FR2829556A1 - Appareil deplacable dans une cavite inaccessible - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un appareil comportant un moyen de déplacement linéaire par propulsion, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen permettant son orientation dans l'espace, ledit moyen de propulsion et ledit moyen d'orientation étant commandé par un moyen hydraulique ou pneumatique.
Description
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Appareil déplaçable dans une cavité inaccessible.
La présente invention se rapporte à un appareil apte à se déplacer destiné à opérer dans des cavités, telles que des zones tubulaires, qui sont inaccessibles à un opérateur, par exemple un réseau de tuyaux, de conduits ou de canalisations notamment pour la collecte d'eaux usées. Dans les zones tubulaires, l'inaccessibilité résulte notamment des trop faibles dimensions de leur section de passage. L'invention s'étend en outre aux utilisations de cet appareil mobile, notamment pour des opérations se déroulant dans des zones tubulaires de faible diamètre, en particulier ayant moins de 200mm de diamètre, dans lesquels l'accès direct visuel et matériel est impossible.
Ce cas se présente en particulier lors du curage d'un collecteur d'égout.
Généralement cette opération s'effectue à l'aide d'une tête de curage reliée à un tube raccordé à une source de fluide sous pression. La tête comporte des orifices faisant office de gicleurs et engendrant des jets de fluide. Ces jets peuvent être dirigés vers l'arrière et assurent alors simultanément le curage proprement dit et la propulsion de la tête par réaction dans le sens opposé à celui des jets.
Le document DE-28 46 756 décrit une buse d'injection à réaction destinée au nettoyage des canaux, tubes ou similaires, notamment des canalisations d'eaux usées. La buse comprend un corps creux de forme cylindrique terminé par des extrémités coniques, et une chambre de capture pour le fluide de nettoyage amené sous pression. La buse est reliée à un flexible haute pression par une articulation tournante et se déplace dans le canal à nettoyer par effet de réaction.
La propulsion est assurée par un jet de fluide sous pression émis par un orifice placé sur le cône arrière de l'appareil de telle sorte que la direction du jet fasse un angle a spécifié avec l'axe de l'appareil. La buse est munie d'un moyen d'auto-orientation permanent constitué d'une masse oscillante, disposée en dessous de l'axe longitudinal, qui déplace le centre de gravité. Le document DE-29 06 382 est un perfectionnement au dispositif décrit dans le document précédent, consistant à associer à la tête de buse au moins une buse-support orientée vers l'arrière selon un angle de réglage prédéfini, de telle sorte que non seulement à l'extrémité arrière, mais également à l'extrémité avant de la buse d'injection, plusieurs jets soient générés pour assurer la réaction qui provoque l'avancée.
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Le document DE-41 38 753 décrit un appareil de curage de tubes de drainage de grande longueur contenant des particules de terre ou de sable qui doivent être évacuées. L'énergie nécessaire à son avancée provient de l'eau amenée sous pression, qui est nécessaire pour le nettoyage, selon le principe de la propulsion par réaction. Le moyen de propulsion constitué par deux orifices, placés sur la face transversale arrière de l'appareil, émettant un jet d'eau pressurisée vers l'arrière et le dispositif de nettoyage est constitué d'un jet d'eau émis vers le haut et le bas par un orifice situé à l'avant de l'appareil.
La présente invention a pour but de proposer un appareil capable de se déplacer dans une cavité inaccessible, et notamment une zone tubulaire de faible diamètre, dont la maniabilité et la sécurité d'opération soient supérieures à celles des appareils connus.
L'objet de la présente invention est un appareil comportant un moyen de déplacement linéaire par propulsion, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen permettant son orientation dans l'espace, ledit moyen de propulsion et ledit moyen d'orientation étant commandés par un moyen hydraulique ou pneumatique.
La présente invention a comme avantage de permettre à l'appareil de se déplacer selon une trajectoire qui n'est pas strictement linéaire, par exemple de pouvoir se positionner par rapport à une paroi ou de contourner un éventuel obstacle en déviant sa trajectoire aussi bien horizontalement que verticalement.
Le déplacement de l'appareil selon l'invention dans la cavité doit être commandé à distance. Un autre avantage de l'invention est l'absence d'énergie électrique pour commander le moyen de propulsion et le moyen d'orientation.
