Brevet FR2666420A1 — publié le 19920306

La presente invention est relative à un dispositif pour envoyer un rayonnement infrarouge sur un objet pendant un intervalle de temps contrôlé. Le procédé de contrôle de pièces métallurgiques ou autres par la technique dite "thermographie infrarouge stimulée" comporte-une-exposi-tion de la-pièce à contrôler à un flux bref de chaleur. Des procédés de thermographie connus permettent ensuite de détecter les défauts d'homogénéité superficiels, ou plus profonds, de la pièce. Les moyens techniques actuels pour fournir le flux de chaleur comprennent soit des tubes éclairs, soit des tubes chauffants émettant dans l'infrarouge. Avec le premier type d'éléments chauffants, la durée de l'éclair de chaleur est courte, de l'ordre de quelques milli-secondes. Cette durée permet une exploitation optimale des phénomènes thermiques, car la durée de stimulation thermique est inférieure au temps d'apparition des contrastes thermiques liés aux défauts. Cependant, l'énergie délivrée, qui est de l'ordre de 5 kilojoule, est relativement faible, alors que la puissance nécessaire, de l'ordre de 1 mégawatt, peut entraîner la dégradation de certains matériaux, comme les composites. D'autre part, l'alimentation électrique nécessaire fait appel à des systèmes capacitifs volumineux et chers. Avec le deuxième type d'éléments chauffants, les inconvénients sont sensiblement inverses. En effet, l'inertie thermique du filament de tungstène, qui est l'élément résistif du tube, implique des temps d'échauffement et de refroidissement relativement lents. Cependant, l'énergie délivrée est relativement élevée, de l'ordre de 20 kilojoule et l'alimentation électrique peut être réalisée à l'aide du secteur, éventuellement avec en plus un transformateur, et en tout cas de façon peu coûteuse et peu encombrante. La technique actuelle ne permet donc pas de contrôler à volonté la durée d'illumination de façon simple et pour un prix peu élevé, tout en fournissant une énergie relativement importante. La présente invention a donc pour objet de fournir un dispositif qui permette de chauffer une pièce avec une durée d'illumination qui puisse être commandée, par exemple entre 0,1 et plusieurs secondes, tout en étant de réalisation simple et peu coûteuse. De plus, le système selon l'invention doit permettre de chauffer de la manière la plus homogène possible une surface étendue, d'être utilisé avec une fréquence de répétition élevée, de permettre d'adapter la source de chaleur à la surface chauffée en juxtaposant plusieurs modules côte à côte, de permettre l'adaptation de la puissance du flux de chauffage au matériau à contrôler. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif pour envoyer un rayonnement infrarouge sur un objet pendant un intervalle de temps contrôle, ce dispositif comportant une lampe contenant un filament qui peut être parcouru par un courant électrique, et un réflecteur destine à envoyer le rayonnement infrarouge emis par la lampe en direction de l'objet, ce dispositif ayant pour particularité que le réflecteur est monté rotatif autour d'un axe passant au voisinage de la lampe, en ce qu'il est prévu des moyens pour entraîner le réflecteur en rotation à une vitesse calculée en fonction de la durée d'irradiation désirée, en ce qu'il est prévu des moyens pour absorber le rayonnement émis par la lampe et dévié par le réflecteur dans une direction autre que celle de l'objet. En disant que l'axe de rotation du réflecteur passe à proximité de la lampe, on entend qu'il est placé assez près de celle-ci pour que, dans sa rotation, le réflecteur passe d'une position d'illumination, où il renvoie. le rayonnement vers l'objet, à une position d'occultation, où il est situé entre la lampe et l'objet, si bien qu'il se comporte alors en plus comme un obturateur, qui arrête le rayonnement direct de la lampe vers l'objet. Pour permettre des temps d'exposition aussi faibles que 0,1 seconde, les résistances à la rotation du réflecteur-obturateur doivent être aussi faibles que possible, qu'il s'agisse de frottements ou de forces d'inertie, ce qui impose diverses contraintes aux réalisations pratiques. De préférence, la lampe est pourvue d'un filament rectiligne, le réflecteur a la forme d'une fraction de cylindre a section elliptique ou parabolique, un foyer de l'ellipse ou de la parabole se trouvant sur le filament