FR2795804A1

FR2795804A1 - Dispositif pour le deplacement d'un organe dans un tube allonge depuis une extremite de ce tube

Info

Publication number: FR2795804A1
Application number: FR9908533A
Authority: FR
Inventors: Jean Louis Labrune; Alain Blanchet
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-05
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: FR2795804B1; CA2314166C; JP2001082567A; US6357310B1; CA2314166A1

Abstract

Dispositif pour le déplacement gradué d'un organe (2) dans un tube (3) externe au dispositif, depuis une extrémité de ce tube, ce déplacement étant évalué à l'aide d'un codeur de position fournissant une information sur la position de l'organe placé à une extrémité d'un élément tubulaire qui est monté mobile en translation sur un corps de support du dispositif.L'élément tubulaire est réalisé sous la forme d'une chenille porte-organe (5) munie de crémaillères longitudinales (5A, 5B) à sa périphérie. Cette chenille se déplace par rapport au corps (6) qui la porte sous l'action d'une première courroie crantée (7A) montée sur le corps de support (6), entraînée par un moteur (8) fixé sur ce corps et engrenée avec une des crémaillères (5A). Une autre des crémaillères s'engrène avec une seconde courroie crantée (7B) qui entraîne un codeur de position (9) fixé sur le corps.

Description

L'invention concerne un dispositif destinéà assurer un déplacement gradué d'un organeà l'intérieur d'un tube immobilisé, externe au dispositif, depuis une extrémité de ce tube par rapportà laquelle le dispositif est préalablement positionné. Elle se rapporte notammentà un dispositif destinéà assurer un déplacement gradué d'un organe de vérification d'état et par exemple de détection de fissures,à l'intérieur d'un tube immobilisé. Un tel dispositif est notamment prévu pour la vérification de l'état des multiples tubes comportés par un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire de production d'électricité.

Les dispositifs connus qui permettent d'assurer un déplacement gradué d'un organeà l'intérieur d'un tube immobilisé depuis une extrémité du tube, sont ordinairement lourds, en particulier lorsque le déplacement doit s'effectuer sur une longueur relativement grande. Tel est le cas notamment lorsque l'organe est fixéà une extrémité d'un élément tubulaire de support qui est déplacé en translation par rapportà un corps de support rendu immobile, qui le porte. La longueur de l'élément tubulaire tendà limiter la précision des indications obtenuesà partir des mesures de déplacement qui sont effectuées pour connaître la position de l'organe à l'intérieur du tube où il se déplace. Il se produit souvent un glissement entre le codeur qui fournit les indications de déplacement et l'élément tubulaire. Ceci s'avère gênant en particulier, lorsque l'organe déplacé est une sonde de contrôle d'état dont la localisation doit être déterminée avec précision de manièreà pouvoir établir une cartographie la plus exacte possible de l'intérieur d'un tube, par exemple dans le cadre d'une opération de localisation de défauts.

L'invention propose donc un dispositif destinéà assurer un déplacement gradué et motorisé d'un organeà l'intérieur d'un tube immobilisé, externe au dispositif, depuis une extrémité de ce tube par rapportà laquelle le dispositif est préalablement positionné, ce déplacement étant évaluéà l'aide d'au moins un codeur de position qui fournit une information sur la position de l'organe placéà une extrémité d'un élément tubulaire mobile qui est monté de manièreà être mobile en translation sur un corps de support du dispositif Selon une caractéristique de l'invention, l'élément tubulaire est réalisé sous la forme d'une chenille porte-organe qui est extérieurement munie de crémaillères longitudinales répartiesà sa périphérie et qui se déplace en translation par rapport au corps qui la porte sous l'action d'une première courroie crantée montée sur le corps de support, entraînée par un moteur fixé sur ce corps et engrenée avec une des crémaillères, une autre des crémaillères s'engrenant avec une seconde courroie crantée, montée sur le corps de support; qui entraîne un codeur de position fixé sur ce corps pour fournir des informations relativesà la position de l'organe au fur età mesure du déplacement.

Selon une caractéristique de l'invention, l'élément tubulaire formant la chenille est un élément tubulaire souple.