D'une part ceci facilite la miniaturisation de l'appareil qui peut ainsi accéder à des zones tubulaires dont le diamètre est inférieur à 200mm. D'autre part la sécurité d'utilisation de cet appareil est améliorée par l'absence de courant électrique dans une zone difficilement contrôlable.
Le moyen de commande comprend un interrupteur hydraulique ou pneumatique, une valve et une entrée de fluide sous pression élevée coopérant avec ladite valve. L'ouverture ou la fermeture de la valve est déclenché à l'aide d'un liquide sous pression dans le cas d'un interrupteur hydraulique ou bien d'un gaz sous pression dans le cas d'un interrupteur pneumatique. L'interrupteur est par
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exemple constitué d'une tubulure d'amenée de fluide sous pression modérée de relativement faible diamètre communiquant avec l'extérieur. La pression de fluide est introduite dans cette tubulure depuis l'extérieur selon la décision de l'opérateur. L'ouverture de la valve permet l'envoi d'un jet de fluide sous pression élevée vers le moyen de propulsion et/ou le moyen d'orientation.
Le moyen d'orientation comprend au moins un orifice placé sur la surface latérale externe de l'appareil et communiquant avec la valve du moyen de commande. De préférence le moyen d'orientation comprend plusieurs orifices disposés de préférence symétriquement sur la périphérie de l'appareil. Lors de l'ouverture de la valve correspondante, un jet de fluide sous pression s'échappe avec force par cet orifice provoquant la mise en mouvement de l'appareil. Selon la disposition et l'orientation de cet orifice, l'émission d'un jet de fluide sous pression provoquera un mouvement latéral de l'appareil ou la mise en rotation de l'appareil dans un sens ou dans l'autre. L'orifice est agencé de manière à produire un jet de fluide dans une direction déterminée : horizontale, verticale ou oblique, vers la droite, vers la gauche, vers le haut ou vers le bas. Selon une variante de réalisation de l'appareil, l'orientation des orifices peut être modifiée en cours du fonctionnement de l'appareil. Selon une autre variante de réalisation, la puissance des jets de fluide émis par les orifices peut être modulée.
Le moyen de propulsion comprend au moins un orifice principal disposé sur la surface externe dudit appareil et communiquant avec une valve du moyen de commande. De préférence le moyen de propulsion comprend plusieurs orifices disposés sur les surfaces transversales arrière ou avant de l'appareil, de manière à générer des jets de fluide permettant un déplacement linéaire vers l'avant ou vers l'arrière. Le fluide sortant engendre une couche de glissement sous l'appareil ce qui contribue à faciliter son déplacement. Lorsque l'appareil selon l'invention est utilisé par exemple pour le nettoyage d'une canalisation, plusieurs passages successifs dans un sens puis dans l'autre peuvent être nécessaires.
Selon une variante, le moyen de propulsion comprend en outre au moins un orifice secondaire disposé sur le tube d'amenée de fluide sous pression élevée.
La force de propulsion est ainsi mieux distribuée ce qui améliore encore la maniabilité de l'appareil.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'appareil comporte en outre un moyen d'exploration et guidage. En mode exploration, il peut par
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exemple transmettre des données reflétant la topologie de l'endroit où se trouve l'appareil à un moyen d'enregistrement de ces données, comme un ordinateur. En mode guidage, les données sont visualisées par exemple sur un écran et l'opérateur peut ainsi de l'extérieur guider l'appareil de manière précise et adapter son déplacement aux obstacles rencontrés. Le moyen d'exploration et guidage peut être commandé électriquement, mais de préférence la commande est hydraulique ou pneumatique. De préférence le moyen d'exploration et guidage est un dispositif de prise de vue tel qu'une caméra vidéo.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'appareil comporte en outre un moyen d'éclairage. De façon classique le moyen d'éclairage peut être constitué par une ampoule électrique mais on utilisera de préférence au moins une fibre optique alimentée par une source lumineuse placée à l'extérieur.
Selon un troisième mode de réalisation, l'appareil comporte en outre un moyen pour repérer la verticale, par exemple un niveau d'eau.
