Brevet FR2009800A1 — publié le 19700213

La présente invention a pour objet un procédé qui permet, sous certaines conditions, la détection et.la localisation des points de contact de deux pièces rigides, métalliques ou non métalliques, en état de contact discontinu. Ce procédé, outre ses possibilités d'application générale, est applicable en particulier à la réalisation du serrage de certaine types d.'attaches de maintien des rails de chemin de fer Bye procédé est basé sur un phénomène de physique élémentaire: "Si une pièce rigide, métallique ou non métalliques est mise, par un procédé quelconque, en état de vibration, et'hormis le cas de l'apparition d'ondes stationnaires,chaque point libre de cette pièce sera le siège de phénomènes d'amplitude. I1 faut entendre par point libre tout point autre que les points situés dans une zone d'encastrement de la pièce ou sur une zone d'appui en contact forcé avec une pièce d'inertieimportante par rapport à celle de la pièce dont ce point fait partie.Au droit des points non libres jets phénomènes d'amplitude peuvent être considérés comme pratiquement inexistants. En se référant à la figjI on voit la pièce (A) en état de vibration. Cette pièce est, en deux points NI et N2, en contact d'appui forcé avec la pièce B. L'inertie de la pièce (B) est grande comparée à l'inertie de la pièce (A). Tous les points de la pièce (A), exceptés les points Nl et N2 qui se trouvent en contact avec (B), sont le siège de phénomènes vibratoires d'am- plitudes diverses; aux points Nl et N2 les phénomènes vibratoires sont d'amplitude pratiquement nulle.Si nous aménageons Fig.2 un troisième point de contact N3 de (A) avec (B) nous ferons apparaître un nouveau point N3 de (A) pour lequel les vibrations seront d'amplitude pratiquement -nulle Le procédé et le dispositif faisant l'objet de l'invention sont décrits ci-après: (se référer à la rig.3) 10) un-générateur de vibrations K communique, par effet de contact, un état vibratoire quelconque à la pièce (A) dont on veut détecter les points de contact avec la pièce (B). Ce générateur utilise des phénomènes électro-magnétiques. Si ce générateur de vibrations ne donne pas naissance dans (A) à des phénomènes vibratoires c'est qu'il est lui-même placé sur un point de contact dé (A) avec (B). 2 ) Un dispositif (L) sensible aux états d'amplitude du phéno mène vibratoire permet d'ausculter les différents points de la pièce à étudier (A). Ce dispositif utilise égale, ment des phénomènes électro-magnétiques. Les mouvements d'amplitude des différentes zones auscultées de la pièce -(A) sont-transmis à une membrane métallique de perméabilité magnétique convenable placée à l'intérieur du dispositif d'auscultation. Cette mem brane ferme partiellement le champ d'un aiiaant naturel placé en noyau à l'intérieur d'une bobine. Tout déplacement de la membrane métallique par rapport à 1 l'aimant modifie laréluctance du noyau de la bobine, cette bobine est alors parcourue par un courant ëlectrique. I1 apparaît donc que l'émission de courant par le dispositif d'analyse signifie que. ce dispositif est alors placé sur un point ou plage en état de vibration donc libre. La non émission de courant par le dispositif signifierait qu'il est alors placé sur un point d'amplitude nulle de la pièce don un point d'appui, ou de contact. Le processus de recherche des points, de contact d.e la pièce (A) avec la pièce (B) est simple. On met la pièce (A) en état de vibration. Les points de contact avec la pièce (B) seront des noeuds de vibration done des lieux de points ou le phénomène d'amplitude est nul; les autres points seront le siège de phénomènes d'amplitude non nulle. Le dispositif d'analyse auquel on fera ausculter-les différents points de la pièce (k)- émettra du courant en tous points sauf aux noeuds de vibration (amplitude nulle, c'est-à-dire sauf aux points de contact. Le courant emis par le dispositif d'auscultation après ampli fication actionnera un relais; les contacts de ce relais seront utilisés à des fins diverses: allumage ou extinction de signal lumineux aux points de contact, arrêt de machine de serrage, etc. Une application de ee procédé permet la réalisation du serrage dit "aux deuxième contact" des attaches élastiques utilisées pour le maintien des rail de chemin de fer -sur leurs traverses support (se référer à la Fig.4). L'attache élastique, pour en donner une description sommaire, est principalement constituée d'une lame d'acier reposant à chscune ses extrémités,, d'une part sur la base (patin) du rail, d'autre part, sur la traverse. Cette lame d'acier est percée, approximativement en son centre, d'une lumière permet- tant le passage du tirefond de serrage. Mors du vissage du tirefond dans la traverse la lame d'acier est cintrée; la réaction élastique prenant appui sur la traverse est transmise au rail. Cette mise en flexion de la lame doit être poursuivie åusqu'aumoment précis où elle entre en contact avec le bord de la base du rail (patin) (n). Ce contact de la lame- élastique avec le bord extérieur du patin du rail est dénommé "deuxième contact", le "premier contact" étant celui de l'extrémité (m) de la lame élastique avec la zone du patin située