Brevet FR2290748A1 — publié le 19760604

L'invention concerne les bobines utilisables, notamment, pour le contrôle non destructif de pièces qu'on fait passer dans lesdites bobines alimentées en courant alternatif et dont on suit les variations éventuelles d'impédance dues à des défauts dans les caractéristiques des matériaux dont sont faites ces pièces, tels que, par exemple, un manque d'homogénéité du matériau lui-même entraînant des variations de perméabilité magnétique et de conductibilité électrique qui se traduisent par des variations dans l'intensité des courants de Foucault qui prennent naissance dans la pièce qu'on déplace par rapport à la bobine. Or, lorsque les pièces à contrôler sont de dimensions relativement grandes, ou bien si elles se présentent, par exemple, sensiblement sous la forme d'une barre dont les deux extrémités sont inaccessibles ou terminées par des renflements d'un diamètre plus grand que celui de la partie intermédiaire de barre à vérifier, on ne peut pas utiliser de telles bobines puisqu'on ne peut pas les enfiler sur la pièze. Le but de l'invention est de réaliser une bobine qu'on puisse ouvrir pour la placer autour d'une partie de pièce à contrôler et ensuite refermer de manière telle qu'il se forme automatiquement des spires de fils conducteurs, en nombre aussi grand qu'on le désire, sans qu'on soit obligé, pour cela, de relier entre elles des portions de spires par de nombreuses connexions extérieures. A cet effet, la bobine suivant l'invention est constituée d'une carcasse tubulaire divisée par des fentes longitudinales s'étendant sur toute la longueur de ladite carcasse, en plusieurs éléments réunissables, chacun desdits éléments de carcasse portant des segments de spires en fil conducteur qui s'étendent, dans des plans transversaux, sensiblement d'une fente longitudinale à la fente voisine, lesdits segments étant divisés en deux groupes d' un même nombre de segments formant deux bobines, les extrémités des segments d'un groupe étant reliées d'une manière permanente respectivement aux extrémités des segments des autres groupes par des conducteurs longeant les fentes adjacentes auxdites extrémités, des segments de spires, cependant que, sur chaque élément de carcasse, deux extrémités de segments de fil restent libres et sont reliés, par une connexion démontable, aux extrémités libres correspondantes des segments de fil portés par les autres éléments de carcasse, à l'exception d'une extrémité de segment sur deux éléments de l'ensemble des éléments de carcasse pour former respectivement une entrée et une sortie de courant pour l'ensemble des deux bobines en série ainsi constituées, les branchements étant tels que, dans chacune des deux bobines, le courant circule dans le meme sens dans tous les segments de fil. Grâce à cette structure particulière, on peut former sur une pièce en forme de barre par exemple, dont les extrémités sont inia.ccessibles, une bobine double d'un nombre quelconque de spires actives formées par les segments transversaux de spires de fil conducteur associés comme indiqué, tandis que les fils longitudinaux reliant lesdits segments sont inactifs par le fait que la moitié de ces fils sont parcourus par le courant dans un sens et l'autre moitié, dans le sens contraire, de sorte que les effets du courant dans l'ensemble de ces conducteurs longitudinaux produisent une résultante nulle.Le nombre des connexions extérieures à effectuer, outre l'entrée et la sortie de la bobine qui, de toutes façons, doivent bien être réalisées, est insignifiant, puisque, pour une bobine dont la carcasse est en deux parties, il se réduit à une seule connexion pour relier les extrémités de deux segments de spires portés respectivement par ces deux éléments de carcasse. Dans un mode de réalisation avantageux, les éléments de carcasse sont reliés entre eux par des moyens de fixation amovible, de sorte qu'ils forment un ensemble se comportant comme si la carcasse était en une seule pièce rigide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation de bobines électriques ouvrantes suivant 1' invention. Sur ces dessins La figure 1 représente, en coupe longitudinale, faite suivant la ligne I-I de la figure 2, une bobine électrique ouvrante suivant l'invention, dont la carcasse est composée de deux éléments. La figure 2 est une vue de face correspondant à la figure 1. La figure 3 représente schématiquement, en perspective, la configuration des fils conducteurs de la bobine des figures 1 et 2. La figure 4 représente schématiquement, en perspective, une variante du bobinage de la figure 3. La figure 5 est une vue développée du bobinage de la figure 4. La figure 6 est une vue schématique en coupe d'une