L'appareil selon la présente invention peut être équipé en outre de dispositifs assurant d'autres fonctions. Par exemple l'appareil peut être utilisé pour le curage de canalisation d'égout ou encore pour le nettoyage des parois souillées d'une canalisation, notamment en vue de l'installation d'un élément tubulaire comme un câble ou un tuyau destiné à loger un ou plusieurs câbles.
Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, l'appareil comporte en outre un moyen de nettoyage. Ce moyen de nettoyage peut être constitué par un jet de fluide sous pression. Ce jet de fluide sous pression peut par exemple être également utilisé pour la propulsion. Ce moyen de nettoyage peut aussi comprendre un outil capable d'exercer une action physique sur la paroi, comme un racloir, une brosse métallique, un dispositif d'abrasion en vue d'éliminer des surépaisseurs gênantes ou tout autre instrument apte à égaliser et assainir la surface interne de la paroi de la canalisation.
L'appareil selon l'invention peut aussi être employé pour effectuer la pose d'un élément tubulaire, tel qu'un câble ou un tuyau destiné à loger un ou plusieurs câbles, dans une canalisation d'égout.
Selon un cinquième mode de réalisation, l'appareil comporte en outre un moyen de guidage d'un élément tubulaire, par exemple une gouttière.
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oelon un sixieme moae ae realization, ! appareli comporte en outre un moyen d'application d'un élément tubulaire sur une paroi préalablement munie de moyens de maintien. Ce moyen d'application peut être par exemple une presse à commande hydraulique ou pneumatique..
L'invention a aussi pour objet un procédé d'installation d'un élément tubulaire dans une canalisation dans lequel l'appareil est utilisé pour le nettoyage de la paroi interne de la canalisation ou bien encore pour la pose de l'élément tubulaire sur la paroi de la canalisation.
L'appareil selon l'invention est destiné plus particulièrement à être utilisé pour des zones tubulaires de diamètre inférieur à 200mm, de préférence inférieur à 150mm, et dont le diamètre est de préférence d'au moins 80mm.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours des exemples suivants de réalisation, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente une vue de profil arrière d'un mode de réalisation de l'appareil selon l'invention, - la figure 2 est une coupe montrant un mode de réalisation du moyen de commande selon l'invention, - la figure 3 est un schéma fonctionnel du moyen de commande de la figure 2, - la figure 4 est une coupe transversale schématique montrant la disposition des entrées de fluide sous pression du moyen de commande selon l'invention, - les figures 5A et 5B montrent en coupe deux dispositions des amenées de fluide sous pression, - la figure 6 est une représentation schématique de la disposition des orifices du moyen d'orientation selon l'invention destinés à produire un déplacement latéral de l'appareil, - la figure 7 est une représentation schématique de la disposition des orifices du moyen d'orientation selon l'invention destinés à produire une rotation de l'appareil, - la figure 8 montre une variante de l'appareil selon l'invention comportant des orifices secondaires de propulsion, - la figure 9 représente une vue intérieure d'un autre mode de réalisation de l'appareil selon l'invention.
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un mode prerere de reallsatlon de l'appareil 1 selon l'invention est représenté sur la figure 1. Sur la surface transversale arrière 2 de l'appareil 1, est visible le moyen de propulsion constitué des orifices 3, ici au nombre de trois, disposées symétriquement. Sur la surface latérale 4, sont disposées des orifices 5 permettant un déplacement latéral de l'appareil 1 et des orifices 6 permettant la mise en rotation de l'appareil 1. Par ces orifices 3,5 et 6 des jets de fluide sous pression 7 sont émis afin de produire une poussée qui déplace l'appareil 1. Le fluide sous pression est amené depuis l'extérieur par un tube 8 relié à l'arrière de l'appareil 1. Selon une variante, l'appareil 1 de forme générale cylindrique comporte en outre à l'avant un compartiment 9 protégée par une visière arrondie 10 dans lequel est logé un dispositif de prise de vue tel qu'une caméra vidéo 11. La visière 10 peut être équipée d'un système de nettoyage comme des jets d'eau et/ou un essuie-glace non représentés.
