Brevet FR2558261A1 — publié le 19850719

Tête de transformateur électrodynamique pour le contrôle de pièces par ultra-sons ". l'invention concerne une tête de transfor- mateur électrodynamique pour le contrôle par ultra-sons, sans perturbation, de pièces, avec de préférence un élec- tro-aimant qui comporte une culasse d'aimant avec une pièce polaire extérieure et une pièce polaire intérieure entourée par la précédente, à rétrécissement conique en direction de la pièce, des bobines de réception et d'exci- tation étant disposées dans la zone de la face frontale de cette pièce polaire intérieure tournée vers la piece à contrôler, les bobines présentant un recouvrement au moins sur leur face tournée vers la pièce à contrôler. Une tête de transformateur correspondante est décrite dans GB-A-20 06 433. L'électro-aimant néces- saire est constitué ici par deux pôles à disposition coaxiale, dont les faces frontales dirigées vers la pièce à contraler correspondent à la géométrie de la surface de la pièce à contrôler. Sur la pièce polaire intérieure, qui est également constituée par deux segments disposés coaxialement l'un à l'autre, se trouvent placées, sur la face frontale, une bobine excitatrice et une bobine récep- trice, qui sont recouvertes par une couche de céramique du côté de la pièce à contrôler et par une couche isolante du côté des pôles magnétiques. Dans une conception corres- pondante des pièces polaires, l'inconvénient qui peut apparatître, entre autres, est que la réaction de la pièce à contrôler et la formation qui s'en suit de courants parasites dans les pièces polaires, s'effectuent de façon qu'une influence de la résolution des signaux de mesure n'ait pas lieu. I1 n'existe pas non plus la possibilité de disposer une tête de transformateur électrodynamique appropriée, dans la zone des bobines d'excitation et de réception, directement sur la pièce à contrôler, et d'effectuer des mesures avec l'électro-aimant en rotation et/ou avec la pièce à contrôler en rotation, car sinon il se produirait, en raison de la surface de la pièce agis- sant comme du papier émeri, une destruction sur le pour- tour des bobines d'excitation et de réception. Le recou- vrement en céramique notamment n'est pas résistant à l'usure. Le document DE-OS 31 23 935 décrit une tête de transformateur électrodynamique qui comprend également un pôle intérieur, entouré d'une pièce pplaire extérieure, d'un électro-aimant, la pièce polaire intérieure présen- tant sur sa face frontale des bobines excitatrice et récep- trice, et une fente à direction radiale par rapport aux bobines, dans laquelle des plaques de transformateur iso- lées peuvent être éventuellement introduites. Cela devrait exclure qu'une réaction de la pièce à contrôler se produi- se en retour dans la pièce polaire, de sorte qu'une bonne résolution des grandeurs de mesure soit possible. Une tête de transformateur électrodynamique appropriée ne peut cependant pas être placée sur une pièce à contrôler, en particulier sur une pièce tubulaire, ni se déplacer par rapport à cette pièce, car autrement il se produirait aussitôt une destruction du système de mesure. L'invention a pour objectif de proposer une tête de transformateur électrodynamique du type décrit en introduction, qui permette de placer la tête de trans- formateur électrodynamique sur une pièce, en particulier un tube, et que la tête et la pièce décrivent un mouvement relatif l'une par rapport à l'autre, sans qu'une destruc- tion des bobines d'excitation et de réception se produise. A cet effet, l'invention propose une tête de transformateur caractérisée en ce que le recouvrement est un capot de protection espacé des bobines d'excita- tion et de réception qui est entouré au moins partielle- ment d'un anneau de sûreté ou de segments d'un anneau de sûreté, dont la face frontale tournée vers la pièce à contrôler fait saillie par-dessus le capot de protection. La solution selon l'invention permet de protéger la face frontale du pôle intérieur de l'électro-aimant comprenant les bobines d'excitation et de réception de la tête de transformateur électrodynamique, avec un capot de protec- tion, ce dernier étant de préférence en métal avec une surface nitrurée et présentant une fente radiale, afin d'empêcher ainsi la formation d'un courant parasite. Le capot de protection lui-même est protégé d'un contact direct avec la surface d'une pièce à controler, de préfé- rence tubulaire, au moyen d'un anneau de sûreté recevant le capot, qui peut être appelé anneau de glissement de sécurité et constitué par du métal dur. Cet anneau de glissement de sécurité est fixé de son coté, par soudure, sur un élément cylindrique entourant complètement la pièce polaire intérieure au voisinage de la tête, cet élément pouvant être