Selon une caractéristique de l'invention, l'élément tubulaire formant la chenille est un élément tubulaire creuxà l'intérieur duquel est logé un arbre tournant creux coupléà chaque extrémitéà une pièce de liaison tournante, dotée de moyens mécaniques ou électro-mécaniques électriques permettant la mise en rotation de l'organe par un moteur fixéà l'autre extrémité de la chenille et de moyens de connexion électrique permettant le raccordement électrique de l'organeà un organe complémentaire par l'intermédiaire d'une liaison reliant électriquement les moyens de connexion des deux pièces de liaison au travers de l'arbre tournant. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.

La figure1 est une représentation schématique d'un dispositif de déplacement d'organe, selon l'invention.

La figure 2 présente une coupe axiale d'une chenille de dispositif de déplacement, selon l'invention.

La figure3 est une représentation schématique du système d'entraînement de chenille d'un dispositif de déplacement d'organe selon l'invention et du détecteur de position initiale de chenille de ce dispositif.

Le dispositif1 de déplacement d'organe, tel qu'illustré sur les figures1 à 3, est plus particulièrement destinéà assurer le déplacement gradué d'un organe 2à l'intérieur d'un tube3, extérieur au dispositif et immobilisé, c'est-à-dire fixe ou temporairement rendu fixe.Il permet aussi l'entraînement de cet organe 2 en rotation dans le tube3, sous l'action d'un moteur 4 du dispositif qui est positionné à l'extérieur du tube. Ce dernier est, par exemple, un tube cylindrique de révolution, préférablement rectiligne ou modérément arqué, il a par exemple une longueur de l'ordre de la dizaine de mètres. L'organe 2 est par exemple une sonde mobile qui est prévue pour être introduite dans un tube, tel que3, par une extrémité de ce tube. Comme connu, de tels organes sont notamment mis en oeuvre pour assurer un contrôle non destructif de tubes qui équipent ou qui sont destinésà équiper des installations industrielles. Ils sont susceptibles d'être montés de manièreà pouvoir tourner sur eux-mêmes, par exemple pour pouvoir effectuer une vérification périphérique complèteà l'intérieur d'un tube. Dans la réalisation envisagée il est donc prévu que l'organe 2 tourne sur lui-même selon un axe médian qui se confond par exemple avec l'axe médian du tube3 au long de la paroi interne duquel cet organe est déplacé en translation. Ceci implique donc que l'organe 2 soit inscriptible dans un cylindre de révolution dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre interne du tube3 où il doit être déplacé. Le tube 3 est par exemple un tube métallique qui débouche hors d'une plaque de support, non représentée, dans une installation industrielle et par exemple dans un des nombreux tubes d'un générateur de vapeur de centrale nucléaire de production d'électricité, comme indiqué plus haut.

Quel que soit l'exploitation du dispositif selon l'invention, il est supposé qu'il est nécessaire de connaître avec précision le positionnement exact de l'organe 2à l'intérieur d'un tube oùil se déplace, au fur età mesure de son déplacement.

Le dispositif de déplacement d'organe1, selon l'invention, est composé de trois sous-ensembles qui sont respectivement une chenille porte-organe 5, un bloc de rotation0 contenant notamment le moteur 4 et un corps de support6 par l'intermédiaire duquel la chenille et le bloc de rotation sont portés.

L'organe 2 est fixéà une extrémité de la chenille5 avec laquelle il se déplace en translation par rapport au corps6 sur lequel la chenille est montée mobile en translation entre une position de rétraction pour laquelle l'organe 2 est logéà l'intérieur d'un tronçon tubulaire7A contenu dans un fourreau de protection7 fixé sur le corps6 et une position d'extension pour laquelle cet organe est sorti du fourreau et se trouve éloigné au maximum du corps par la chenille qui le porte. Dans la réalisation envisagée le tronçon tubulaire7A constitue un tube étalon agencé pour permettre d'effectuer un contrôle de bon fonctionnement de l'organe 2 constitué par une sonde.

La chenille5 est ici constituée par un élément tubulaire, relativement souple,à l'extérieur duquel sont longitudinalement réalisées des crémaillères, telles que5A ou 5B, ayant chacune un profil complémentaire de celle d'une courroie dentée normalisée, par exemple de typeT2.5.