Le moyen de commande du moyen de propulsion et du moyen d'orientation de l'appareil télécommandé selon l'invention est représenté en coupe sur la figure 2. On distingue la va Ive 20 dont l'une des extrémités 21 est reliée à une entrée de fluide 22 sous pression élevée et dont l'autre extrémité 23 dirige le jet de fluide sous pression vers un orifice du moyen de propulsion ou du moyen d'orientation de l'appareil. La valve 20 est actionnée par la pression d'un fluide arrivant par une tubulure de commande 24 servant d'interrupteur. La valve 20 peut comporter des moyens lui permettant de moduler la puissance du jet de fluide à la sortie de l'extrémité 23.
L'appareil 1 selon l'invention comporte un moyen de commande 30 dirigé depuis l'extérieur dont le fonctionnement est schématisé sur la figure 3. Le moyen de commande 30 comprend plusieurs valves 20 analogues à celle de la figure 2, chacune communiquant avec un ou plusieurs orifices correspondant à un déplacement possible. On a représenté sur la figure 3 une valve P qui commande le moyen de propulsion, des valves RD et RG qui commandent respectivement la rotation de l'appareil 1 à droite et à gauche, des valves TD et TG qui commandent un déplacement horizontal permettant à l'appareil 1 de tourner vers la droite ou vers la gauche, et des valves D et M qui commandent un déplacement vertical permettant à l'appareil 1 de descendre ou de monter. Chacune de ces valves est reliée respectivement à l'arrivée de fluide 22 sous pression élevée. Les entrées 22 communiquent avec un tube commun 31 qui amène le fluide mis sous forte pression par un compresseur 32 placé à l'extérieur. Chacune de ces valves est
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actionnée par un fluide sous pression moindre conduit par une tubulure de commande 24. L'interrupteur constitué par l'amenée du fluide sous pression modérée est commandée depuis l'extérieur par l'opérateur par l'intermédiaire d'un commutateur de pression 33 qui impose la consigne de pression correspondant à l'ouverture ou à la fermeture de chacune des valves.
Le moyen de commande, le moyen de propulsion et le moyen d'orientation de l'appareil selon l'invention utilise comme source d'énergie un fluide sous pression. L'alimentation en fluide destiné à assurer la propulsion s'effectue à une pression élevée de telle sorte qu'il soit possible de libérer une puissance pouvant atteindre plusieurs kW lors le fluide est ramené à la pression atmosphérique. La pression du fluide dans la tubulure de commande des valves 20 est moindre. Le fluide sous pression destiné à assurer la propulsion et l'orientation est distribué dans l'appareil selon l'invention par plusieurs entrées. La figure 4 représente en coupe un arrangement possible de ces entrées dans un compartiment cylindrique 40 de l'appareil 1. Des entrées 22 d'un diamètre par exemple de l'ordre de 12mm, disposées sur un cercle 41 centré sur l'axe longitudinal 42 de l'appareil 1, ont pour rôle d'alimenter en fluide sous pression, via une valve 20, respectivement les orifices 3 de propulsion ou les orifices 5 et 6 d'orientation. Des tubulures 24 de diamètre moindre, de l'ordre de 1 mm à 2mm et disposées sur un cercle 43 centré sur l'axe 42, permettent l'admission du fluide sous pression actionnant les valves 20 du moyen de commande.
Les entrées 22 se réunissent à l'arrière de l'appareil en un tube unique 50 visible sur les figures 5A et 5B. Chacune des tubulures 24 est dans le prolongement d'une tubulure 51 provenant de l'extérieur. Les tubulures 51 peuvent être disposées autour du tube 50, de diamètre supérieur, pour former une première variante 8A du conducteur 8 de la figure 1. Les tubulures 51 peuvent aussi être disposées à l'intérieur du tube 50 pour former une deuxième variante 8B du conducteur 8 de la figure 1. Le tube 50 et les tubulures 51 sont de préférence constitués d'une matière souple apte à épouser les courbes résultant du déplacement de l'appareil.
La figure 6 est une coupe montrant un exemple de disposition des orifices 5 permettant de déplacer verticalement et horizontalement l'appareil 1 selon l'invention. Chaque paire d'orifices 5 produisant un jet de fluide dans la même direction est reliée à une valve correspondant à un déplacement possible.
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Sur la figure 6, la valve TG est ouverte et un jet de fluide horizontal s'échappe de chacun des orifices 5 lui correspondant. Sous l'effet de ces jets, l'appareil 1 tourne vers la gauche dans un plan horizontal.