bobine à deux bobinages dissymétriques. La figure 7 est une vue schématique en perspective d'une bobine utilisable pour les mesures différentielles. La figure 8 est une vue développée de la bobine de la figure 7. La figure 9 est une vue en coupe d'une bobine focalisée. La bobine électrique ouvrante représentée sur les figures 1 et 2 comporte une carcasse tubulaire désignée dans son ensemble par 1 et divisée, par une fente longitudinale 2, s'étendant sur toute la longueur de ladite carcasse, en plusieurs éléments 3, 4 au nombre de deux seulement dans l'exemple, la fente 2 étant alors diamétrale. Chacun des deux éléments de carcasse est composé d'une partie semi-cylindrique, telle que 5 pour l'un de ces deux éléments, aux deux extrémités de laquelle sont fixés deux flasques 7, 8 respectivement, par exemple au moyen de vis 9. Dans l'exemple, les flasques 7, 8 sont rectangulaires et ont un plan de joint qui coïncide avec le plan de joint des deux éléments semi-cylindriques, tels que 5, de la carcasse. Ils présentent des évidements semi-circulaires 11, 12 qui coïncident avec les parties évidées des éléments semi-cylindriques tels que 5. Dans chacun des deux éléments de carcasse semi-cylindriques, tels que 5, sont ménagées deux gorges annulaires 21, 22 dans lesquelles sont logés des segments de spires en fil conducteur qui s'étendent sensiblement sur une demi-circonférence. Le nombre de ces segments de spires est de toute valeur désirée et la grosseur du fil, ainsi que les dimensions de la section des gorges annulaires 2I et 22 sont déterminées en fonction des caractéristiques que doit avoir la bobine. Pour la clarté de la représentation, on a supposé, sur la figure 3, qu'il y avait seulement deux segments de spires dans chacune des deux gorges. Dans la gorge 21 on trouve deux segments de spires 25, 26 et dans la gorge 22 deux segments de spires 27, 28. Une extrémité A du segment de spire 25 logé dans la première gorge 21, constitue l'entrée de l'ensemble de la bobine à réaliser, tandis que son autre extrémité B est raccordée à l'extrémité C du segment de spire 27 placé dans la deuxième gorge 22 par un conducteur longitudinal 31 qui suit sensiblement un bord de l'élément de carcasse près du plan de joint 2 dans une rainure 30. L'autre extrémité D du segment de spires 27 est reliée semblablement à une extrémité E du segment de spire 26 de la première gorge par un autre conducteur longitudinal 32 qui s'étend sensiblement le long de l'autre bord de l'élément de carcasse dans une rainure 30 A. L'autre extrémité F du segment de spire 26 est reliée à l'extrémité G du segment de spire 28 par un autre conducteur longitudinal 33 adjacent au conducteur longitudinal 31 et logé aussi dans la rainure 30. Enfin, l'autre extrémité H du segment de spire 28 demeure libre et sera à relier à l'extrémité J d'un segment de spire correspondant 28 A portée par l'autre moitié de carcasse. Sur la partie inférieure de la fig. 3, on voit représentée schématiquement la partie de fils conducteurs logée dans cette autre moitié de carcasse et l'on a désigné les segments de fil conducteur correspondant à ceux de la première moitié de bobine par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice "A". L'extrémité libre S du segment de spire 25 A dans la première gorge 21 constitue la sortie de l'ensemble de la bobine. Sur les figs. I et 2, on retrouve les extrémités de segments H et J qui sont reliées entre elles par une connexion facilement amovible 41 de tout type classique approprié comportant, par exemple, des fiches. Lorsque les deux moitiés de la carcasse sont juxtaposées, comme représenté sur la fig. 2, les segments de spires 25, 25 A (fig.3) et 26 26 A coopèrent pour former ensemble deux spires complètes dans la première gorge 21, et, d'une manière analogue, les segments de spires 27, 27 A et 28, 28 A coopèrent pour former aussi deux spires complètes dans la deuxième gorge 22. En examinant la fig.3, on constate que, si le courant entre dans la bobine au point A et en ressort par le point S, il circule dans le même sens dans tous les segments de spires logées dans la première gorge 21 et dans le même sens, qui est le sens inverse du précédent, dans tous les segments de spires logées dans la deuxième gorge 22.Le courant circule dans les deux conducteurs longitudinaux 31 et 33 dans le sens opposé à celui où il circule dans les deux autres conducteurs longitudinaux 3IA et 33A qui se trouvent pratiquement juxtaposés aux précédents lorsque la bobine est assemblée. De même, le courant circule en sens inverse dans les deux conducteurs longitudinaux voisins 32 et 32A. Il en résulte que les effets du courant dans les conducteurs longitudinaux s'annulent et que, par