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La présente inyention concerne un procédé et un
dispositif pour la conservation du niveau de l'axe d'un engin
se dépla~ant d~ns un tube.
Lorsqu'un engin circule à l'intérieur d'un tube
en s'appuyant sur les parois au moyen de galets par exemple, son
mouvement est affecté par les déformations du tube. Afin d'évi-
ter les chocs consécutifs aux variations plus ou moins brusques
de la surface de parois, en amortit les mouvements radiaux par
un moyen approprié: ressort par exemple. Cependant, sous l'effet
du poids de l'engin, les ressorts se trouvant au-dessous de celui-
ci se compriment, de sorte que si l'on choisit des ressorts pour
que l'axe de l'engin coincide avec celui du tube dans une attitu-
de donnée, il suffit que l'engin tourne autour de son axe pour
entra;ner une variation des efforts appliqués et pour entraîner
de ce fait le déplacement de l'axe de l'engin par rapport a l'axe
du tube.
Un tel déplacement peut être gênant, notamment en
raison des risques de frottements d'une partie de l'engin sur la
paroi interne du tube ou même des risques de chocs dans certains
cas en raison d'oscillations produites par des dénivellations et
susceptibles d'entrainer le déclenchement malencontreux d'un dis-
positif de commande monté sur l'engin. Ce peut etre le cas lors-
que l'engin mobile est porteur d'un dispositif calibreur ayant
pour fonction de déclencher l'obturation du tube dans lequel il
se déplace et par conséquent de déclencher le verrouillage de
l'engin sur la paroi interne du tube lors de la détection d'un
rétrécissement de valeur donnée du diametre du tube par exemple.
Selon la présente invention, il est prévu un procé-
dé de conservation du niveau de l'axe d'un engin se déplacant
dans un tube, procédé consistant à adjoindre à l'engin au moins
une capacité ferm~e, à supporter cette capacité dans le tube en
au moins trois points espacés angulairement et a remplir cette
,~ ~- 1 - , ~
~, ``~ .
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capacite d'une masse liquide pesante de sorte que cette masse
liquide pesante puisse exercer sur la paroi du tube aux trois
points espacés augulairement une réaction pour compenser le
poids de l'engin.
Toujours selon la présente invention il est prevu
un dispositif pour la conservation du niveau de l'axe d'un engin
se déplac,ant dans un tube qui comprend un mécanisme de compensation
de poids formé de deux parties, chacune possedant une capacité
fermée d'axe parallèle à l'axe du tube, au moins trois tiges de
piston solidaires de la capacité et comportant chacune un canal
central débouchant radialement d'une part dans la capacité et
d'autre part dans la chambre d'un cylindre mobile d'axe perpendi-
culaire à la paroi du tube et reposant sur celle-ci par l'inter-
médiaire d'un galet, les tiges de piston et leurs cylindres étant
angulairement espacés d'une même distance et l'engin étant centré
sur l'axe du dispositif._ .
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Llobjet de la presente invention est donc de pallier
aux inconvénients de l'art ant~rieur par l'adjonction à l'engin
d'un dispositif pesant donc la réaction sur la paroi du tube en-
traîne la compensation du poids de l'engin. De cette manière,
on conserve le niveau de l'axe longitudinal du systeme, évitant
ainsi les inconvénients signalés notamment en cas de changement
d'attitude du système dans un mouvement de rotation autour de
son axe.
Ainsi, il suffit de faire coincider la direction de
niveau constant de l'axe du systeme avec l'axe du tube en position-
nant l'engin, porteur de tout dispositif de contrôle désiré, de
facon que son axe coincide avec celui de son dispositif de com-
pensation de poids, lui-même convenablement centré sur l'axe du
tube, pour maintenir constant le niveau de l'axe de l'engin et
~viter de la sorte tout frottement ou chocs accidentels de l'engin
au cours de son parcours sur toute partie du tube dont les varia-
tions de diametre n'excedent pas une amplitude donnée et cela
quelle que soit l'attitude de l'engin ou du dispositif de com-
pensation de poids dans un mouvement de rotation autour de leur
axe.
La combinaison d'un dispositif de compensation de
poids et de l'engin porteur de tout dispositif de contrôle désiré
présente encore l'avantage de n'exiger aucun montage de patins
ou de roulettes porteuses sur le corps de l'engin, laissant ainsi
la possibilité d'adjoindre a l'engin tout type de détecteur désiré.
N'étant plus soumis aux variations de sa distance aux parois du
tube, variations qui se produisaient en raison du poids de l'en-
gin déformant les ressorts de compensation en-fonction de son
attitude autour de l'axe du-tube, le détecteur peut fonctionner
avec précision lorsqu'il s'agit par exemple de detecter les varia-
tions de diametre du tube, superieures à une amplitude prédeter-
minée.