vissé sur un anneau de réception, qui part des parois latérales de la pièce polaire inté- rieure. Le capot de protection lui-même, qui pré- sente une forme troncorique et un bord inférieur parallèle à la face frontale, repose sur un support de capot situé côté pièce polaire. constitué de préférence par un mélange de tissu stratifié en résine époxyde, qui repose sur la paroi latérale du segment conique de tête de la pièce polaire intérieure. Le capot intérieur est donc fixé entre 2558261, les segments de l'anneau de sûreté et le support de capot, un joint torique pouvant être disposé entre la face infé- rieure de l'anneau de sûreté et la bordure du capot de protection. Afin que les résultats de mesure ne subis- sent pas une influence négative par la mise en place du capot de protection devant les bobines d'excitation et de réception, l'épaisseur du matériau constituant le capot de protection doit être faible. De préférence, l'épaisseur du matériau constituant un capot ayant un diamètre de 20 à 30 mm, doit se situer entre 0,3 et 0,5 mm, une épaisseur de 0,4 mm s'étant avérée particulièrement appropriée. Les fentes radiales du capot doivent avoir une largeur qui est inférieure à l'épaisseur du matériau constituant le capot. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation, en regard des dessins annexes o les figures représentent: - figure 1: une coupe à travers une tête de transformateur électrodynamique. - figure 2: une vue de-dessus d'un capot de protection prévu dans la tête de transformateur selon la figure 1. La tête de transformateur électrodynamique représentée en coupe en figure 1 comprend un électro- aimant, qui comporte une culasse d'aimant avec une pièce polaire extérieure non représentée et une pièce polaire intérieure 10 entourée par cette dernière. La pièce polai- re intérieure qui est dirigée vers une pièce 12 tubulaire, présente un segment terminal 14 s'amincissant vers la pièce 12 et comportant des fentes radiales 15, dans les- quelles éventuellement des plaques de transformateur iso- lées, non représentées, peuvent être introduites. Une conception appropriée de la tête de pièce polaire 14 assu- re, que la formation de courants parasites sera empêchée dans cette pièce, afin de ne pas fausser les mesures. Sur -558261- la face frontale de la tête de pièce polaire 14 se trouve des bobines d'excitation et de réception 16 et 18 qui sont nécessaires pour l'excitation électrodynamique. (La production électrodynamique d'ultrasons dans les milieux conducteurs électriques repose, comme on le sait, sur l'interaction de courants parasites et de champs magnéti- ques statiques, un mouvement des particules dans la pièce, donc des ondes ultra-soniques, étant obtenues. Le champ magnétique nécessaire est produit ici de préférence par un électro-aimant par l'intermédiaire d'une configuration de pièce polaire désirée. Les courants à haute fréquence passant dans les fils de la bobine d'excitation produi- sent des courants parasites dans la pièce, dont la pro- fondeur de pénétration dépend de la fréquence utilisée). Afin de pouvoir poser directement la tête de contrôle, au voisinage de la pièce polaire intérieure 14, sur la pièce 12, sans qu'un mouvement relatif entre cette pièce et la tête endommage les bobines d'excitation et de réception 16 et 18, l'invention propose de munir la face frontale de la pièce polaire 10 d'un capot de protec- tion 20, qui s'étend sur toute la surface frontale 23. Etant donné que ce capot doit être très mince pour ne pas fausser les signaux de mesure, le capot 20 lui-même est entouré par un anneau de sGreté, dont la face frontale 24 tournée vers la pièce 12 fait saillie par dessus la sur- face du capot 20. Si par suite une tête de contrôle munie du recouvrement approprié vient se poser sur la pièce 12, alors on est assuré que le capot 20 ne peut pas être en contact avec la pièce 12. C'est plutôt l'anneau de sécu- rité 22, qui entre en interaction avec la surface souvent munie de poudre de mâchefer de la pièce 12, ce qui provo- que un effet de papier émeri. Comme l'anneau de sûreté 22, qui peut être considéré comme un anneau de glissement de sûreté, est constitué en métal dur pour que le capot 20 reste normalement intact. Comme le montre également la figure 1, le capot 20, qui est constitué par un métal hautement résis- tant à l'abrasion, s'appuie sur un support de capot 26, qui repose de son coté sur la paroi latérale de la tête conique de la pièce polaire intérieure 14. Le support de capot 26 est constitué de préférence par un mélange de tissu stratifié en résine époxyde. La géométrie de la face extérieure du support de capot 26 est adaptée ici à la géométrie du capot de protection 22, à l'extérieur de la zone frontale de la pièce polaire 14. Le capot 