conséquent, l'ensemble de la bobine se comporte comme s'il était composé uniquement d'une bobine dans la gorge 21 et d'une bobine dans la gorge 22 parcourues par le meme courant en sens inverse. La distance entre les deux gorges 21 et 22 est choisie suffisamment grand! pour que les courants de Foucault induits dans une pièce qu'on introduit dans l'alésage de la bobine n'influent pas les uns sur les autres. Pour utiliser la bobine, on sépare l'une de l'autre les deux moitiés de carcasse après avoir enlevé la connexion 41 et on les place autour de la pièce à contrôler, par exemple une barre 40 (figs. I et 2). On applique les deux moitiés de la bobine l'une contre l'autre le long du plan de joint 2, on remet en place la connexion 41 et lton branche l'entrée A et la sortie S à une source de courant alternatif et à un appareil de mesure, en supposant alors que la même bobine sert, à la fois, à la transmission du courant alternatif générateur de courant de Foucault et à la mesure des variations éventuelles d'impédance de la bobine dues à des défauts dans la pièce contrôlée. On peut, à titre de variante, prévoir sur les mêmes éléments de carcasse d'autres groupes de segments de spires, par exemple deux autres groupes, les deux premiers étant utilisables, par exemple pour alimenter la bobine en courant alternatif et les deux autres pour recueillir les signaux sur un appareil de mesure. Pour faciliter l'utilisation de la bobine, on peut la munir de moyens de fixation rapide de ses deux moitiés l'une sur l'autre. Au lieu d'être cylindrique, la carcasse pourrait présenter toute autre configuration désirée, par exemple prismatique. Sur les figs. 4 et 5, on a représenté une variante qui ne se différencie du mode de réalisation de la fig. 3 que par le fait que le raccordement des extrémités des deux segments de spires appartenant respectivement aux deux éléments de carcasse se font en des points M et N du même groupe de spires que celui où se font l'entrée et la sortie de courant en A et S respectivement, au lieu de se faire, comme sur la fig. 3, en deux points H et J de l'autre groupe de segments de spires Cela entraine la présence de deux conducteurs rectilignes supplémentaires 37 et 37A pour relier respectivement le point H au point M et le point J au point N. Le fonctionnement de la bobine ne s'en trouve aucunement perturbé, car le nombre de conducteurs rectilignes parcourus par le courant dans un sens est toujours le même que le nombre des conducteurs rectilignes qui sont parcourus par le même courant mais dans le sens inverse. On a vu dans ce qui précède qu'une bobine telle que celle représentée sur les figs. 3 ou 4 peut être utilisée comme une sonde simple à fonction double, c'est-à-dire dans laquelle le même bobinage sert à produire le champ magnétique alternatif et à mesurer les effets des courants induits. Les mesures de l'impédance sont faites sur l'ensemble de ll-appareil équivalent à deux bobines simples et les informations obtenues sont relatives à la composition des informations respectives dans deux sections du produit. Les deux bobinages 25-25A-26-26A, d'une part, et 27-27A-2828A peuvent être identiques, comme il est représenté sur les figs. 3 et 4, mais il peut être avantageux de donner aux deux bobinages une géométrie différente, comme il a été représenté schématiquement sur la fig. 6, sur laquelle on a fait figurer seulement les parties actives des bobinages, en omettant les conducteurs longitudinaux de liaison. Avec une telle bobine, lorsque les deux bobinages dissymétriques sont déplacés simultanément sur le produit à contrôler, on peut obtenir, pour un défaut localisé, des informations de durée et d'amplitude variable. Dans le cas des sondes simples à fonction double représentées sur les figures 3-4 et 6, séparables en deux parties, les deux parties démontables sont reliées par une connexion extérieure unique (connexion H-J ou M-M), quel que soit le nombre de spires des bobinages. Dans le cas signalé précédemment d'une sonde à fonctions séparées, c'est-à-dire dans laquelle un premier ensemble de deux bobinages est utilisé pour l'alimentation de la bobine en courant alternatif, tandis que le deuxième ensemble de deux bobinages est utilisé pour recueillir les signaux sur un appareil de mesure, les deux ensembles, du type représenté sur les figures 3 ou 4, peuvent être montés imbriqués sur des éléments de carcasse communs. Dans ce cas, et toujours pour des bobines séparables en deux parties, les deux parties démontables sont reliées seulement par deux connexions extérieures, quelque soit le nombre total des spires. I1 est également possible d'utiliser une bobine suivant l'invention , non seulement pour effectuer des mesures