WO2019077286A1 - Robot de curage pour canalisation d'eaux usees - Google Patents

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WO2019077286A1
WO2019077286A1 PCT/FR2018/052613 FR2018052613W WO2019077286A1 WO 2019077286 A1 WO2019077286 A1 WO 2019077286A1 FR 2018052613 W FR2018052613 W FR 2018052613W WO 2019077286 A1 WO2019077286 A1 WO 2019077286A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cleaning
cleaning robot
pipe
radius
section
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/052613
Other languages
English (en)
Inventor
Christian M SALIC
Florian P NOSPELLE
Gaëlle METOIS
Original Assignee
Veolia Environnement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Veolia Environnement filed Critical Veolia Environnement
Publication of WO2019077286A1 publication Critical patent/WO2019077286A1/fr

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/049—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled
    • B08B9/051—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled the cleaning devices having internal motors, e.g. turbines for powering cleaning tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/049—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled

Definitions

  • the present disclosure relates to a cleaning robot for sewage pipe, to visit and clean a section of sewage pipe to clean it effectively and eliminate in particular the deposits of fat or organic matter in to reduce the clogging of the pipe.
  • Such cleaning robot can be used to visit and clean any type of sewage pipe, regardless of the type of effluent, domestic or industrial origin.
  • Wastewater whether of domestic or industrial origin, is rich in suspended matter, such as grease, organic debris, particles, which are deposited along the walls of the sewage pipes and lead gradually. clogging of the latter.
  • this method entails risks for staff working around the pipeline because of the high pressures involved on the one hand and aerosols loaded with fine particles and bacteria generated by the jets of water other share.
  • the present disclosure relates to a cleaning robot for sewage pipe, comprising a mobile platform provided with at least one propulsion member provided to rely on the inner wall of a section of pipe to go in order to propelling the cleaning robot along said section of pipe to be traversed, a cleaning head rotatably mounted at the front of the mobile platform, in which the axis of rotation of the cleaning head is provided to correspond substantially to the central axis of the section of pipe to be traveled, the radial distance separating the axis of rotation of the cleaning head from the point of the propulsion member farthest radially from said axis of rotation thus defining a radius of the cleaning robot substantially equal to the radius of the section of pipe to be traversed, wherein the cleaning head comprises at least one drum and at least one cleaning member flexible extending from the drum, wherein the sum of the length of the cleaning member and the radius of the drum is greater than 110% of the radius of the cleaning robot.
  • the cleaning member can be bent by hand: in particular, the cleaning member may be bent by the wall of the pipe during the rotation of the cleaning head without blocking this rotation.
  • the cleaning device may have an elastic behavior or completely relaxed.
  • the cleaning member rubs substantially tangentially along the material deposit or the pipe wall, scraping the deposit of materials for disposal without damaging the pipe. Thanks to these characteristics and the rapid rotation of the cleaning head, a whipping effect is also obtained on the cleaning device which enhances its action on the deposition of materials. In addition, at least one trickle of water still remaining in the pipe during cleaning, a stirring effect of the loose material is also obtained with this residual water, which forms an emulsion that is easier to discharge downstream of the pipe than greasy agglomerate of debris.
  • this method is more ecological and more effective. It is also quieter and less dangerous for personnel and heritage than a method using jets of pressurized water.
  • mobile platform can be equipped with different tools or sensors so as to make unnecessary the passage of a control camera thereafter.
  • the nuisance being reduced, night work becomes possible.
  • the terms “axial”, “radial”, “tangential”, “interior”, “outside” and their derivatives are defined relative to the axis of rotation of the cleaning head, which corresponds to to the main axis of the section of pipeline to be covered;
  • the term “axial plane” means a plane passing through the axis of rotation of the cleaning head and “radial plane” a plane perpendicular to this axis of rotation;
  • the terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the flow of water in the pipeline.
  • the sum of the length of the cleaning member and the radius of the drum is greater than 120%, preferably 130%, of the radius of the cleaning robot. The greater this sum is relative to the radius of the pipe, the more the cleaning device can be positioned tangentially relative to the deposit of materials and can scrape the latter over a long length.
  • the radius of the drum is less than 75% of the radius of the cleaning robot.
  • the radius of the drum is less than 60%, preferably 50%, of the radius of the cleaning robot. The smaller the radius of the drum, the more significant the effects mentioned above.
  • At least one cleaning member takes the form of a wire.
  • a wire Such an embodiment is easy to implement, inexpensive, and very effective, the wire easily settling against the deposition of materials under the effect of centrifugal force. It is also easy to adjust its action depending on the situation by changing, very easily, its length, its diameter and / or its material.
  • said wire has a diameter of between 0.1 and 1 cm. In some embodiments, said wire has a length of between 11 and 15 cm. Such a configuration is particularly suitable for a circular pipe diameter of 20 cm, for example.
  • said wire has a bending stiffness of between 0.1 and 500 GPa.
  • said wire is metallic or polymer. It may in particular be made of nylon, optionally notched or toothed, titanium, or any other suitable material.
  • At least one cleaning member takes the form of a chain.
  • a chain is also easy to implement, inexpensive, and also very effective. Thanks to its great flexibility offered by its various links, the chain is easily plated against the deposition of materials under the effect of centrifugal force. Its contact surface with the material deposit can also easily be adjusted by adjusting the size and shape of the links.
  • said chain has a length of between 11 and 15 cm.
  • Such a configuration is particularly suitable for a circular pipe of 20 cm, for example.
  • said chain has a width of between 0.1 and 2 cm.
  • said chain has between 3 and 30 links.
  • said chain is metallic or polymer. It can in particular be made of polyethylene or polyester.
  • said chain is of the cable chain type.
  • the links of said chain are articulated with pivot links parallel to the axis of rotation of the cleaning head. This controls the possible deformation of the chain and is constrained to remain tangential to the deposition of materials in the radial plane of the cleaning head.
  • each link has at least one plane lateral surface. The surface of contact with the deposit of materials is thus essentially tangential.
  • the cleaning head has a plurality of cleaning devices extending from the drum. This results in a more efficient cleaning. These different cleaning devices are preferably all identical.
  • the cleaning head comprises between three and twelve cleaning devices. They may be distributed at different points of the drum, regularly or not, in a single row or several rows arranged in different radial planes. If necessary, several different cleaning devices can also extend from the same point of the drum.
  • the cleaning head comprises a first drum carrying a first set of cleaning organs and a second drum carrying a second set of cleaning organs.
  • the first and second drums can be corotative or counter-rotating.
  • the cleaning head has a perforating member projecting from the front of the drum.
  • a perforating member makes it possible to perforate a plug present in the pipe section and to open the latter sufficiently to allow the insertion of the cleaning head and then the passage of the entire cleaning robot.
  • the perforation member has at least one tip directed forward.
  • the perforating member takes the form of a cone. It can in particular be provided with tips, teeth, blades or threads to help the perforation and opening of the cap.
  • the perforation member is perforated. This facilitates the evacuation of debris during the perforation of a plug.
  • the perforation member comprises a plurality of convergent blades.
  • Such a configuration is very efficient while leaving an important space for the evacuation of debris.
  • These blades can in particular be assembled at their end to form a tip and facilitate the opening of the plug.
  • the blades of the performance member form chevrons. They are preferably organized so as to form two chevrons perpendicular and integral at their apex.
  • the blades of the perforating member form arches. They are preferably organized so as to form two arches perpendicular and integral at their apex.
  • the blades of the perforating member are provided with teeth.
  • the perforating member is removably mounted on the drum of the cleaning head.
  • the term "removable" means that it is possible to separate the perforation member of the drum of the cleaning head very easily and very quickly, without having to disassemble other elements, with a simple tool or without any tools.
  • the perforating member can be mounted by screwing or clipping. This makes it possible to install a perforating member adapted to the section of pipe to be traversed, particularly when a plug of a particular nature or size has already been identified.
  • the cleaning robot comprises a cleaning engine configured to rotate the cleaning head at a speed of at least 1000 rpm, preferably between 1500 and 7000 rpm.
  • the cleaning motor is preferably an electric motor.
  • the cleaning robot comprises a propulsion engine configured to drive the propulsion member. It is preferably a separate motor cleaning engine. It can in particular be an electric motor.
  • the propulsion member is a drive wheel.