Dans la forme de réalisation présentée où la chenille5 est supposée être constituée par un élément tubulaire cylindrique de révolution dont le diamètre est légèrement inférieurà celui d'un tube3. Il est prévu trois crémaillères longitudinales disposées selon trois génératricesà 120' l'une de l'autre autour de la chenille5, seules deux de ces trois crémaillères sont illustrées sous les références5A, 5B sur les figures1 et 2. Un système porteur de courroie dentée, connu en soi est prévue en association avec chacune des crémaillères, ces systèmes sont montés sur le corps de support6.

Une des courroies, telle par exemple17A, est entraînée par un moteur9, ici supposé électrique, qui est fixé sur le corps6. Elle permet de déplacer la chenille_ de manière que l'organe 2 sorte de son fourreau de protection et puisse pénétrer dans un tube3 en face de l'embouchure duquel le fourreau de protection d'organe est placéà l'alignement, pour un des sens de rotation du moteur8. Une rotation en sens inverse de ce moteur8 permet ensuite de faire retourner l'organe 2 dans son fourreau de protection. Dans la réalisation présentée, le système portant la courroie17A est tel que cette courroie, sans fin, est plaquée contre la crémaillère 6A par deux pouliesI SA situées du même côté de la chenille5 que le moteur8 et de part et d'autre de celui-ci. Des galets d'appui non représentés participent au plaquage de la courroie contre la crémaillère.

Une seconde courroie, telle par exemple17B, est entraînée par le mouvement de la chenille5, elle est en prise avec un premier codeur incrémental 9 de manièreà fournir un indication graduée précise sur la position de l'organe 2, lorsque celui-ci se déplace en translation sur la longueur du tubeà l'intérieur de ce dernier. L'entraînement du premier codeur incrémental est directementlié au déplacement de la chenille5 sur lequel l'organe 2 est positionné. Cet entraînement par action d'une courroie crantée permet d'éliminer les risques de glissement ou de jeu et il est donc possible d'obtenir des indications précises et fidèles sur la position de l'organe 2 au long d'un tube3 où il est introduit, quel que soit l'enfoncement de cet organe, dans la limite de la course maximale autorisée par les crémaillères que porte la chenille5. La courroie17B est ici plaquée contre la crémaillère 5B de la même manière que la courroie17A contre la crémaillère5A et le premier codeur incrémental 9 est monté entre les poulies 18B de l'autre côté de ces dernières par rapportà la chenille5 dans un montage qui correspondà celui prévu pour le moteurS.

Dans l'exemple de réalisation envisagé, où la chenille5 a un corps cylindrique de révolution qui porte trois crémaillères longitudinales identiques disposéesà 120' l'une de l'autre, la troisième des crémaillères est associéeà une courroie, non représentée, qui a ici pour fonction d'assurer un équilibrage des efforts au niveau de la chenille, lors des déplacements de l'organe 2 au long du tube dans lequel il pénètre avec une partie plus ou moins longue de la chenille qui le porte.

Il est envisageable de réaliser la chenille sous la forme d'un élément cylindrique plein, toutefois dans la réalisation présentée, la chenille5 est préférablement réalisée sous la forme d'un élément tubulaire creux, comme montré sur la figure 2. Cet élément tubulaire est par exemple composé d'un tube en polyuréthane muni d'une gaine intérieure10 en polyamide et il loge un arbre souple, creux et tournant11, porté par des paliersà billes 12 montés dans des embouts13, tels 13A et 13B, fixés aux extrémités de l'élément tubulaire que constitue la chenille5. Ces embouts sont par exemple constitués chacun sous la forme d'une douille métalliqueà l'intérieur de laquelle est logé un palier de support pour l'une des extrémités d'arbreIl. Chaque extrémité d'arbre porte une pièce de liaison 14, telle 14A ou 14B, qui tourne avec l'arbre. Ces pièces de liaison tournantes comportent des moyens mécaniques ou électro-mécaniques, qui permettent la mise en rotation de l'organe 2 par le moteur 4 et des moyens de connexion électrique qui permettent la mise en liaison de l'organe 2 avec un organe complémentaire par l'intermédiaire d'au moins une liaison19 reliant les pièces au travers de l'arbre11.