absolues, mais encore pour effectuer des mesures différentielles. Dans ce cas, la sonde comporte deux bobines, dont les caractéristiques sont à chaque instant mesurées et comparées. Un exemple d'une telle réalisation est représenté schématiquement sur la figure 7, et sous forme développée sur la figure 8. Pour la clarté de la figure 7, on n'a fait figurer qu'une seule spire sur chaque bobinage, tandis que sur la figure 8, on a représenté deux spires. La bobine se compose de deux ensembles identiques 25-25A-27-27A et 25'- 25'A-27'-27'A placés côte à côte sur des éléments de carcasse communs de façon qu'une bobine 27-27A et 25'-25'A de chacun des ensemble soit juxtaposée. Leur sens d'enroulement contraire permet d'annuler leurs effets magnétiques respectifs. Les bobinages extrêmes 25-25A et 27'-27'A constituent alors les bobinages actifs de la sonde. Dans le cas d'une bobine séparable en deux parties, les deux parties démontables sont reliées seulement par deux connexions extérieures 41-41', quelque soit le nombre des spires. Si la sonde est à fonctions séparées, la bobine est constituée de deux ensembles imbriqués du type précédent et la liaison entre les deux partie démontables se fait au moyen de quatre connexions extérieures, que pue soit le nombre de spires. Sur le conducteur longitudinal de liaison 42 ( figure 7) des deux segments 25A-27'A des bobinages actifs, on peut disposer d'une connexion électrique centrale 43 d'alimentation et de mesure. On a indiqué précédemment que les spires des bobinages pouvaient avoir un profil autre que circulaire, pour mieux s'adapter à loa géométrie du matériau à contrôler, mais il est bien entendu également que les axes des différents bobinages composant l'appareil ne sont pas obligatoirement situés sur un même axe. C'est ainsi que pour étudier un matériau long et non rectiligne, par exemple une barre présentant une courbure, les éléments de carcasse supportant les bobinages peuvent avoir une forme courbée correspondante, si bien que les plans des divers bobinages ne sont pas parallèles entre eux comme dans les cas représentés sur les figures. Dans me bobine suivant l'invention, les bobinages peuvent être nus ou au contraire, focalisés ou blindés. Dans ce dernier cas, qui est illustré sur la figure 9, les parties actives des bobirages telles que 44-45 sont entourées par un circuit magnétique 46-47 de haute perméabilité et de forme convenable. Dans le cas, pour des questions d'accessibilité de la pièce à contrôler, on est obligé de réaliser la bobine en plus de deux parties séparables, il est bien évident que le nombre de connexions extérieures est augmenté, par rapport aux cas décrites dans ce qui précède des bobines ouvrantes en deux moitiés, mais ce nombre reste cependant réduit queyque soit le nombre des spires dans chaque bobinage gracie à la présence des conducteurs longitudinaux permanents dont l'influence magnétique s' annule. Pour des mesures rapides, et dans le cas d'une bobine ouvrante en deux parties, il peut être commode d'articuler ces deux parties à la manière d'une pince, ce qui procure une manipulation plus commode que deux parties séparées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'Homme de l'Art suivant les applications envisagées, sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif bobiné ouvrant, pour la création d'un champ magnétique dans un produit long, équivalent au champ magnétique obtenu par passage d'un courant électrique dans deux bobines nettement séparées, enroulées en sens opposé autour dudit produit, en utilisant un bobinage réalisé en au moins deux parties principales distinctes permettant de venir encercler le produit long à un emplacement quelconque, sans être obligé d'enfiler un circuit par une extrémité dudit produit, ledit dispositif étant caractérisé en ce que chacune des parties dudit bobinage est reliée à l'aide d'un nombre réduit de fils conducteurs et est constituée par deux portions de bobines, possédant un grand nombre de spires, lesdites portions de bobines étant reliées entre elles, dans une même partie, par deux faisceaux de fils électriques, l'assemblage des dites parties autour du produit long étant tel que les premières portions de bobines, dans les-diverses parties, viennent en continuité l'une de l'autre et les deuxièmes portions de bobines, dans les diverses parties, viennent également en continuité l'une de l'autre afin de produire un champ magnétique, dans le matériau, équivalent à celui produit par deux bobines séparées enroulées en sens inverse, deux faisceaux de chacune des parties venant respectivement face-à-face et étant parcourus par des courants électriques de sens opposés, les champs magnétiques produits par lesdits faisceaux s'annulant deux à deux. 2.