  • the mobile platform preferably has 4 or 6 wheels. All wheels are preferably driven by an engine single or by motors dedicated to each wheel. However, some wheels could also be non-driving.
  • the cleaning robot comprises at least one exploration camera.
  • This camera preferably operating in visible light, makes it possible to observe the inside of the pipe during the movement of the robot. It allows the exploration of the pipeline and the assessment of the state of clogging of the latter.
  • the exploration camera is mounted on a front portion of the mobile platform. It can in particular be mounted on its upper face, near its front end, behind the cleaning head.
  • the exploration camera is mobile: it can in particular be mounted on a pivot or a ball to be rotated 360 ° about the vertical axis. It can also be equipped with a lighting system, LEDs for example.
  • the exploration camera is provided with a protection device configured to retract or cover the exploration camera during operation of the cleaning head. It is thus possible to protect the camera from the projections of debris and dirt during the cleaning operation in order to maintain a satisfactory image quality during the exploration.
  • the protection device is a dome covering the exploration camera.
  • This dome may be transparent, in which case it is possible to continue filming during the cleaning operation. It can also be retractable in order to be able to film directly and without obstacle when the cleaning head is stopped.
  • the cleaning robot comprises at least one control camera.
  • This camera preferably operating in visible light, makes it possible to observe the inside of the pipe after the passage of the robot, in order to check the effectiveness of the cleaning carried out as well as to visually check the structural state of the pipe.
  • control camera is mounted on a rear portion of the mobile platform, preferably on its rear face. It can be mobile and / or equipped with a lighting system, LEDs for example.
  • control camera includes two separate shooting units configured to enable 3D recording. Thanks to such a configuration, it is possible to obtain a recording of the entire section in the form of a 3D film so that each speaker can stop at any time at any point, rotate 360 °, zoom in and take still photos.
  • control camera is provided with a logic unit configured to automatically detect a fault. This facilitates the detection and classification of defects present in the pipe section.
  • the cleaning robot comprises at least one thermal camera.
  • a thermal camera of the infrared type, makes it possible to detect the variations of temperature of the wall and thus the defects of the pipe, and in particular the cracks and the faulty joints.
  • the thermal camera is mounted on a rear portion of the mobile platform, preferably on its rear face. It can be mobile and / or equipped with a lighting system, LEDs for example.
  • the cleaning robot comprises at least one pipe inspection device.
  • this inspection device can verify certain parameters of the pipeline and / or its environment, including the regularity of its thickness, the presence of cracks, its surface condition, the state of its joints, the quality and the surrounding soil structure etc.
  • the pipeline inspection device is an ultrasound scanner or radar. It may be for example a Pipe Penetrating Radar type radar (PPR), a Lidar 3D scanner, or a sonar. These allow to provide additional information on the structural state of the pipes that the cleaning robot integrates.
  • PPR Pipe Penetrating Radar type radar
  • Lidar 3D scanner Lidar 3D scanner
  • sonar a Sonar
  • the inspection device of the pipe is mounted on the upper face of the mobile platform.
  • the inspection device of the pipe has a measuring member mounted at the end of an extensible arm and configured to abut against the inner wall of the pipe section to be traversed. This retracts the measuring member to facilitate the insertion and recovery of the cleaning robot in the pipe.
  • the pipeline inspection device has two measuring members each mounted at the end of a separate extensible arm.
  • the cleaning robot is configured to be controlled remotely.
  • it can be wire-guided from the surface by an operator who receives in real time on a supervisory station all the elements to lead the robot until the end of the cleaning and diagnosis.
  • the cleaning robot includes a battery.
  • the latter makes it possible to ensure at least 4 hours of autonomy, preferably 6 hours of autonomy, to the cleaning robot.
  • the cleaning robot comprises a central processing unit configured to control the operation of the cleaning robot.
  • the cleaning robot is configured to operate autonomously. Thus, once installed in a section of pipe, it can work independently, without the need to control or monitor its operation. It then possible to set it up at night and come pick it up in the morning.
  • the cleaning robot is devoid of any cable or servitude linking it to the surface. Communication can take place wirelessly, continuously or intermittently as it passes through beacons or antennas. It is also conceivable that the cleaning robot transmits no signal but records all the data of its operation on an extractable or downloadable memory.
  • the central processing unit is configured to cooperate with beacons installed in the section of pipe to be traveled, preferably at the level of manholes. visit.
  • the communication with these beacons can in particular be carried out by Bluetooth.
  • Such tags may allow the cleaning robot to locate in the pipeline. They can also transmit instructions to the cleaning robot during its passage or recover data from the cleaning robot.
  • the central processing unit is configured to advance the cleaning robot and operate the cleaning head until the cleaning robot reaches a stop tag inserted into the section. of pipeline to go.
  • the cleaning robot can thus operate autonomously, cleaning a predetermined section of pipe, and automatically stop at the level of the gaze desired to be recovered.
  • the central processing unit is configured to evaluate whether the passage is possible and, if the passage is not possible, to move the cleaning robot back to a waiting beacon. introduced into the pipeline section to be traveled. This evaluation can be carried out on the basis of the data acquired by a camera and / or a sensor of the cleaning robot, an ultrasound probe for example; the central processing unit can also determine that the passage is not possible if the cleaning robot has not managed to overcome an obstacle after a predetermined period.
  • a waiting tag can be installed in the starter but also in any other intermediate view of the pipe section to go. Thus, if the robot can not reach the destination, it can move back to a previous look at which it can be easily recovered.
  • the mobile platform is provided with at least one towing hook.
  • This hook is preferably provided at the rear of the mobile platform.
  • a second hook may also be provided at the front.
  • the radius of the cleaning robot is between 5 and 50 cm, preferably between 7 and 15 cm.
  • the radius of the cleaning robot can measure about 10 cm: indeed, this type of cleaning robot is particularly useful for sewage pipes 200 mm in diameter.
  • the cleaning robot is sealed with an index of protection at least equal to IP68.
  • FIG 1 is a perspective view before a first example of cleaning robot.
  • FIG 2 is a rear perspective view of the first example of cleaning robot.
  • FIG 3 is a sectional plan of a floor crossed by a sewage pipe.
  • FIG 4 is a perspective view of the first example of cleaning robot progressing in a pipe section.
  • FIG 5 is a profile view of the first example of cleaning robot progressing in a pipe section.
  • FIG 6 is a front view of the first example of cleaning robot progressing in a pipe section.
  • FIG 7 is a perspective view before a second example of cleaning robot.
  • FIG 8 is a front view of the second example cleaning robot progressing in a pipe section.
  • FIG 9 illustrates a first variant of perforation member.
  • FIG 10 illustrates a second variant of perforation member. DETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLE (S) OF REALIZATION
  • FIGS. 1 and 2 show in perspective a first example of cleaning robot 1 intended to traverse pipes 200 mm in diameter.
  • This cleaning robot 1 comprises a mobile platform 10 and a cleaning head 20.
  • the mobile platform 10 is provided with three pairs of wheels
  • each wheel 11, forming a propulsion member, is driven and driven by a dedicated propulsion engine.
  • the mobile platform 10 is also provided at its rear end with a towing hook 12 for pulling the cleaning robot 10 out of the pipe section 90 when necessary.
  • the cleaning head 20 is rotatably mounted at the front of the mobile platform 10 about an axis of rotation A.
  • the mobile platform 10 comprises a cleaning motor rotating the cleaning head 20: this engine cleaning is electric, brushless type, and has a variable rotation speed between 1500 and 7000 rpm.
  • the size of the cleaning robot 1 is adapted to the diameter of the pipe section to be traversed 90 so that the axis of rotation A of the cleaning head 20 corresponds to the central axis of the section of pipe to be traversed.
  • the radius R of the cleaning robot 1 measured between the axis of rotation A and a contact point C of a wheel 11 with the wall 90a of the pipe section 90, substantially corresponds to the radius of the pipe section to go through 90 (see in particular FIG 6).
  • the cleaning head 20 has a drum 21 of 10 cm in diameter on which is fixed a plurality of cleaning members 22, at regular intervals around the drum 21.
  • the cleaning devices are son 22 of plastic, having a diameter of 3 mm, and a length of 12 cm.