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~.~
. ~ , , ., - ~ . . :
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~ 'autres avantayes et caracteristiques de l'inven-
tion apparaltront au cours de la description suivante faite en
reference au dessin annexe qui represente, a titre d'exemple non
limitatif, un mode de realisation de la combinaison engin mobile -
dispositif de compensation de poids.
Sur le dessin:
La figure 1 represente, partiellement en coupe, le
dispositif de compensation de poids de l'engin de contrôle et de
commande,
la figure 2 sa coupe transversale perpendiculaire
a l'axe du dispositif,
lafigure 3 la vue schematique des extremites des
pistons du dlspositif dans une position de rotation quelconque :~.
autour de son axe, et
la figure 4 la representation sch~matique de la
variation du volume de la chambre d'un cylindre du d1spositif lors
d'une variation du diametre du tube de guidage.
Afin de conserver a la representation de l'exemple:
dispositif ou mecanisme de compensation de poids - engin de con-
trôle, toute sa généralité, on a symbolisé l'engin de contrôle
par l'espace délimité par les plaques supports 1, figure 1, et
les traits mixtes.l5. Ainsi, on comprendra que l'engin mobile de
contrôle peut être tout dispositif: par exemple un dispositif
de vérification du calibre d'un tube capable de se verrouiller
sur les parois de celui-ci dans des conditions prédéterminées et
détectees automatiquement par le dispositif de vérification.
Dans l'exemple considéré, l'engin est fixe a chacune des par.ties
semblables 16 et 17 constituant le dispositif de compensation de
poids. Selon les fonctions de l'engin, celui-ci peur être fixé
de facon amovible sur les plaques supports 1 du dispositif 16-17
ou y être soudé. Si l'engin doit rester dans une attitude déter-
minee: verticale par exemple, on peut monter l'engin
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à l'aide d'axes reposant dans des ~o~ens de roulement prévus sur
chacune des parties 16 et 17 du dispositif. Mais, qu'il s'agisse
de liaisons mécaniques rigides et fixes ou de liaisons par touril-
lons, la combinaison décrite permet la conservation du niveau de
l'axe de l'engin et du dispositif de compensation, quelle que
soit l'attitude de ce dernier dans une rotation autour de son
axe.
- Le dispositif ou mécanisme de compensation comprend
un cylindre 2 solidaire de la plaque support 1 et au moins trois
tiges 14 auxquelles sont fixés trois pistons 5, figures 1 et 2,
Chaque piston S se meut dans la chambre d'un cylindre 4 portant
une chappe 12 soutenant l'axe 18 d'un galet 7. Le cylindre 2
contient un liquide 19 de grande masse volumique: mercure par
exemple, qui pénetre, par le canal 20 de chaque tige 14, dans la
partie du cylindre 4 où se meut la face 6 du piston. Le corps
du cylindre 4 est solidaire d'un coulisseau 13 se déplaçant sur
la tige 14. Un ressort 9, s'appuyant d'une part sur le coulisseau
13, d'autre part sur un épaulement de la tige 14, exerce une force
prédéterminée tendant a appliquer le galet 7 sur le tube 21 par
l'intermédiaire du Gylindre 4. Un clavetage quelconque, non re-
présenté, évite la rotation du cylindre 4 autour de l'axe de la
tige 14.. Un piston libre 8 maintient le liquide 19 dans le cy-
lindre 2 sous l'effet de la pression exerc~e par un fluide com-
pressible: air comprimé par exemple,.dans le réservoir 3 com-
muniquant avec la partie du cylindre 2 voisine de la plaque sup-
port 1 par le canal 22.
~fin dc facilitcr lc rcmplissacJc clu cylinclrc 2,
on peut amener le dispositif de compensation dans la position
représentée figure 2 et introduire le mercure par la vanne 23.
Le mercure s'accumule dans le cylindre inférieur 4 par gravité.
On prend soin, a cet effet, de purger l'air par l~ouverture des
vannes de purge 11. Pendant cette operationr le piston 8 est
_ 4 _
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maintenu en ~utée côté mercure p~r une surpression d'air CO~I-
primé introduit par la vanne 24. Apr~s remplissage, la pressionde l'air comprimé est ramen~c ~ sa pression d' ~quilibre avec
celle du mercure ou ~ une pression lég~r~ment suptrieure.
Il est aisé de démontrer qu'un tel syst~me, sollicité
d'une part par le poids P de l'engin, d'autre part par les
forces de réaction agissant sur les faces 6 des pistons du
dispositif de compensation 16-17, se trouve en position d'éaui-
libre, quelle que soit l'attitude du syst~me autour de son axe
25.