- Dispositif bobiné ouvrant, pour la création d'un champ magnétique dans un produit long, caractérisé en ce que deux dispositifs selon la revendication 1 sont juxtaposés de façon que les champs magnétiques développés par l'équivalent de la deuxième bobine du premier dispositif et par l'équivalent de la première bobine du deuxième dispositif s'annulent, afin de ne conserver qu'un circuit équivalent à deux bobines enroulées en sens opposé, les deux bobines étant électriquement indépendantes. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des circuits magnétiques de focalisation ou de blindage. 4.- Dispositif bobiné ouvrant, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une carcasse tubulaire divisée, par des fentes longitudinales s'étendant sur toute la longueur de ladite carcasse en plusieurs parties réunissables, chacune desdites parties de carcasse portant des segments de spires en fil conducteur qui s'étendent, dans des plans transversaux, sensiblement d'une fente longitudinale à la fente voisine, lesdits segments étant, sur chaque partie de carcasse, divisés en au moins une paire de groupes d'un même nombre de segments formant, après réunion des dites parties, au moins une paire de bobines, les extrémités des segments d'un groupe étant reliées d'une manière permanente respectivement aux extrémités des segments de l'autre groupe de la paire par des conducteurs longeant les fentes adjacentes auxdites extrémités de segments de spires, cependant que, sur chaque groupe, une seule extrémité de segment de fil reste libre et est reliée, par une connexion démontable, à l'extrémité libre correspondante des segments de fil portés par la partie de carcasse adjacente, à l'exception d'au moins deux extrémités de segments qui forment respectivement au moins une entrée et une sortie de courant pour l'ensemble des paires de bobines ainsi constituées, les branchements étant tels que, dans chacune desdites bobines, le courant circule dans le même sens dans tous les segments de fil constituant ladite bobine. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la carcasse tubulaire précitée, après assemblage de ses diverses parties, présente une section circulaire. 6.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la carcasse tubulaire précitée, après assemblage de ses diverses parties, présente une section non circulaire adaptée au profil d'un produit long autour duquel est monté ledit dispositif pour y créer un champ magnétique. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que la carcasse tubulaire précitée, après assemblage de ses diverses parties, a un axe longitudinal rectiligne. 8.- Dispositif suivant l!une quelconque des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que la carcasse tubulaire précitée, après assemblage de ses diverses parties, a un axe longitudinal courbe adapté à la forme d'un produit long autour duquel est monté ledit dispositif pour y créer un champ magnétique. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 7, caractérisé en ce que la carcasse précitée est divisée en deux parties et en ce que les fentes longitudinales précitées s'étendent dans un plan diamétral de ladite carcasse. 10.- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les deux parties de la carcasse sont montées sur les deux branches d'une pince. 11.- Dispositif suivant la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que chacune des deux parties de la carcasse porte une paire de groupes de segments formant, après assemblage desdites parties, l'équivalent d'une paire de bobines et en ce que la connexion démontable précitée pour la liaison de deux groupes de segments appartenant à deux parties différentes de la carcasse comporte seulement un conducteur quel que soit le nombre des segments constituant les spires des bobines. 12.- Dispositif suivant la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que chacune des deux parties de la carcasse porte deux paires de groupes de segments, formant, après assemblage desdites parties, l'équivalent de deux paires de bobines et en ce que la liaison électrique entre les groupes portés par les deux parties de la carcasse est faite au moyen de deux connexions démontables seulement, quel que soit le nombre des segments constituant les spires des bobines. 13.- Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'un des groupe d'une paire de segments est juxtaposé àl'un des groupes de l'autre paire de segments et en ce que le sens d'enroulement des spires est contraire dans l'équivalent des deux bobines ainsi constituées après assemblage des deux parties de la carcasse, gracie à qui leurs effets magnétiques respectifs sont annulés.