  • the drum 21 having a radius of 5 cm and each wire 22 having a length of 12 cm, the end of each wire 22 can reach a distance of 17 cm from the axis of rotation A when extended to maximum, orthogonal to the drum 21, a distance greater than the radius of the pipe section 90.
  • the cleaning head 20 further has a perforating member 23, here taking the form of a solid cone, attached removably by screwing on the drum 21 of the cleaning head 20.
  • the cleaning robot 1 comprises a visual operating camera 30, mounted on the upper surface of the mobile platform 10, in front of the latter.
  • the exploration camera 30 is carried by a support 31 mounted on a motorized vertical pivot so as to be able to orient the exploration camera 30 360 ° about this vertical axis.
  • the support 31 further comprises a plurality of LEDs 32 arranged around the scanning camera 30.
  • the cleaning robot 1 also comprises a visual control camera 41, mounted on the rear surface of the mobile platform 10.
  • An infrared thermal camera 42 is also provided on the rear surface of the mobile platform, next to the 41.
  • a lighting system formed of a plurality of LEDs 43 is further arranged on the rear surface of the mobile platform 10, around the 41 and thermal control cameras 42.
  • the cleaning robot 1 comprises an inspection device of the pipe 50 mounted on the upper surface of the mobile platform 10.
  • the inspection device 50 has an extendable arm 51 for pressing its measuring member 52 against the wall 90a of the pipe section 90; more precisely, the measuring member 52 is mounted at the distal end of this extensible arm 51 by means of springs 53 making it possible to compensate for the local variations in thicknesses of the pipe section 90.
  • the arm 51 can also retract if necessary, for example when the robot is moving backwards or when an obstacle is detected in order to prevent a robot jamming.
  • this inspection device 50 is an ultrasound device for measuring the thickness of the pipe section 90 to prevent cracks.
  • it could also be a ground penetrating radar or a device for auscultation by vibratory path, of the vibrometer type, measuring the vibratory response of the pipe section following an impact caused.
  • cleaning robot 1 includes a central processing unit 60 and a battery offering at least 4 hours of autonomy.
  • the section of pipe 90 extends between a starting glance 91d and a glance of FIG. arrival 91a, possibly passing through one or more intermediate looks 91i; a layer of deposits 93, consisting essentially of greasy materials, substantially continuously lines the inner wall 90a of the pipe section 90; in addition, in some places plugs 94 completely obstructing the pipe section 90 may be present.
  • a residual circulation of water 95 is always present at the bottom of the section of pipe 90.
  • the section of pipe 90 may have defects such as cracks 96.
  • the cleaning robot 1 can travel a distance of about 400 to 1000 m with a speed of progression of 5 to 100 m / h depending on the level fouling of the pipe section 90. It is preferably provided that the cleaning robot 1 travels the pipe section 90 from the downstream to the upstream so that the debris unhooked by the cleaning robot 1 can easily be evacuated downstream without accumulating in an area not yet cleaned.
  • Each look 91d, 91i, 91a is then equipped with a beacon 92 to identify the look in question and communicate with cleaning robot 1 by Bluetooth.
  • the cleaning robot 1 is thus lowered into the pipe section 90 by the starter 91d and then started.
  • the cleaning robot 1 will then trigger the rotation of its cleaning head 20, extend the arms 51 of the inspection device 50 in order to press its measuring member 52 against the wall 90a of the pipe section 90, and begin its movement on the along the section of pipe 90.
  • the son 22 of the cleaning head 20 are pressed against the layer of deposits 93 and scrape this last by tangential friction.
  • the son 22 through each turn the circulation of residual water 95, which moistens the layer of deposits 93 and facilitate its removal.
  • the debris torn from the deposition layer 93 is mixed with the residual water 95 so as to form an emulsion easily discharged downstream by the residual water circulation 95.
  • the exploration camera 30 films and records the view at the front of the cleaning robot 1 to determine the level of fouling of the pipe section 90 before the passage. 1. These images can also be transmitted live to an operator located on the surface.
  • the control camera 41 films and records for its part the view at the rear of the cleaning robot 1 to control the cleaning efficiency achieved by the cleaning robot 1. These images can also be transmitted live to an operator located on the surface.
  • the thermal camera 42 films and records thermal images of the wall 90a of the pipe section 90 at the rear of the cleaning robot 1 in order to detect certain irregularities in the wall 90a such as the presence of a crack. 96. These images can also be transmitted live to an operator on the surface.
  • the inspection device 50 records measurement data that will allow an operator to detect any defects in the pipe section 90.
  • the progress of the cleaning robot 1 continues in this manner until it reaches the beacon 92 of the arrival look 91a, acting as a stop tag, or until it encounters an obstacle. such as a plug 94.
  • the cleaning robot 1 When encountering an obstacle, detected with the aid of the exploration camera 30, the cleaning robot 1 advances closer to the obstacle and assesses, with the aid of its camera of operating and / or other sensors such as an ultrasonic sensor measuring the thickness of the plug 94, its ability or no passage. If the central processing unit 60 determines that the passage is not possible, it commands the cleaning robot 1 to move back to reach the beacon 92 of an intermediate look 91i or the starter 91d, acting as a beacon waiting, and wait for the intervention of an operator.
  • the central processing unit determines that the passage is possible, for example if the thickness of the plug 94 is small enough to be perforated and opened with the aid of the perforating member 23, the cleaning robot 1 resumes its progress, the perforating member 23 of the cleaning head 20 for attacking the plug 94 to open the way for the cleaning robot 1.
  • the cleaning robot 1 stops and waits for an operator to retrieve it by the arrival aperture 91a.
  • FIGS 7 and 8 illustrate a second example of cleaning robot 101.
  • This second example is quite similar to the first example except for the cleaning head 120 which is provided with cleaning devices 122 of nature. different. Thus, only the cleaning head 120 of this second example of cleaning robot 101 will be described.
  • the cleaning head 120 comprises a drum 121 of 10 cm in diameter driven by the cleaning motor of the mobile platform 110.
  • a perforating member 123 similar to that of the first example, is also removably attached by screwing to the drum 121.
  • the cleaning devices are chains 122, made of plastic and having a length of 12 cm.
  • the distal end of each chain 122 can reach a distance of 17 cm from the axis of rotation A when it is extended at the maximum, orthogonal to the drum 121, a distance greater than the radius of the pipe section. 190.
  • Each link 124 has two plane and parallel lateral faces, of which any normal vector fits into a radial plane of the cleaning robot 101.
  • Each link is articulated in a pivot connection, with an axis parallel to the axis of rotation.
  • A a tab of a given link 124 being articulated in the clevis of a neighboring link 124.
  • FIGS 9 and 10 illustrate alternative embodiments of perforating members that may replace the performer of any of the previous examples.
  • FIG 9 thus illustrates a first variant in which the perforating member 223 comprises a plate 225, designed to be mounted removably by screwing for example on the drum of the cleaning head, and four straight blades 226 s extending from platen 225 and meeting at their distal end to form a piercing tip 227.
  • the four blades 226 are installed in two orthogonal planes so as to form two perpendicular chevrons.
  • Each blade 226 is further provided with a plurality of triangular teeth 228.
  • FIG 10 illustrates for its part a second variant in which the perforating member 323 comprises a plate 325, designed to be removably mounted by screwing for example on the drum of the cleaning head, and four curved blades 326 extending from the plate 325 and meeting at their distal end so as to form a perforation tip 327 more flared than in the previous variant.
  • the four blades 326 are installed in two orthogonal planes so as to form two perpendicular arcs.
  • Each blade 326 is further provided with a plurality of triangular teeth 328.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

Robot de curage pour canalisation d'eaux usées, permettant de visiter et de curer un tronçon de canalisation d'eaux usées afin de le nettoyer efficacement et d'éliminer notamment les dépôts de matières graisseuses ou organiques en vue de réduire le colmatage de la canalisation, comprenant une plateforme mobile (10) munie d'au moins un organe de propulsion (11) prévu pour s'appuyer sur la paroi interne d'un tronçon de canalisation à parcourir afin de propulser le robot de curage (1) le long dudit tronçon de canalisation à parcourir, une tête de curage (20) montée de manière rotative à l'avant de la plateforme mobile (10), dans lequel l'axe de rotation (A) de la tête de curage (20) est prévu pour correspondre sensiblement à l'axe central du tronçon de canalisation à parcourir (90), la distance radiale séparant l'axe de rotation de la tête de curage (20) du point de l'organe de propulsion (11) le plus éloigné radialement dudit axe de rotation (A) définissant ainsi un rayon du robot de curage (1) sensiblement égal au rayon du tronçon de canalisation à parcourir, dans lequel la tête de curage (20) comporte un tambour (21) et au moins un organe de curage (22) flexible s'étendant depuis le tambour (21), dans lequel la somme de la longueur de l'organe de curage (22) et du rayon du tambour (21) est supérieure à 110% du rayon du robot de curage (1).