ou à proximité de celui-ci, et ledit filament se trouve sur l'axe de rotation du réflecteur. Ce mode de réalisation permet de placer le sommet du réflecteur à faible distance du filament, et par conséquent, de réduire les forces d'inertie à puissance égale. De préférence aussi, les moyens pour absorber le rayonnement non désiré comprennent un carter métallique refroidi par une circulation de liquide. Un refroidissement énergique permet de réaliser un ensemble compact, et par conséquent, de réduire les dimensions du réflecteur, ce qui réduit également son inertie. Si l'on désire de grandes puissances de rayonnement tout en conservant les avantages résultant de la faible inertie, on prévoit avantageusement que le dispositif est compris de plusieurs dispositifs élémentaires, comprenant chacun une lampe, un réflecteur rotatif, des moyens d'absorption du rayonnement dévié et des moyens d'entraînement du réflecteur, le dispositif comprenant en outre des moyens pour synchroniser entre-eux lesdits moyens d'entraînement de telle façon qu'un objet peut être simultanément illuminé par toutes les lampes. L'invention va être décrite de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique illustré avec les dessins, parmi lesquels Figure 1 est une coupe longitudinale, selon la ligne I-I de la figure 2, d'un dispositif selon l'invention. Figure 2 est une coupe transversale, selon la ligne Il-Il de la figure 1, et Figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais avec le réflecteur représenté en position de fermeture, et non d'ouverture comme à la figure 2. Figure 4 est un schéma, en perspective, d'un appareillage formé de plusieurs dispositifs selon l'invention. L'élément principal du dispositif décrit est un tube, ou "lampe", formé d'un fil de tungstène rectiligne 2, placé à l'intérieur d'un tube transparent 3, également rectiligne. Des bornes d'amenée de courant, non représentées, sont prévues aux extrémités du tube 1. Celui-ci est porté, au voisinage de ses extrémités, par des supports 4, eux-mêmes montés dans un carter 5. Un réflecteur 6, en forme de portion de cylindre à section elliptique, est monté avec ses génératrices parallèles au fil 2. Il est lui-même porté, à ses extrémités, par deux couronnes 7, 8, elles-mêmes supportées par le carter par l'intermédiaire d'un roulement à rouleaux 9 et d'un roulement à billes 10, concentrique aux supports 4, si bien que le réflecteur peut pivoter autour d'un axe de rotation confondu avec le fil 2. Le cas échéant, d'autres types de palier peuvent convenir, mais on préfère les dispositions décrites qui réduisent les frottements au maximum. Selon la forme de l'ellipse qui forme la section transversale du réflecteur, et la position du fil 2, le rayonnement réfléchi par le réflecteur peut être parallèle, convergent ou divergent. En particulier, si l'ellipse se rapproche d'une parabole, et si le fil 2 est au foyer de cette parabole, un rayonnement réfléchi sera sensiblement parallèle. Des dispositions un peu différentes peuvent être choisies selon le problème qui se pose, soit en modifiant la forme du réflecteur, soit en le déplaçant par rapport au fil 2. A l'intérieur du carter est également prévu un moteur d'entraînement 11, disposé de façon à faire tourner le réflecteur à une vitesse choisie à l'avance grâce à une courroie d'entraînement 12. Dans un autre modèle, l'entraînement est assuré par des engrenages. Le carter 5 est en deux parties assemblées de façon démontable par des vis non représentées : d'une part, un carter de moteur 13, qui contient le moteur 11, la transmission 12, une des couronnes 7 et le roulement correspondant 9, et d'autre part, un capotage 14, qui porte l'autre couronne 8 et le roulement associé 10. Si on désire utiliser un tube 1 de longueur différente, il suffit de remplacer le réflecteur 6 et le capotage 14 par un réflecteur 5 et un capotage de dimensions adaptées. Dans la pratique, le dispositif est adapté à supporter toutes les lampes de la gamme du type "T3" de PHILIPS et GENERAL ELECTRIC. Le capotage 14 comporte en outre une chambre de refroidissement 15, alimentée par un courant d'eau, ou d'un autre fluide, qui circule entre une buse d'entrée 16 et une buse de sortie 17. Sur les figures 2 et 3, on a représenté par des flèches 18 la direction du rayonnement réfléchi. Dans le cas de la figure r le rayonnement 'échappe vers l'extérieur