De manière analogue sur la figure 7, la valve RG communique avec trois orifices 6 disposés symétriquement et orientés selon un même angle, compris entre 0 et 45 , par rapport à la circonférence de l'appareil. Sur la figure 7, la valve RG est ouverte et un jet de fluide s'échappe dans un plan vertical de chacun des orifices 6 lui correspondant. Sous l'effet de ces jets, l'appareil 1 effectue une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre dans un plan vertical.
Afin de distribuer la poussées des jets de fluide utilisés pour la propulsion sur une partie de la longueur du tube 50, des orifices secondaires 80 peuvent être aménagés comme le montre la figure 8.
L'appareil selon l'invention peut être utilisé pour exécuter toutes sortes de fonction telles que le curage d'une canalisation d'égout ou le nettoyage des parois d'une canalisation en vue de l'installation d'un élément tubulaire comme un câble ou d'un tuyau destiné à loger un ou plusieurs câbles. L'appareil 90 représenté sur la figure 9 est destiné à effectuer la pose d'un élément tubulaire dans une canalisation. Pour ce faire, il est équipé d'un moyen de guidage comme par exemple une gouttière 91 et d'un moyen, tel qu'une presse 92, permettant d'appliquer cet élément tubulaire contre la paroi préalablement équipée de moyens de maintien. Arrivé à la hauteur d'un élément de maintien, l'appareil 90 stoppe sa progression et l'élément tubulaire placé dans la gouttière 91 est poussé verticalement vers le haut grâce à la presse 92 au travers d'une ouverture pratiquée dans le fond de la gouttière 91. La presse 92 est commandée de préférence par un moyen hydraulique ou pneumatique.
Claims (21)
1. Appareil comportant un moyen de déplacement linéaire par propulsion, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen permettant son orientation dans l'espace, ledit moyen de propulsion et ledit moyen d'orientation étant commandé par un moyen hydraulique ou pneumatique.
2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de commande comprend un interrupteur hydraulique ou pneumatique, une valve et une entrée de fluide sous pression coopérant avec ladite valve.
3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel ledit moyen d'orientation comprend au moins un orifice placé sur la surface latérale externe dudit appareil et communiquant avec ladite valve.
4. Appareil selon la revendication 2, dans lequel ledit moyen de propulsion comprend au moins un orifice principal disposé sur la surface externe dudit appareil et communiquant avec ladite valve.
5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel ledit moyen de propulsion comprend en outre au moins un orifice secondaire disposé sur un tube d'amenée de fluide sous pression raccordé à ladite entrée de fluide.
6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen d'exploration et guidage.
7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel ledit moyen est commandé hydrauliquement.
8. Appareil selon la revendication 6, dans lequel ledit moyen est commandé pneumatiquement.
9. Appareil selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel ledit moyen est un dispositif de prise de vue.
10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen d'éclairage.
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11. Appareil selon la revendication 10, dans lequel ledit moyen d'éclairage comprend au moins une fibre optique alimentée par une source lumineuse placée à l'extérieur.
12. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen pour repérer la verticale.
13. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de nettoyage.
14. Appareil selon la revendication 13, dans lequel ledit moyen de nettoyage est constitué par un jet de fluide sous pression
15. Appareil selon la revendication 14, dans lequel ledit jet de fluide sous pression est également utilisé pour la propulsion.
16. Appareil selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel ledit moyen de nettoyage comprend un outil capable d'exercer une action physique sur la paroi.
17. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de guidage d'un élément tubulaire.
18. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un moyen d'application d'un élément tubulaire sur une paroi.
19. Procédé d'installation d'un élément tubulaire dans une canalisation dans lequel l'appareil selon l'une des revendications 1 à 18 est utilisé pour le nettoyage de la paroi interne de ladite canalisation.
20. Procédé d'installation d'un élément tubulaire dans une canalisation dans lequel l'appareil selon l'une des revendications 1 à 18, est utilisé pour la pose dudit élément tubulaire sur la paroi de ladite canalisation.
21. Utilisation de l'appareil selon l'une des revendications 1 à 18, dans des zones tubulaires de diamètre inférieur à 200mm et d'au moins 80mm.
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| Title |
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| CN114754295A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-15 | 洛阳师范学院 | 一种用于管道内壁检测的智能机器人 |
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