Description

ROBOT DE CURAGE POUR CANALISATION D'EAUX USEES
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] Le présent exposé concerne un robot de curage pour canalisation d'eaux usées, permettant de visiter et de curer un tronçon de canalisation d'eaux usées afin de le nettoyer efficacement et d'éliminer notamment les dépôts de matières graisseuses ou organiques en vue de réduire le colmatage de la canalisation.
[0002] Un tel robot de curage peut être utilisé pour visiter et curer tout type de canalisation d'eaux usées, quel que soit le type d'effluents, d'origine domestique ou industrielle.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0003] Les eaux usées, qu'elles soient d'origine domestique ou industrielle, sont riches en matières en suspension, telles que graisses, débris organiques, particules, qui se déposent le long des parois des canalisations d'eaux usées et entraînent progressivement le colmatage de ces dernières.
[0004] On note ainsi une réduction significative du diamètre de passage de la canalisation à mesure que le dépôt de matières s'épaissit, ce qui réduit le débit de passage de la canalisation et peut ainsi conduire à des ralentissements de l'écoulement voire à des engorgements lorsque le débit des eaux usées entrant dans le réseau d'assainissement est supérieur au débit que ce même réseau est capable d'évacuer.
[0005] De manière extrême, il arrive parfois que le dépôt de matières s'épaississe localement de manière importante jusqu'à boucher complètement le tronçon de canalisation, bloquant ainsi totalement la circulation des eaux usées.
[0006] Pour se prémunir de tels risques, il est ainsi nécessaire de nettoyer régulièrement les canalisations d'eaux usées. Actuellement, la méthode de nettoyage la plus classique est d'employer des camions hydrocureurs qui injectent de l'eau potable à haute pression, de l'ordre de 50 à 100 bars, dans la canalisation à l'aide d'une tête hydrocureuse afin d'arracher et d'expulser les dépôts de matières dans la canalisation. Une caméra de contrôle peut ensuite être envoyée dans la canalisation afin de vérifier si le nettoyage est suffisant et, si ce n'est pas le cas, de répéter l'opération d'hydrocurage. [0007] Toutefois, une telle méthode présente de nombreux inconvénients. En particulier, une telle méthode est fastidieuse, longue et coûteuse. En effet, le remplissage du réservoir d'eau du camion hydro- cureur est très long et pénalise le temps de cycle de cette méthode : ainsi, sur un poste de travail de 7 heures avec deux agents, seules 3 heures environ sont consacrées au nettoyage effectif de la canalisation. Une deuxième équipe de deux agents doit ensuite intervenir avec un deuxième véhicule pour mettre en œuvre la caméra de contrôle. Tout ceci entraine donc des coûts d'investissement, d'exploitation et de maintenance élevés.
[0008] Cette méthode est également peu respectueuse de l'environnement, du patrimoine et du voisinage. En effet, d'énormes quantités d'eaux potables doivent être utilisées, ce qui représente un gaspillage important ; les jets à haute pression de la tête hydrocureuse peuvent fragiliser et même endommager certaines canalisations ; enfin l'encombrement des camions et surtout le bruit généré par cette méthode entraînent d'importantes nuisances qui empêchent en particulier le travail de nuit en centre-ville.
[0009] Enfin, cette méthode entraîne des risques pour le personnel travaillant autour de la canalisation en raison des fortes pressions mises en jeu d'une part et des aérosols chargés de particules fines et de bactéries générés par les jets d'eau d'autre part.
[0010] Il existe donc un réel besoin pour un robot de curage permettant de visiter et de curer un tronçon de canalisation d'eaux usées et qui pallie, au moins en partie, les inconvénients inhérents à la méthode connue précitée.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0011] Le présent exposé concerne un robot de curage pour canalisation d'eaux usées, comprenant une plateforme mobile munie d'au moins un organe de propulsion prévu pour s'appuyer sur la paroi interne d'un tronçon de canalisation à parcourir afin de propulser le robot de curage le long dudit tronçon de canalisation à parcourir, une tête de curage montée de manière rotative à l'avant de la plateforme mobile, dans lequel l'axe de rotation de la tête de curage est prévu pour correspondre sensiblement à l'axe central du tronçon de canalisation à parcourir, la distance radiale séparant l'axe de rotation de la tête de curage du point de l'organe de propulsion le plus éloigné radialement dudit axe de rotation définissant ainsi un rayon du robot de curage sensiblement égal au rayon du tronçon de canalisation à parcourir, dans lequel la tête de curage comporte au moins un tambour et au moins un organe de curage flexible s'étendant depuis le tambour, dans lequel la somme de la longueur de l'organe de curage et du rayon du tambour est supérieure à 110% du rayon du robot de curage.
[0012] Ainsi, grâce à un tel robot de curage, il est possible de curer mécaniquement une canalisation d'eaux usées, sans apport d'eau extérieure. Le robot peut ainsi être inséré dans un tronçon de canalisation à partir d'un regard, puis il avance dans le tronçon de canalisation en nettoyant ce dernier jusqu'à atteindre un autre regard au niveau duquel il peut être récupéré.
[0013] Dans le présent exposé, par « flexible », on entend que l'organe de curage peut être fléchi à la main : en particulier, l'organe de curage pourra être fléchi par la paroi de la canalisation lors de la rotation de la tête de curage sans bloquer cette rotation. A cet égard, l'organe de curage peut avoir un comportement élastique ou complètement détendu.
[0014] Grâce à ce comportement flexible, et au fait que l'extrémité de l'organe de curage peut atteindre des distances supérieures au rayon de la canalisation, l'organe de curage frotte de manière sensiblement tangentielle le long du dépôt de matières ou de la paroi de canalisation, raclant ainsi le dépôt de matières en vue de son élimination sans endommager la canalisation. Grâce à ces caractéristiques et à la rotation rapide de la tête de curage, on obtient également un effet de fouet sur l'organe de curage qui renforce son action sur le dépôt de matières. De plus, au moins un filet d'eau restant toujours dans la canalisation au cours du nettoyage, on obtient également un effet de brassage des matières détachées avec cette eau résiduelle qui forme une émulsion plus facile à évacuer en aval de la canalisation qu'un agglomérat graisseux de débris.
[0015] Ainsi, se passant d'eau extérieure, cette méthode est plus écologique et plus efficace. Elle est également plus silencieuse et moins dangereuse pour le personnel et le patrimoine qu'une méthode mettant en œuvre des jets d'eaux sous pression.
[0016] Elle est également moins coûteuse en raison de son temps de cycle court et de son emploi de matériel réduit. En particulier, la plateforme mobile peut être équipée de différents outils ou capteurs de manière à rendre inutile le passage d'une caméra de contrôle par la suite. En outre, les nuisances étant réduites, le travail de nuit devient possible.
[0017] Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à l'axe de rotation de la tête de curage, qui correspond à l'axe principal du tronçon de canalisation à parcourir ; on entend par « plan axial » un plan passant par l'axe de rotation de la tête de curage et par « plan radial » un plan perpendiculaire à cet axe de rotation ; enfin, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation de l'eau dans la canalisation.
[0018] Dans certains modes de réalisation, la somme de la longueur de l'organe de curage et du rayon du tambour est supérieure à 120%, de préférence 130%, du rayon du robot de curage. Plus cette somme est importante par rapport au rayon de la canalisation, plus l'organe de curage pourra se positionner de manière tangentielle par rapport au dépôt de matières et pourra racler ce dernier sur une longueur importante.
[0019] Dans certains modes de réalisation, le rayon du tambour est inférieur à 75% du rayon du robot de curage. En laissant un espace significatif entre le tambour et la paroi de la canalisation, on permet de renforcer l'effet de fouet de l'organe de curage et d'améliorer le brassage des matières détachées avec l'eau résiduelle de la canalisation.