L'organe 2 est fixé par une extrémité sur la pièce de liaison 14A avec laquelle il tourne, lorsque l'arbre11 est mis en rotation.Il est aussi reliéà un connecteur 16A que porte cette pièce. Sur la figure 2, ce connecteur est supposé muni de broches conductrices permettant le raccordement électrique de l'organe 2 par enfichage et sa mise en liaison avec les conducteurs d'un câble qui constitue la liaison19. Dans une forme de réalisation, il est prévu une liaison par câble coaxial desservant alors un organe 2, de type sonde, notamment une sondeà courants de Foucault ou encore une sonde ultrasonore ou vibratoire. La pièce de liaison 14B, situéeà l'opposé de l'arbre11 par rapportà la pièce 14A, comporte des moyens de connexion électrique qui correspondentà ceux que porte cette pièce 14A et qui sont reliés comme euxà la liaison19. Ces moyens sont représentés par un connecteur 16B sur la figure 2, ce connecteur étant ici supposé directement reliéà un connecteur complémentaire faisant partie du bloc de rotation0. La pièce 14B est prévue pour pouvoir tourner dans l'embout 13B dans l'axe de ce dernier et pour entraîner l'arbreIl en bout duquel elle est fixée, par des moyens classiques non représentés ici. Elle est mécaniquement ou électro- mécaniquement entraînée en rotation par l'intermédiaire d'un coupleur27 auquel le moteur électrique 4 est relié au travers d'un module auxiliaire 20. Ce module 20 associe ici un collecteur tournant et un dispositif de mesure de position, tel qu'un codeur incrémental de position ou un synchro-résolveur. Il permet aussi la transmission du couple produit par le moteur 4à l'arbre11. Le second codeur incrémental de position est par exemple un équipement classiqueà arbre creux qui fournit une indication de l'orientation de son axe de rotation par rapportà un référentiel déterminé, il permet par exemple de différencier360 positions ou points différents. Ceci permet donc d'obtenir une information très précise concernant l'orientation de l'organe 2 en rotation par rapportà un plan de référence qui est perpendiculaireà l'axe XK selon lequel cet organe se déplace en translation avec la chenille. Le collecteur tournant, non représenté, est supposé être un collecteurà anneaux conducteurs superposés autour d'un axe porteur, ici supposé entraîné par le moteur 4 auquel il est mécaniquement couplé. Chaque anneau permet par exemple de maintenir en liaison un conducteur électrique de la liaison19 qui est relié au connecteur 16B avec un organe complémentaire de l'organe 2 par l'intermédiaire d'un balai conducteur fixe contre lequel cet anneau frotte lors de la rotation de l'axe qui le porte. Cet axe, non représenté, entraîne l'arbre11 auquel il est mécaniquement relié. Un connecteur 21 est ici supposé prévu en fond de bloc0 pour la mise en liaison d'un organe extérieurà l'ensemble formé par l'organe 2, la chenille et le bloc0, avec les éléments appartenantà cet ensemble et en particulier avec les balais conducteurs du collecteur tournant.

Dans une forme préférée de réalisation, le bloc0 est prévu pour venir se monter en extrémité de chenille5 par simple enfichage, il vient alors coulisser sur l'embout 13B prévu pour luià une extrémité de cette chenille. Les couplages ,notamment mécaniques et électriques se réalisent par interpénétration de parties mécaniques, d'une part, et électriques, d'autre part, qui sont physiquement complémentaires. L'exploitation d'un dispositif selon l'invention, implique une mise en place du dispositif faceà l'embouchure d'un tube3 dans l'alignement duquel la chenille5, rétractée, est positionnée. Ce positionnement est par exemple obtenu par déplacement du corps6 qui est par exemple montéà sur un robot de positionnement, non représenté,à cet effet. Un organe 22, tel que par exemple un capteur optique ou un détecteur magnétique, est ici prévu pour permettre de déterminer une position initiale de référence pour l'organe 2, alors qu'il est rétracté. Dans la représentation proposée sur la figure 2, un organe 22, de type capteur optique, est positionné sur le corps6 entre deux des systèmes porteurs de courroie dentée et par exemple entre les systèmes portant respectivement les courroies17A et17B, de manièreà être occulté par un élément, tel qu'un cache mobile avec la chenille qui le porte.