~e simple examen de la figure 3 montre en effet que
les modules des forces FA~ F~ et F~ exerc~es sur ~es pistons 6A~
6B et 6c sont égaux à ~N = d g S h~, où d est la masse vo~umique
du mercure, g l'acc~l~ration de la pesanteur, S la surface du
piston et hN la hauteur de la colonne ae mercure au-dessus du
centre du piston 6N.
h~ sin (a + 2 ~) + sin b ] - R sin (a + 2~)
avec, dans le cas de figure considéré, n - O pour N - A, n = 1
pour N = B et n = 2 pour N = C.
Ainsi, le mod~e est égal pour chaque force ~ la dif-
férence de deux termes. ~e premier terme étant le m8me quel
que soit N et les directions des forces étant dispos~es ~
120, la somme vectorlelle des efforts correspondant ~ ce pre-
mier terme est nulle.
~es pro~ections horizontales sur l'axe ox et vertica-
les sur l'axe oy des forces correspondant au second terme sont
respectivement:
Fx = ~ FA cos a - FB cos (a + ~ ) ~ FC cos (a + ~-) et
y A FB sin (a + ~ ~ FC sin (a ~ s4~)
D'où:
F - d g S R Lsin a cos a + sin (a + ~-) cos (a + ~ +
sin (a + ~-) cos (a + ~-)]
- 5 - ~ -
. ' ''
.
~oit encore: 103~37Z
2 d g S R [sin 2 a + sin (2a ~ ~) t sin (2a ~ 4~,~)1 .
Le dernier facteur étant nul puisqu'il représente la somme des
sinus des angles d'un trian~le éouilat~ral, on voit que le
systame n'est sou~is qu'~ l'action de la composante verticaLe:
Fy = d g S R ~sin a ~ sin (a ~ ~ ~ sin (a ~ 3 )~
soit: 3/2 dgS~.
En définitive, le systame est soumis à une premiare
force verticale égale ~ 3/2 d g S R 9'exerçant de bas en haut
sur la partie 16, ~ une force ide~tique s~exerçant sur la partie
17 et au poids P de l'engin. Il suffit donc de choisir co~me
valeur de S par exemple celle satislaisant à la relation
3 d g S R pour maintenir le système en éauilibre, quelle que
soit la v leur prise par l'angle a.
~orsque le système est entralné dans une région du
tube où le diamètre devient plus étroit de la valeur 2e, chaque
~a~et 7 subit un~ d~iv~llation e de soxte au'un volume corres-
pondant de mer^ure égal à eS est chassé dans le cylindre. ~e
volume total 3eS entra~ne le déplacement du piston 8 vers le
réservoir d'air comprimé. Afin de rendre négligeable la va-
riation de pression du réservoir 3, on choisit un rapport des
~olumes des capacités contenant l'air et le mercure de façon que
les variations de pression ré9ultant des variatlons du ~olu~e
du mercure à la suite des passages d'une r~gion du tube à une
autre soient de l'ordre de 10% seulement. A cet effet, le
réser~oir 3 peut a~oir une capacité 10 fois plus grande aue le
volume du mercure. ~'accroissement de pression, dû au passage
d'une section plus faible, est d'ailleurs réparti sur ch~cun
des trois galets~
Etant donné que le système n'est soumis ~ aucune ,~rce
radiale en raison de la co~pensation de poids de l'engin, le
syst~me resterait en quasiéquilibre, quel que soit son decent~ -
~03~37~
ment en absenc~ des ressorts 9. ~eur tarage dépend de ~a ~ta-
bilité que l'on désire et des efforts de frottement tolérés.
Il est clair que de tr~s nombreux chan~ements peuvent
être apportés au mode de réalisation décrit ci-dessus sans se
départir du cadre de l'invention aui englo~e toutes modifica-
tions de structure, laissant inchangé .~e moyen général consis-
tant en une compensation clu poids de l'engin de con~r81e par un
dispositif approprié en vue de conserver lacolncidence totale
ou partielle des axes du systame et du tube dans lequel le
systame est entra~né, quelle que soit l'attitude du dispositif
de compensation de poids et ou de l'engin lui-même dans un
mouvement de rotation autour de leur axe. ~orsque l'engin est
composé de deux parties, chacune d'elles peut être montée de
part et d'autre du dispositif de compensation, celui-ci pouvant
alors être constitué en une seu~e partie 16 par exemple,
ch~que cylil~dre 4 étant alors solidaire d'au moins deux galets
7- ~p~c~ r~lem~n~ r ~n~rv~ n~ m~ ~.e~
axes du système réalis~é et du tube. De m~me, un engin fait d'une
. 8eule partie pourrait être ~ixé en porte-à-faux sur un tel
~ dispoæitif de co~pensation.
~. .