[0020] Dans certains modes de réalisation, le rayon du tambour est inférieur à 60%, de préférence 50%, du rayon du robot de curage. Plus le rayon du tambour est réduit, plus les effets mentionnés ci-dessus sont significatifs.
[0021] Dans certains modes de réalisation, au moins un organe de curage prend la forme d'un fil. Un tel mode de réalisation est facile à mettre en place, peu coûteux, et très efficace, le fil se plaquant facilement contre le dépôt de matières sous l'effet de la force centrifuge. Il est également facile de régler son action en fonction de la situation en modifiant, très facilement, sa longueur, son diamètre et/ou son matériau.
[0022] Dans certains modes de réalisation, ledit fil possède un diamètre compris entre 0,1 et 1 cm. [0023] Dans certains modes de réalisation, ledit fil possède une longueur comprise entre 11 et 15 cm. Une telle configuration est particulièrement adaptée pour une canalisation circulaire de diamètre 20 cm, par exemple.
[0024] Dans certains modes de réalisation, ledit fil possède une raideur en flexion comprise entre 0,1 et 500 GPa.
[0025] Dans certains modes de réalisation, ledit fil est métallique ou en polymère. Il peut notamment être réalisée en nylon, éventuellement cranté ou denté, en titane, ou en tout autre matériau adapté.
[0026] Dans certains modes de réalisation, au moins un organe de curage prend la forme d'une chaîne. Un tel mode de réalisation est également facile à mettre en place, peu coûteux, et également très efficace. Grâce à sa très grande flexibilité offerte par ses différents maillons, la chaîne se plaque facilement contre le dépôt de matières sous l'effet de la force centrifuge. Sa surface de contact avec le dépôt de matières peut également facilement être réglée en ajustant la taille et la forme des maillons.
[0027] Dans certains modes de réalisation, ladite chaîne possède une longueur comprise entre 11 et 15 cm. Une telle configuration est particulièrement adaptée pour une canalisation circulaire de 20 cm, par exemple.
[0028] Dans certains modes de réalisation, ladite chaîne possède une largeur comprise entre 0,1 et 2 cm.
[0029] Dans certains modes de réalisation, ladite chaîne possède entre 3 et 30 maillons.
[0030] Dans certains modes de réalisation, ladite chaîne est métallique ou en polymère. Elle peut notamment être réalisée en polyéthylène ou en polyester.
[0031] Dans certains modes de réalisation, ladite chaîne est du type chaîne porte-câbles.
[0032] Dans certains modes de réalisation, les maillons de ladite chaîne sont articulés à l'aide de liaisons pivot parallèles à l'axe de rotation de la tête de curage. On contrôle ainsi la déformation possible de la chaîne et on l'astreint à rester tangentielle au dépôt de matières, dans le plan radial de la tête de curage. [0033] Dans certains modes de réalisation, chaque maillon possède au moins une surface latérale plane. La surface de contact avec le dépôt de matières est ainsi essentiellement tangentielle.
[0034] Dans certains modes de réalisation, la tête de curage comporte une pluralité d'organes de curage s'étendant depuis le tambour. On obtient ainsi un curage plus efficace. Ces différents organes de curage sont de préférence tous identiques.
[0035] Dans certains modes de réalisation, la tête du curage comporte entre trois et douze organes de curage. Ils peuvent être répartis en différents points du tambour, régulièrement ou non, sur un rang unique ou plusieurs rangs disposés dans des plans radiaux différents. Le cas échéant, plusieurs organes de curage différents peuvent aussi s'étendre depuis un même point du tambour.
[0036] Dans certains modes de réalisation, la tête de curage comprend un premier tambour portant un premier ensemble d'organes de curage et un deuxième tambour portant un deuxième ensemble d'organes de curage. En particulier, les premier et deuxième tambours peuvent être corotatifs ou contrarotatifs..
[0037] Dans certains modes de réalisation, la tête de curage comporte un organe de perforation faisant saillie à l'avant du tambour. Un tel organe de perforation permet de perforer un bouchon présent dans le tronçon de canalisation et d'ouvrir suffisamment ce dernier pour permettre l'insertion de la tête de curage puis le passage du robot de curage tout entier.
[0038] Dans certains modes de réalisation, l'organe de perforation comporte au moins une pointe dirigée vers l'avant.
[0039] Dans certains modes de réalisation, l'organe de perforation prend la forme d'un cône. Il peut notamment être muni de pointes, de dents, de lames ou de filetages pour aider la perforation et l'ouverture du bouchon.
[0040] Dans certains modes de réalisation, l'organe de perforation est ajouré. Ceci facilite l'évacuation des débris au cours de la perforation d'un bouchon.
[0041] Dans certains modes de réalisation, l'organe de perforation comporte une pluralité de lames convergentes. Une telle configuration est très efficace tout en laissant un espace important pour l'évacuation des débris. Ces lames peuvent notamment être assemblées à leur extrémité afin de former une pointe et faciliter l'ouverture du bouchon.
[0042] Dans certains modes de réalisation, les lames de l'organe de performation forment des chevrons. Elles sont de préférence organisées de manière à former deux chevrons perpendiculaires et solidaires par leur sommet.
[0043] Dans certains modes de réalisation, les lames de l'organe de perforation forment des arceaux. Elles sont de préférence organisées de manière à former deux arceaux perpendiculaires et solidaires par leur sommet.
[0044] Dans certains modes de réalisation, les lames de l'organe de perforation sont munies de dents.
[0045] Dans certains modes de réalisation, l'organe de perforation est monté de manière amovible sur le tambour de la tête de curage. On entend par « amovible » le fait qu'il est possible de séparer l'organe de perforation du tambour de la tête de curage très facilement et très rapidement, sans devoir démonter d'autres éléments, avec un simple outil voire sans aucun outil. Ainsi, par exemple, l'organe de perforation peut être monté par vissage ou clipsage. Ceci permet d'installer un organe de perforation adapté au tronçon de canalisation à parcourir, tout particulièrement lorsqu'un bouchon d'une nature ou d'une taille particulière a déjà été identifié.
[0046] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend un moteur de curage configuré pour entraîner en rotation la tête de curage à une vitesse au moins égale à 1000 t/min, de préférence comprise entre 1500 et 7000 t/min. Les inventeurs ont constaté que cette gamme de vitesses permettait un nettoyage efficace de la canalisation. Le moteur de curage est de préférence un moteur électrique.
[0047] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend un moteur de propulsion configuré pour entraîner l'organe de propulsion. Il s'agit de préférence d'un moteur distinct du moteur de curage. Il peut notamment s'agir d'un moteur électrique.
[0048] Dans certains modes de réalisation, l'organe de propulsion est une roue motrice. La plateforme mobile comporte de préférence 4 ou 6 roues. Toutes les roues sont de préférence entraînées, par un moteur unique ou par des moteurs dédiés à chaque roue. Toutefois, certaines roues pourraient également être non motrices.
[0049] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend au moins une caméra d'exploration. Cette caméra, fonctionnant de préférence en lumière visible, permet d'observer l'intérieur de la canalisation lors du déplacement du robot. Elle permet ainsi l'exploration de la canalisation et l'évaluation de l'état de colmatage de cette dernière.
[0050] Dans certains modes de réalisation, la caméra d'exploration est montée sur une portion avant de la plateforme mobile. Elle peut notamment être montée sur sa face supérieure, à proximité de son extrémité avant, derrière la tête de curage.
[0051] Dans certains modes de réalisation, la caméra d'exploration est mobile : elle peut notamment être montée sur un pivot ou une rotule pour pouvoir tourner à 360° autour de l'axe vertical. Elle peut également être équipée d'un système d'éclairage, à LEDs par exemple.
[0052] Dans certains modes de réalisation, la caméra d'exploration est munie d'un dispositif de protection configuré pour escamoter ou couvrir la caméra d'exploration durant le fonctionnement de la tête de curage. Il est ainsi possible de protéger la caméra des projections de débris et de salissures au cours de l'opération de curage afin de conserver une qualité d'image satisfaisante au cours de l'exploration.