20 pré- sente de préférence une forme tronconique dont le rebord inférieur 34 est replié vers l'extérieur. La figure 2 représente une vue de-dessus du capot 20, constitué de préférence par de l'acier. Le capot 20 présente des fentes 28 radiales, espacées du cen- tre, qui assurent que des courants parasites ne peuvent se former dans le capot 20 métallique. On voit également que le capot est constitué de trois segments notamment la face frontale 30 présentant les fentes 28, la face latérale 32 inclinée vers l'extérieur, ainsi que la sur- face de bordure circulaire 34 dont le plan est parallèle à celui de la face frontale 30. La surface de bordure 34 est donc disposée entre la face inférieure de l'anneau de glissement 22 et le support de capot 26, un joint torique 36 pouvant être prévu entre la surface de bordure 30 et l'anneau de glissement de réception 24. Le capot 20 de conception appropriée peut présenter les dimensions sui- vantes: diamètre de la face frontale 3o environ 21 mm; diamètre de la face inférieure au niveau de la surface de bordure 34 environ 29 mm, épaisseur du matériau dans la zone de la face frontale 30, environ 0,4 mm et hauteur du capot environ 4 mm. l'anneau de glissement 22 est soudé sur un élément annulaire 38 cylindrique qui peut être vissé sur l'anneau de réception 40, partant de la surface de la *L58261 pièce polaire 10. La face extérieure de l'élément annulai- re 38 cylindrique peut en outre être fixée par une griffe de sécurité tournante non représentée, qui est en liaison amovible à vis avec l'électro-aimant. Le recouvrement selon l'invention de la pièce polaire 10 qui comporte les bobines d'excitation et de réception 16, 18, assure un glissement sans danger le long de la surface de la pièce 12 à contrôler. La protec- tion au niveau des bobines 16, 18 peut être très mince, car le capot 20 recouvrant la face frontale 23 de la pièce polaire 14 est entouré, de son côté, par un anneau de glissement 22 er saillie. L258261 R E V E N D I C A T I ONS 1 ) Tête de transformateur électrodynamique pour le contrôle par ultrasons sans perturbation, de pièces, avec de préférence un électro-aimant qui comporte une culasse d'aimant avec une pièce polaire extérieure et une pièce polaire intérieure entourée par la précédente, à rétrécissement conique en direction de la pièce, des bobines de réception et d'excitation étant disposées dans la zone de la face frontale de cette pièce polaire inté- rieure tournée vers la pièce à contrôler, les bobines pre- sentant un recouvrement au moins sur leur face tournée vers la pièce à contrôler, tête de transformateur caracté- risée en ce que le recouvrement est un capot de protection (20) espacé des bobines d'excitation et de réception (16, 18) qui est entouré au moins partiellement d'un anneau de sûreté (22) ou de segments d'un anneau de sûreté, dont la face frontale tournée vers la pièce à contrôler (12) fait saillie par-dessus le capot de protection. 2 ) Tête de transformateur selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que le capot de protection (20) est en métal avec de préférence une surface nitrurée et qu'il présente des fentes (28) radiales. 3 ) Tête detransformateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur du matériau constituant le capot de protection se situe, dans la zone audessus de la face frontale (22) de la pièce polaire intérieure (10, 16), entre 0,3 et 0,5 mm. 4 ) Tête de transformateur selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que le eapot de protection (18) est tronconique et présente un rebord (34) inférieur parallèle à la face frontale et replié vers l'extérieur, et qu'il repose, à l'extérieur de la face frontale (23) de la pièce polaire intérieure (10, 16) sur un support de capot (26) qui peut s'appuyer sur la pièce polaire in- térieure (14). ú-58261 ) Tête de transformateur selon la reven- dication 4, caractérisée en ce que le support de capot (26) est constitué par un matériau de tissu stratifié en résine époxyde. 6 ) Tête de transformateur selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'anneau de protection (22) est constitué par un anneau en métal dur tourné vers la pièce (12) à contrôler et un élément (38) en forme de cylindre creux entourant de façon coaxiale la pièce polai- re intérieure (14) qui de son côté entoure latéralement le support de capot (26). ) Tête de transformateur selon la reven- dication 6, caractérisée en ce que l'anneau (22) en métal dur est soudé sur l'élément (38) en forme de cylindre creux. 8 ) Tête de transformateur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'élé- ment (38) en forme de cylindre creux est en liaison amovi- ble avec un anneau de réception (40), qui part de la face extérieure des pièces polaires intérieures (10, 16).