câble51.

L'action de verrouillage et de déverrouillage peut être rendue automatique afin de ne pas recourirà un câble51 finissantà l'extérieur de l'orifice 4 et donc susceptible de compromettre l'étanchéité. Le câble utilisé correspond alors seulementà la portion antérieure53 du câble51, qu'on accrocheà son extrémité opposéeà la goupille 46à un point de l'articulation 14 lié au tronçon supérieur 12 de façon que, quand le tronçon inférieur13 pivote au maximum, la portion de câble53 senroule autour de l'articulation 14, se tend d'elle-même et tire la goupille 46 de la même façon que précédemment; la portion de câble53 se détend quand on fait revenir le tronçon inférieur13 légèrement vers le bas, ce qui relâche la goupille 46 et lui permet d'entrer dans l'évidement52 et d'assurer la liaison entre les parties 41 et 42 comme précédemment.

La tension de la portion de câble53 n'est produite que dans les positions de pivotement extrêmes vers l'avant, dans l'angleP de la figure 4. L'angle u correspondà la course de pivotement dans laquelle le câble53 est relâché et où le verrouillage des parties 41 et 42 peut être maintenu. Une came, non représentée mais de genre connu, et qui est mise en mouvement par la tension de la portion de câble53, permet alternativement de laisser sortir la goupille 46 ou de la maintenir rentrée dans la partie 41 une fois que la partie de câble53 a été détendue, et donc de verrouiller les parties 41 et 42 ou non.

il suffit donc d'amener le tronçon inférieur13 dans sa position avant extrême dans l'angleP, juste après le montage du bras articulé11 pour verrouiller les parties 41 et 42, puis del'y ramener une fois pour commander le déverrouillageà la fin des opérations, et les parties 41 et 42 se replient dès que le tronçon inférieur13 est ramené vers l'arrière et dépasse la verticale. Le bras articulé11 peut ensuite être démonté de l'ouverture 4. Le grappin 1 a été levé et retiré avant le déverrouillage et après avoir ramené le tronçon inférieur13 vers l'arrière, en position de prolongement des parties 41 et 42, pour dégager le câble6.

Claims

REVENDICATIONS 1. Bras articulé(11) à enfoncer dans un orifice (4) d'une dalle(5) servant de couvercleà une fosse (2), caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon supérieur (12) et un tronçon inférieur(13) reliés mutuellement par une articulation (14), des moyens de commande(29 à 32) d'un angle formé par les tronçons, un palier placé autour de l'orifice et comprenant une bague fixe(19), solidaire de la dalle, et une bague tournante (21), solidaire du tronçon supérieur (12), des moyens(26, 27, 28) de commande de rotation de la bague tournante, et un outil(1) suspendu au tronçon inférieur par un câble(6) de longueur variable. 2. Bras articulé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une poulie de renvoi(16) à l'articulation, une poulie de suspension (15) à une extrémité libre du tronçon inférieur(13), et en ce que le câble s'étend au-dessus de la dalle et du bras et passe sous la poulie de renvoi(16) et sur la poulie de suspension(15). 3. Bras articulé suivant l'une quelconque des revendications1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande de rotation de la bague tournante comprennent un engrenage a pignon moteur(26) et couronne dentée (28), le pignon et la couronne étant solidaires d'une, respective, des bagues. 4. Bras articulé suivant l'une quelconque des revendications1 à 3, caractérisé en ce que le tronçon supérieur (12) comprend une structure d'appui (22) vissable à la bague tournante. 5. Bras articulé suivant lune quelconque des revendications1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon(33), monté sur la bague tournante et obturant l'orifice, muni d'une partie amovible (34) de passage du tronçon supérieur. 6. Bras articulé suivant l'une quelconque des revendications1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité composé d'une jupe(35) continue sous la bague fixe(19) età bord inférieur trempant dans du liquide emplissant une gorge(36) entourant l'orifice. 7. Bras articulé suivant l'une quelconque des revendications1 à 6, caractérisé en ce que le tronçon inférieur est formé de deux parties (41, 42) articulées. 8. Bras articulé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les parties du tronçon inférieur sont articulées par un axe (43) situé sur des bords avant (44) dans une direction de pivotement du tronçon inférieur(13) par rapport au tronçon supérieur, le moyen de commande de langle formé par les tronçons comprend une transmission réversible(31), permettant des pivotements dans deux sens opposés, et les parties du tronçon inférieur comprennent des moyens de verrouillage sur leurs bords arrière.