[0053] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de protection est un dôme recouvrant la caméra d'exploration. Ce dôme peut être transparent, auquel cas il est possible de continuer de filmer durant l'opération de curage. Il peut également être rétractable afin de pouvoir filmer directement et sans obstacle lorsque la tête de curage est à l'arrêt.
[0054] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend au moins une caméra de contrôle. Cette caméra, fonctionnant de préférence en lumière visible, permet d'observer l'intérieur de la canalisation après le passage du robot, afin de vérifier l'efficacité du nettoyage réalisé ainsi que de contrôler visuellement l'état structurel de la canalisation.
[0055] Dans certains modes de réalisation, la caméra de contrôle est montée sur une portion arrière de la plateforme mobile, de préférence sur sa face arrière. Elle peut être mobile et/ou équipée d'un système d'éclairage, à LEDs par exemple. [0056] Dans certains modes de réalisation, la caméra de contrôle comprend deux unités de prise de vue distinctes configurées pour permettre un enregistrement 3D. Grâce à une telle configuration, il est possible d'obtenir un enregistrement de tout le tronçon sous la forme d'un film 3D de sorte que chaque intervenant puisse s'arrêter à tout moment à n'importe quel endroit, pivoter à 360°, zoomer et prendre des photos fixes.
[0057] Dans certains modes de réalisation, la caméra de contrôle est munie d'une unité logique configurée pour détecter automatiquement un défaut. Ceci permet de faciliter la détection et le classement des défauts présents dans le tronçon de canalisation.
[0058] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend au moins une caméra thermique. Une telle caméra thermique, du type infrarouge, permet de détecter les variations de température de la paroi et donc les défauts de la canalisation, et notamment les fissures et les joints défectueux.
[0059] Dans certains modes de réalisation, la caméra thermique est montée sur une portion arrière de la plateforme mobile, de préférence sur sa face arrière. Elle peut être mobile et/ou équipée d'un système d'éclairage, à LEDs par exemple.
[0060] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend au moins un dispositif d'inspection de la canalisation. Selon sa nature, ce dispositif d'inspection peut vérifier certains paramètres de la canalisation et/ou de son environnement, et notamment la régularité de son épaisseur, la présence de fissures, son état de surface, l'état de ses joints, la qualité et la structure du sol environnant etc.
[0061] Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'inspection de la canalisation est un échographe ou un radar. Il peut s'agir par exemple d'un radar du type Pipe Penetrating Radar (PPR),d'un Lidar scanner 3D, ou encore d'un sonar. Ces derniers permettent de fournir des informations complémentaires sur l'état structurel des canalisations que le robot de curage intègre.
[0062] Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'inspection de la canalisation est monté sur la face supérieure de la plateforme mobile. [0063] Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'inspection de la canalisation possède un organe de mesure monté à l'extrémité d'un bras extensible et configuré pour s'appuyer contre la paroi interne du tronçon de canalisation à parcourir. Ceci permet de rétracter l'organe de mesure afin de faciliter l'insertion et la récupération du robot de curage dans la canalisation.
[0064] Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'inspection de la canalisation possède deux organes de mesure montés chacun à l'extrémité d'un bras extensible distinct.
[0065] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage est configuré pour être commandé à distance. En particulier, il peut être filoguidé depuis la surface par un opérateur qui reçoit en temps réel sur un poste de supervision tous les éléments pour mener le robot jusqu'à la fin du curage et du diagnostic.
[0066] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend une batterie. Cette dernière permet d'assurer au moins 4h d'autonomie, de préférence 6h d'autonomie, au robot de curage.
[0067] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage comprend une unité centrale de traitement configurée pour contrôler le fonctionnement du robot de curage.
[0068] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage est configuré pour fonctionner de manière autonome. Ainsi, une fois installé dans un tronçon de canalisation, il peut travailler en toute autonomie, sans qu'il soit nécessaire de le commander ou de surveiller son fonctionnement. Il alors possible de le mettre en place le soir et de venir le récupérer le matin.
[0069] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage est dépourvu de tout câble ou servitude le reliant à la surface. Une communication peut avoir lieu de manière sans-fil, en continu ou de manière discontinue lors de son passage au niveau de balises ou d'antennes. Il est également envisageable que le robot de curage ne transmette aucun signal mais enregistre toutes les données de son fonctionnement sur une mémoire extractible ou téléchargeable.
[0070] Dans certains modes de réalisation, l'unité centrale de traitement est configurée pour coopérer avec des balises installées dans le tronçon de conduite à parcourir, de préférence au niveau de regards de visite. La communication avec ces balises peut notamment être réalisée par Bluetooth. De telles balises peuvent permettre au robot de curage de se localiser au sein de la canalisation. Elles peuvent également transmettre des instructions au robot de curage lors de son passage ou récupérer des données issues du robot de curage.
[0071] Dans certains modes de réalisation, l'unité centrale de traitement est configurée pour faire avancer le robot de curage et faire fonctionner la tête de curage jusqu'à ce que le robot de curage atteigne une balise d'arrêt introduite dans le tronçon de canalisation à parcourir. Le robot de curage peut ainsi fonctionner de manière autonome, nettoyant un tronçon de canalisation prédéterminé, et s'arrêter automatiquement au niveau du regard souhaité pour être récupéré.
[0072] Dans certains modes de réalisation, l'unité centrale de traitement est configurée pour évaluer si le passage est possible et, si le passage n'est pas possible, pour faire reculer le robot de curage jusqu'à une balise d'attente introduite dans le tronçon de canalisation à parcourir. Cette évaluation peut être effectuée sur la base des données acquises par une caméra et/ou un capteur du robot de curage, une sonde ultrason par exemple ; l'unité centrale de traitement peut également déterminer que le passage n'est pas possible si le robot de curage n'est pas parvenu à dépasser un obstacle après une durée prédéterminée. Une balise d'attente peut être installée dans le regard de départ mais également dans tout autre regard intermédiaire du tronçon de canalisation à parcourir. Ainsi, si le robot ne peut atteindre le regard de destination, il pourra reculer jusqu'à un regard précédent au niveau duquel il pourra être récupéré facilement.
[0073] Dans certains modes de réalisation, la plateforme mobile est munie d'au moins un crochet de tractage. Ce crochet est prévu de préférence à l'arrière de la plateforme mobile. Un deuxième crochet peut également être prévu à l'avant.
[0074] Dans certains modes de réalisation, le rayon du robot de curage est compris entre 5 et 50 cm, de préférence entre 7 et 15 cm. Tout particulièrement, le rayon du robot de curage peut mesurer 10 cm environ : en effet, ce type de robot de curage est tout particulièrement utile pour les canalisations d'eaux usées de 200 mm de diamètre. Toutefois, il est possible de prévoir des robots de curage de plus grande taille pour des canalisations de plus grand diamètre, par exemple de 400, 600, 800 ou 1000 mm de diamètre.
[0075] Dans certains modes de réalisation, le robot de curage est étanche avec un indice de protection au moins égal à IP68.
[0076] Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du robot de curage proposé. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0077] Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l'invention.
[0078] Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. En outre, des éléments (ou parties d'élément) appartenant à des exemples de réalisation différents mais ayant une fonction analogue sont repérés sur les figures par des références numériques incrémentées de 100, 200, etc.
La FIG 1 est une vue en perspective avant d'un premier exemple de robot de curage.
La FIG 2 est une vue en perspective arrière du premier exemple de robot de curage.
La FIG 3 est un plan en coupe d'un sol traversé par une canalisation d'eaux usées.
La FIG 4 est une vue en perspective du premier exemple de robot de curage progressant dans un tronçon de canalisation.
La FIG 5 est une vue de profil du premier exemple de robot de curage progressant dans un tronçon de canalisation.
La FIG 6 est une vue de face du premier exemple de robot de curage progressant dans un tronçon de canalisation.
La FIG 7 est une vue en perspective avant d'un deuxième exemple de robot de curage.
La FIG 8 est une vue de face du deuxième exemple de robot de curage progressant dans un tronçon de canalisation.
La FIG 9 illustre une première variante d'organe de perforation.
La FIG 10 illustre une deuxième variante d'organe de perforation. DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLE(S) DE REALISATION
[0079] Afin de rendre plus concrète l'invention, des exemples de robot de curage sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples.
[0080] Les FIGS 1 et 2 représentent en perspective un premier exemple de robot de curage 1 prévu pour parcourir des canalisations de 200 mm de diamètre. Ce robot de curage 1 comprend une plateforme mobile 10 et une tête de curage 20.