en direction d'une pièce à étudier 19, cependant que, dans le cas de la figure 3, le réflecteur ayant tourné de 1800, la pièce à étudier 19 ne reçoit plus aucun rayonnement. On conçoit qu'il est possible, en faisant varier la vitesse de rotation du moteur 11, de fixer à volonté la durée d'illumination de la pièce 19. La vitesse de rotation du moteur 11 peut être uniforme, mais, dans la pratique, on prévoit plutôt que le moteur est arrêté pendant un temps variable, qui correspond, par exemple, à la mise en place ou au remplacement de la pièce à étudier, le réflecteur étant alors dans la situation de la figure 3, puis le moteur est actionné pour faire faire au réflecteur un tour complet, à une vitesse définie, ce qui illumine la pièce pendant un temps déterminé. A la fin de ce tour, le réflecteur revient à la position de la figure 3 et s'y arrête jusqu'à une nouvelle opération. Dans une variante, le réflecteur fait un demi-tour à partir de la position de la figure 3 et s'immobilise dans la position de la figure 2 pendant le temps d'illumination désiré. Il revient ensuite à la position initiale en tournant d'un demi-tour, soit dans le même sens, soit en sens opposé. Il peut aussi traverser la position de la figure 2 à une vitesse réduite, contrôlée. Des moteurs pas-à-pas se prêtent particulièrement bien à de tels modes d'utilisation, par exemple un moteur "Microstepping" de DIGIPLAN. Le carter est en métal léger, de façon à procurer une bonne dissipation thermique, en liaison avec le liquide de refroidissement. Dans la pratique, cet appareil simple et très peu coûteux permet d'obtenir sans peine des durées d'illumination réglables entre 0,1 et 1 seconde ou plus. Pour l'illumination de pièces de grandes dimensions, ou de forme non régulière, on peut associer plusieurs dispositifs tels que celui qu'on vient de décrire, à condition de prévoir que les moteurs il sont commandés de façon synchronisée. La figure 4 montre comment plusieurs dispositifs, dont on n'a représenté que les fils 2 et les réflecteurs 6, sont disposés pour illnniner ensemble une pièce 19 de grandes dimensions. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour envoyer un rayonnement infrarouge sur un objet pendant un intervalle de temps contrôlé, ce dispositif comportant une lampe (1) contenant un filament qui peut être parcouru par un courant électrique, et un réflecteur destiné à envoyer le rayonnement infrarouge émis par la lampe en direction de l'objet, caractérisé en ce que le réflecteur (6) est monté rotatif autour d'un axe passant par la lampe (1), en ce qu'il est prévu des moyens (11, 12) pour entraîner le réflecteur en rotation à une vitesse calculée en fonction de la durée d'irradiation désirée, en ce qu'il est prévu des moyens (14) pour absorber le rayonnement émis par la lampe et dévié par le réflecteur dans une direction autre que celle de l'objet. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lampe est pourvue d'un filament rectiligne (2), le réflecteur (6) a la forme d'une fraction de cylindre a section elliptique ou parabolique, un foyer de l'ellipse ou de la parabole se trouvant sur le filament (2) ou à proximité de celui-ci, et ledit filament se trouve sur l'axe de rotation du réflecteur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour absorber le rayonnement non désiré comprennent un capotage métallique (14) refroidi par une circulation de liquide (15-17). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un carter de moteur (5) qui contient les moyens d'entraînement (11, 12) du réflecteur, et sur lequel est monté, de façon démontable, un capotage (14) apte à absorber le rayonnement de la lampe, le carter de moteur et le capotage portent chacun un support pour la lampe et un palier pour le réflecteur, si bien qu'il est possible de remplacer la lampe par une autre de longueur différente en remplaçant seulement le capotage et le réflecteur par des pièces analogue de longueur adaptée. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est composé de plusieurs dispositifs élémentaires, comprenant chacun une lampe, un réflecteur rotatif, des moyens d'absorption du rayonnement dévié et des moyens d'entraînement du réflecteur, le dispositif comprenant en outre des moyens pour synchroniser entre-eux lesdits moyens d'entraînement de telle façon qu'un objet peut être simultanément illuminé par toutes les lampes.