Cette combinaison de moyens permet d'obtenir une valeur de référence initiale destinéeà être exploitée par le premier codeur incrémental 9 pour la mesure de l'enfoncement de l'organe 2 dans un tube après mise en place du dispositif1 par rapportà l'embouchure de ce tube, comme indiqué ci-dessus. Dans une forme préférée de mise en oeuvre, la valeur initiale de référence de mesure est obtenue après un recul de la chenille jusqu'à venir en butée en arrière et cette venue en butée est suivie d'un court déplacement avant,à vitesse lente, pour lequel le cache passe devant le capteur qui fournit alors l'indication de valeur de référence initiale. La chenille est ensuite déplacéeà vitesse rapide jusqu'à atteindre le début de la zone de longueur déterminée de tube3 que l'organe 2 est alors chargé de contrôler. Le contrôle est alors réalisé avec un déplacement de l'organe 2 avec des vitesses de translation et de rotation prédéterminées. La même valeur de référence initiale peut donc être retrouvée pour une série de mesures successivement réalisées pour des zones différentes d'un tubeà contrôler.

Le dispositif de mesure de position que contient le module auxiliaire 20 est initialement calé sur une valeur de référence par rapportà laquelle sont déterminées les orientations instantanées de l'organe 2 au fur età mesure de sa rotation en cours de son déplacement en translation.

Claims

REVENDICATIONS I/ Dispositif pour le déplacement gradué et motorisé d'un organe (2) dans un tube (3) immobilisé, externe au dispositif, depuis une extrémité de ce tube par rapport à laquelle le dispositif est préalablement positionné, ce déplacement étant évaluéà l'aide d'au moins un codeur de position fournissant une information sur la position de l'organe placéà une extrémité d'un élément tubulaire qui est monté de manière à être mobile en translation sur un corps de support du dispositif, caractérisé en ce que ledit élément tubulaire est réalisé sous la forme d'une chenille porte-organe (5) qui est extérieurement munie de crémaillères longitudinales(5A, 5B) réparties à sa périphérie et qui se déplace en translation par rapport au corps(6) qui la porte sous l'action d'une première courroie crantée(7A) montée sur le corps de support(6), entraînée par un moteur(8) fixé sur ce corps et engrenée avec une des crémaillères (5A), une autre des crémaillères s'engrenant avec une seconde courroie crantée(7B) qui est montée sur le corps de support et qui entraîne un codeur de position(9) fixé sur ce corps pour fournir des informations relativesà la position de l'organe au fur età mesure du déplacement. 2/ Dispositif, selon la revendication1, dans lequel l'élément tubulaire formant la chenille(5) est un élément tubulaire souple. Y Dispositif, selon l'une des revendications1, 2, dans lequel l'élément tubulaire formant la chenille(5) est un élément tubulaire creuxà l'intérieur duquel est logé un arbre tournant creux(11) coupléà chaque extrémitéà une pièce de liaison tournante (14A, 14B), dotée de moyens mécaniques ou électro-mécaniques permettant la mise en rotation de l'organe (2) par un moteur (4) fixéà l'autre extrémité de la chenille par rapportà cet organe et de moyens de connexion électrique (16A, 16B) permettant le raccordement électrique de l'organeà un organe complémentaire par l'intermédiaire d'une liaison(19) reliant électriquement les moyens de connexion des deux pièces de liaison au travers de l'arbre tournant. 4/ Dispositif, selon la revendication3, dans lequel le moteur (4) de mise en rotation d'organe est mécaniquement coupléà la pièce de liaison (14B) entraînant l'arbre creux par l'intermédiaire d'un module (20) associant un codeur de position angulaire d'organe et un collecteur tournant. 5/ Dispositif, selon la revendication 4, dans lequel le moteur de mise en rotation d'organe et le module associant un codeur de position angulaire et un collecteur tournant sont montés dans un bloc(6) enfichableà l'extrémité de chenille qui est situéeà l'opposé de celle où l'organe est positionné. 6/ Dispositif, selon l'une des revendications1, 2, dans lequel le corps de support (6) porte un capteur optique (22) pour permettre de déterminer une position initiale de référence pour l'organe en position rétractée. V Dispositif, selon l'une des revendications1 à 5, dans lequel la chenille porte- organe est un élément tubulaireà corps cylindrique de révolution qui porte périphériquement trois crémaillères longitudinales identiques disposéesà 120' l'une de l'autre et associées chacuneà une courroie dentée différente du corps de support.