près de l'âme du rail. Le Dispositif. mis au point permet la détection très précise de ce deuxième contact: La lame ressort est mise en vibration par le dispositif (g) et le dispositif de réception des vibrations (L) est disposé en attente sur cette lame à l'aplomb du bord du patin du rail. S@'il n'y a pas contact de la lame élastique et du rail en ce point il y a amplitude de vibration d'où émission de courant parcle distositif de réception (L), le relais commandé par l'amplificateur reste excitez Dès qu'il y a contact, l'amplitude s'annule comme la vibration et l'émission de courant cesse, le relais chute et les contacts de repos commandent le signal lumineux d'avertissement de contant obtenu ou l'a@rêt du serrage mécanique des tirefonds ou écrous. Les temps de transmission et de réponse sont à l'échelle électronique. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit qui représente un exemple auquel de nombreuses modifications peuvent etre apportes sans qu'on s'écarte de la Présente invention: -le générateur de vibrations (K) pourra être mécanique (vibreur rotatif à masses excentrées). Ce pourra etre un système électro-magnétique à haute fréquence par utilisation d'un multi-vibrateur électronique commandant un amplificateur. Cette version rend possible l'utilisation du procédé concurremment avec l'usage de tirefonnease mues par des moteurs à explosions classiques; Les fréquences propres du moteur à explosions sont alors filtrées au niveau du dispositif (L). des vibrations peuvent être appliquées à la pièce (B) c'est-a- dire au rail et détectées au niveau de la pièce (A) après réalisation du contact. -le dispositifde réception (L) peut être à base de phénomènes piezo-électriques, ou même mécaniques (lames te résonance). Les dispositifs de réception (L) décrits jusqu'ici sont basés sur des principes d'inertie. -il pourra être utilisé des dispositifs de réception à effet de champ ou de capacité. -un dispositif de réception (L), également générateur de courant en cas d'existence de phénomènes vibratoires d'amplitude non nulle, peut être réalisé sous la forme d'un alternateur linéaire. Un aimant, assurant le champ magnétique permanent sera solidaire de la pièce (3: (rail). Une bobine disposée dans le champ de l'aimant sera solidaire de la pièce (A). En cas de mouvement relatif des pièces (A) et (s) un courant électrique parcourra la bobine de l'alternateur. Le principe de l'invention restant l'application du principe physique énoncé à la détection du ou des points de contact de deux pièces quelconques mais de rigidité convenable pour permettre l'application du procédé. Revendications 1) L'invention à protéger consiste en un procédé qui permet la détection et la locaXisation des points de contact de deux pièces rigides, (métalliques ou non métalliques) en état de contact discontinu. Ce procédé, outre ses poesibilité d'appli cation générale, est applicable à la réalisation-du serrage de certains types d'attaches de maintien des rails de Chemin de Fer. Le principe du procédé est le suivant: une des- pièces en présence (soit P) est mise, par up procédé quelconque (géné ralement électromagnétique), en état de vibration de fréquence appropriée; aux points de contact avec une autre pièce (Q) elle même préalablement à l'état de repos, l'état vibratoire de la pièce (P) présentera un caractère de discontinuité. Cet état de discontinuité, apprécié par un détecteur, permettra de conclure à l'existence dlun point ou d'une plage de contact des deux pièces. Dans le cas de l'application au serrage'des attaches de maintien des rails de Chemin de Fer la mise en oeuvre de ce procédé fait l'objet d'un dispositif qui comporte: un exaita- teur générateur de vibrations et un détecteur pour la recherche des états de discontinuité des vibrations engendrées. Le rail tst dans ce cas maintenu appliqué sur la traverse support par la pression verticale d'gne lame élastique qui prend appui sur la traverse par sa partie arrière et sur le rail par sa partie avant. Cette lame élastique est soumise, approximativement en son milieu, au serrage d'un dispositif vissant solidaire de la traverse; elle doit; par cintrage,après un serrage convenable, venir en contact avec un point parti culier et prédéterminé du rail (bord extérieur haut du patin). Le dispositif générateur de vibrations est disposé sur cette lame élastique; le dispositif détecteur est disposé également sur cette lame élastique mais, au droit du point où elle doit, au cours du serrage, entrer en contact avec le rail. Au cours du serrage, le dispositif détecteur émettra un sisal propor tionnel aux états d'amplitude du point de la lame élastique sur lequel il se trouve placé. Dès que ce point sera entré en con tact avec le rail le signal émis par le dispositif détecteur s'annulera comme les vibrations en ce point de la lame élas tique, l'annulation du signal signifiant le contact obtenu. La locålisation des points de contact de deux pièces rigides quelconques susceptibles d'états vibratoires par détection au niveau de ces points de contact des états de discontinuité de ces phénomènes vibratoires constitue le procédé houveau et définit les limites de la protection revendiquée.