[0081] La plateforme mobile 10 est munie de trois paires de roues
11 : chaque roue 11, formant organe de propulsion, est motrice et entraînée par un moteur de propulsion dédié. La plateforme mobile 10 est également munie à son extrémité arrière d'un crochet de tractage 12 permettant de tracter le robot de curage 10 hors du tronçon de canalisation 90 en cas de nécessité.
[0082] La tête de curage 20 est montée en rotation à l'avant de la plateforme mobile 10 autour d'un axe de rotation A. La plateforme mobile 10 comporte un moteur de curage entraînant en rotation la tête de curage 20 : ce moteur de curage est électrique, du type sans balai, et possède une vitesse de rotation variable entre 1500 et 7000 t/min.
[0083] La taille du robot de curage 1 est adaptée au diamètre du tronçon de canalisation à parcourir 90 de telle sorte que l'axe de rotation A de la tête de curage 20 corresponde à l'axe central du tronçon de canalisation à parcourir 90. Ainsi, le rayon R du robot de curage 1, mesuré entre l'axe de rotation A et un point de contact C d'une roue 11 avec la paroi 90a du tronçon de canalisation 90, correspond sensiblement au rayon du tronçon de canalisation à parcourir 90 (voir notamment la FIG 6).
[0084] La tête de curage 20 possède un tambour 21 de 10 cm de diamètre sur lequel est fixée une pluralité d'organes de curage 22, à intervalle régulier autour du tambour 21. Dans cet exemple, les organes de curage sont des fils 22 de plastique, possédant un diamètre de 3 mm, et une longueur de 12 cm.
[0085] Le tambour 21 ayant un rayon de 5 cm et chaque fil 22 ayant une longueur de 12 cm, l'extrémité de chaque fil 22 peut atteindre une distance de 17 cm depuis l'axe de rotation A lorsqu'il est étendu au maximum, orthogonalement au tambour 21, soit une distance supérieure au rayon du tronçon de canalisation 90.
[0086] La tête de curage 20 possède en outre un organe de perforation 23, prenant ici la forme d'un cône plein, rapporté de manière amovible par vissage sur le tambour 21 de la tête de curage 20.
[0087] Par ailleurs, le robot de curage 1 comprend une caméra d'exploitation 30, visuelle, montée sur la surface supérieure de la plateforme mobile 10, à l'avant de cette dernière. La caméra d'exploration 30 est portée par un support 31 monté sur un pivot vertical motorisé de manière à pouvoir orienter la caméra d'exploration 30 à 360° autour de cet axe vertical. Le support 31 comporte en outre une pluralité de LEDs 32 arrangées autour de la caméra d'exploration 30. Un dôme 33, transparent et rétractable, recouvre la caméra d'exploration 30.
[0088] Le robot de curage 1 comprend également une caméra de contrôle 41, visuelle, montée sur la surface arrière de la plateforme mobile 10. Une caméra thermique infrarouge 42 est également prévue sur cette surface arrière de la plateforme mobile, à côté de la caméra de contrôle 41. Un système d'éclairage formé d'une pluralité de LEDs 43 est en outre arrangé sur la surface arrière de la plateforme mobile 10, autour des caméras de contrôle 41 et thermique 42.
[0089] De plus, le robot de curage 1 comprend un dispositif d'inspection de la canalisation 50 monté sur la surface supérieure de la plateforme mobile 10. Le dispositif d'inspection 50 possède un bras extensible 51 permettant de plaquer son organe de mesure 52 contre la paroi 90a du tronçon de canalisation 90 ; plus précisément, l'organe de mesure 52 est monté à l'extrémité distale de ce bras extensible 51 par l'intermédiaire de ressorts 53 permettant de compenser les variations locales d'épaisseurs du tronçon de canalisation 90. Le bras 51 peut également se rétracter en cas de nécessité, par exemple lors du recul du robot ou lorsqu'un obstacle est détecté afin d'éviter un blocage du robot.
[0090] Dans le présent exemple, ce dispositif d'inspection 50 est un dispositif d'échographie permettant de mesurer l'épaisseur du tronçon de canalisation 90 afin de prévenir les fissures.
[0091] Toutefois, dans d'autres exemples, il pourrait également s'agir d'un radar à pénétration de sol ou d'un dispositif d'auscultation par voie vibratoire, du type vibromètre, mesurant la réponse vibratoire du tronçon de canalisation suite à un impact provoqué.
[0092] Par ailleurs, pour assurer son fonctionnement, et notamment son fonctionnement autonome, le robot de curage 1 comprend une unité centrale de traitement 60 ainsi qu'une batterie lui offrant au moins 4h d'autonomie.
[0093] Le fonctionnement du robot de curage 1 va maintenant être décrit en référence aux FIGS 3 à 6. Comme cela est visible sur la FIG 3, le tronçon de canalisation 90 s'étend entre un regard de départ 91d et un regard d'arrivée 91a, en passant éventuellement par un ou plusieurs regards intermédiaires 91i ; une couche de dépôts 93, formée essentiellement de matières graisseuses, tapisse de manière pratiquement continue la paroi intérieure 90a du tronçon de canalisation 90 ; de plus, en certains endroits, des bouchons 94 obstruant complètement le tronçon de canalisation 90 peuvent être présents. Une circulation résiduelle d'eau 95 est toujours présente au fond du tronçon de canalisation 90. Par ailleurs, le tronçon de canalisation 90 peut présenter des défauts tels que des fissures 96.
[0094] Lors d'une utilisation typique de ce robot de curage 1, on prévoit que le robot de curage 1 pourra parcourir une distance d'environ 400 à 1000 m avec une vitesse de progression de 5 à 100 m/h selon le niveau d'encrassement du tronçon de canalisation 90. On prévoit de préférence que le robot de curage 1 parcourt le tronçon de canalisation 90 de l'aval vers l'amont de telle sorte que les débris décrochés par le robot de curage 1 puissent facilement être évacués en aval sans s'accumuler dans une zone non encore nettoyée. Chaque regard 91d, 91i, 91a est alors équipé d'une balise 92 permettant d'identifier le regard en question et de communiquer avec le robot de curage 1 par Bluetooth.
[0095] Le robot de curage 1 est ainsi descendu dans le tronçon de canalisation 90 par le regard de départ 91d puis démarré. Le robot de curage 1 va alors déclencher la rotation de sa tête de curage 20, étendre les bras 51 du dispositif d'inspection 50 afin de plaquer son organe de mesure 52 contre la paroi 90a du tronçon de canalisation 90, et entamer son déplacement le long du tronçon de canalisation 90.
[0096] Sous l'effet de la force centrifuge, les fils 22 de la tête de curage 20 se plaquent contre la couche de dépôts 93 et raclent cette dernière par frottement tangentiel. En outre, les fils 22 traversent à chaque tour la circulation d'eau résiduelle 95, ce qui permet d'humidifier la couche de dépôts 93 et de faciliter son élimination. En particulier, les débris arrachés à la couche de dépôt 93 sont brassés avec l'eau résiduelle 95 de sorte à former une émulsion facilement évacuée en aval par la circulation d'eau résiduelle 95.
[0097] Au cours de la progression du robot de curage 1, la caméra d'exploration 30 filme et enregistre la vue à l'avant du robot de curage 1 afin de déterminer le niveau d'encrassement du tronçon de canalisation 90 avant le passage du robot de curage 1. Ces images peuvent également être transmises en direct à un opérateur situé à la surface.
[0098] La caméra de contrôle 41 filme et enregistre pour sa part la vue à l'arrière du robot de curage 1 afin de contrôler l'efficacité du nettoyage réalisé par le robot de curage 1. Ces images peuvent également être transmises en direct à un opérateur situé à la surface.
[0099] Par ailleurs, la caméra thermique 42 filme et enregistre des images thermiques de la paroi 90a du tronçon de canalisation 90 à l'arrière du robot de curage 1 afin de détecter certaines irrégularités dans la paroi 90a comme la présence d'une fissure 96. Ces images peuvent également être transmises en direct à un opérateur situé à la surface.
[0100] De même, pendant l'opération de nettoyage, le dispositif d'inspection 50 enregistre des données de mesure qui permettront à un opérateur de détecter d'éventuels défauts du tronçon de canalisation 90.
[0101] La progression du robot de curage 1 continue de cette manière jusqu'à ce qu'il atteigne la balise 92 du regard d'arrivée 91a, agissant comme balise d'arrêt, ou jusqu'à ce qu'il rencontre un obstacle tel un bouchon 94.
[0102] Lors de la rencontre d'un obstacle, détecté à l'aide de la caméra d'exploration 30, le robot de curage 1 avance au plus près de l'obstacle et évalue, à l'aide de sa caméra d'exploitation 30 et/ou d'autres capteurs tel un capteur ultrasons mesurant l'épaisseur du bouchon 94, sa capacité ou non de passage. Si l'unité centrale de traitement 60 détermine que le passage n'est pas possible, elle commande le robot de curage 1 de reculer jusqu'à atteindre la balise 92 d'un regard intermédiaire 91i ou du regard de départ 91d, agissant comme balise d'attente, et d'attendre à cet endroit l'intervention d'un opérateur. [0103] Si l'unité centrale de traitement détermine que le passage est possible, par exemple si l'épaisseur du bouchon 94 est suffisamment faible pour être perforé et ouvert à l'aide de l'organe de perforation 23, le robot de curage 1 reprend sa progression, l'organe de perforation 23 de la tête de curage 20 permettant d'attaquer le bouchon 94 en vue d'ouvrir la voie pour le robot de curage 1.
[0104] Une fois le robot de curage 1 parvenu au regard d'arrivée 91a, le robot de curage 1 s'arrête et attend qu'un opérateur le récupère par le regard d'arrivée 91a.
[0105] Les FIGS 7 et 8 illustrent un deuxième exemple de robot de curage 101. Ce deuxième exemple est tout à fait analogue au premier exemple sauf en ce qui concerne la tête de curage 120 qui est munie d'organes de curage 122 de nature différente. Ainsi, seule la tête de curage 120 de ce deuxième exemple de robot de curage 101 sera décrite.
[0106] De manière analogue au premier exemple, et dans le cas d'un tronçon de canalisation de diamètre 20 cm, la tête de curage 120 comprend un tambour 121 de 10 cm de diamètre entraîné par le moteur de curage de la plateforme mobile 110. Un organe de perforation 123, analogue à celui du premier exemple, est également rapporté de manière amovible par vissage sur le tambour 121.
[0107] Dans ce deuxième exemple, les organes de curage sont des chaînes 122, réalisées en plastique et possédant une longueur de 12 cm. Ainsi, ici encore, l'extrémité distale de chaque chaîne 122 peut atteindre une distance de 17 cm depuis l'axe de rotation A lorsqu'elle est étendue au maximum, orthogonalement au tambour 121, soit une distance supérieure au rayon du tronçon de canalisation 190.
[0108] Chaque maillon 124 possède deux faces latérales planes et parallèles, dont tout vecteur normal s'inscrit dans un plan radial du robot de curage 101. Chaque maillon est articulé selon une liaison pivot, d'axe parallèle à l'axe de rotation A, une patte d'un maillon donné 124 étant articulée dans la chape d'un maillon voisin 124.
[0109] Lors de la rotation de la tête de curage 120, l'une ou l'autre des faces latérales planes du ou des maillons d'extrémité des chaînes 122 frotte tangentiellement sur la couche de dépôts du tronçon de canalisation [0110] Les FIGS 9 et 10 illustrent des variantes de réalisation d'organes de perforation susceptibles de remplacer l'organe de performation de l'un quelconque des exemples précédents.
[0111] La FIG 9 illustre ainsi une première variante dans laquelle l'organe de perforation 223 comprend une platine 225, prévue pour être montée de manière amovible par vissage par exemple sur le tambour de la tête de curage, et quatre lames rectilignes 226 s'étendant depuis la platine 225 et se rejoignant à leur extrémité distale de manière à former une pointe de perforation 227. Les quatre lames 226 sont installées dans deux plans orthogonaux de manière à former deux chevrons perpendiculaires. Chaque lame 226 est en outre munie d'une pluralité de dents triangulaires 228.
[0112] La FIG 10 illustre pour sa part une deuxième variante dans laquelle l'organe de perforation 323 comprend une platine 325, prévue pour être montée de manière amovible par vissage par exemple sur le tambour de la tête de curage, et quatre lames courbes 326 s'étendant depuis la platine 325 et se rejoignant à leur extrémité distale de manière à former une pointe de perforation 327 plus évasée que dans la variante précédente. Les quatre lames 326 sont installées dans deux plans orthogonaux de manière à former deux arceaux perpendiculaires. Chaque lame 326 est en outre munie d'une pluralité de dents triangulaires 328.
[0113] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
[0114] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Robot de curage pour canalisation d'eaux usées, comprenant une plateforme mobile (10) munie d'au moins un organe de propulsion (11) prévu pour s'appuyer sur la paroi interne (90a) d'un tronçon de canalisation à parcourir (90) afin de propulser le robot de curage (1) le long dudit tronçon de canalisation à parcourir (90),
une tête de curage (20) montée de manière rotative à l'avant de la plateforme mobile (10),
dans lequel l'axe de rotation (A) de la tête de curage (20) est prévu pour correspondre sensiblement à l'axe central du tronçon de canalisation à parcourir (90), la distance radiale séparant l'axe de rotation de la tête de curage (20) du point (C) de l'organe de propulsion (11) le plus éloigné radialement dudit axe de rotation (A) définissant ainsi un rayon (R) du robot de curage (1) sensiblement égal au rayon du tronçon de canalisation à parcourir (90),
dans lequel la tête de curage (20) comporte au moins un tambour (21) et au moins un organe de curage (22) flexible s'étendant depuis le tambour (21),
dans lequel la somme de la longueur de l'organe de curage (22) et du rayon du tambour (21) est supérieure à 110% du rayon (R) du robot de curage (1).
2. Robot de curage selon la revendication 1, dans lequel le rayon du tambour (21) est inférieur à 75% du rayon (R) du robot de curage (1).
3. Robot de curage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins un organe de curage prend la forme d'un fil (22).
4. Robot de curage selon la revendication 3, dans lequel ledit fil (22) possède un diamètre compris entre 0,1 et 1 cm.
5. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, dans lequel au moins un organe de curage prend la forme d'une chaîne (122).
6. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, dans lequel la tête de curage (20) comporte un organe de perforation (23) faisant saillie à l'avant du tambour (21).
7. Robot de curage selon la revendication 6, dans lequel l'organe de perforation (223) est ajouré, et
dans lequel l'organe de perforation (233) comporte une pluralité de lames (226) convergentes.
8. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un moteur de curage configuré pour entraîner en rotation la tête de curage (20) à une vitesse au moins égale à 1000 t/min, de préférence comprise entre 1500 et 7000 t/min.
9. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant au moins une caméra d'exploration (30), et
dans lequel la caméra d'exploration (30) est montée sur une portion avant de la plateforme mobile (10).
10. Robot de curage selon la revendication 9, dans lequel la caméra d'exploration (30) est munie d'un dispositif de protection (33) configuré pour escamoter ou couvrir la caméra d'exploration (30) durant le fonctionnement de la tête de curage (20).
11. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant au moins une caméra thermique (42).
12. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant au moins un dispositif d'inspection (50) de la canalisation, et
dans lequel le dispositif d'inspection (50) de la canalisation est un échographe ou un radar.
13. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant une unité centrale de traitement (60) configurée pour contrôler le fonctionnement du robot de curage (1), et
dans lequel le robot de curage (1) est configuré pour fonctionner de manière autonome.
14. Robot de curage selon la revendication 13, dans lequel l'unité centrale de traitement (60) est configurée pour coopérer avec des balises (92) installées dans le tronçon de conduite à parcourir (90), et
dans lequel l'unité centrale de traitement (60) est configurée pour faire avancer le robot de curage (1) et faire fonctionner la tête de curage (20) jusqu'à ce que le robot de curage (1) atteigne une balise d'arrêt (92) introduite dans le tronçon de canalisation à parcourir (90).
15. Robot de curage selon l'une quelconque des revendications 1 à
14, dans lequel le rayon (R) du robot de curage (1) est compris entre 5 et 50 cm, de préférence entre 7 et 15 cm.
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