Brevet FR2750211A1 — publié le 19971226

La présente invention se rapporte à un dispositif d'auscultation d'un conduit, notamment d'une canalisa- tion, en vue d'en étudier les caractéristiques physiques, et en particulier la rigidité. L'analyse des canalisations s'effectue actuelle- ment selon diverses techniques. Une première technique connue consiste à auscul- ter un conduit au moyen d'ondes radar. Cette technique permet la détection de vides dans le matériau constitutif du conduit mais est complexe et difficile à mettre en oeuvre lorsqu'un fluide est présent dans la canalisation. Une autre technique connue consiste à effectuer des carottages pour le prélèvement d'un échantillon en vue de son analyse. Ces techniques connues présentent de nombreux inconvénients, notamment en raison du fait qu'elles nécessitent la mise en place d'un batardeau pour l'isola- tion de la partie à traiter. En outre, la technique du carottage provoque une altération du matériau constitutif du conduit et est donc difficilement applicable au diagnostic d'ouvrages en exploitation. On a tenté de pallier ces inconvénients en utilisant un dispositif d'auscultation d'un conduit, du type comprenant des moyens d'application d'un effort dynamique sur ledit conduit et des moyens de mesure de la déformation résultante dudit conduit, destinés à être positionnés par rapport aux moyens d'application d'un effort dynamique et reliés à une unité de traitement de signaux adaptée pour la détermination d'au moins une caractéristique mécanique dudit conduit, à partir de l'effort appliqué par les moyens d'application d'un effort dynamique sur une surface de frappe associée au conduit et de la déformation résultante du conduit. Ces dispositifs d'auscultation sont utilisables en présence d'eau ou de tout autre fluide dans le conduit et permettent une auscultation du type "non destructri- ce". Cependant, les dispositifs d'auscultation de ce type engendrent un choc de très courte durée et ne sont pas adaptés à l'analyse de matériaux composites non homo- gènes. Le but de l'invention est de pallier les inconvé- nients des techniques d'auscultation connues. Elle a donc pour objet un dispositif d'ausculta- tion d'un conduit du type précité, caractérisé en ce que les moyens d'application d'un effort dynamique comportent un organe élastiquement déformable de contact avec la surface de frappe et d'augmentation de la durée de contact entre les moyens d'application d'un effort dynamique et ladite surface de frappe. L'invention peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes: - les moyens d'application d'un effort dynamique comportent une masse destinée à venir frapper la surface de frappe par gravité et des moyens d'amortissement de l'oscillation de la masse sous l'action de l'organe élastiquement déformable; - la masse étant montée coulissante sur une tige de guidage entre une position haute et une position basse d'application d'effort, les moyens d'amortissement comportent au moins un organe débrayable de freinage coopérant avec ladite tige et autobloquant dans le sens ascendant, en considérant le sens du déplacement de la masse; - chaque organe de freinage comporte un doigt longitudinal monté oscillant sur la masse et muni d'une surface d'extrémité de freinage en regard de la tige de guidage et décalée par rapport à l'axe général dudit doigt; chaque organe de freinage comporte en outre un organe élastique de sollicitation de ladite surface de freinage en appui contre ladite tige de guidage; - les moyens d'application d'un effort dynamique comportent un organe débrayable de préhension de la masse relié à des moyens de levage de celle-ci, de ladite position basse vers ladite position haute, et des moyens de désolidarisation dudit organe de préhension et de la masse en position haute; - ledit organe de préhension comporte au moins un crochet oscillant et une bride, l'un monté sur la masse et l'autre relié aux moyens de levage, lesdits au moins un crochet délimitant une rampe d'encliquetage dans la bride; - lesdits au moins un crochet sont montés oscil- lants sur un collier relié aux moyens de levage et comportent une butée opposée à ladite rampe d'enclique- tage et coopérant avec une collerette ménagée sur ladite tige à un emplacement correspondant à ladite position haute pour la masse en vue du débrayage des moyens de préhension; - ladite bride comporte un ensemble de tétons de débrayage desdits au moins un organe de freinage au cours du levage de la masse; - ledit organe élastiquement déformable est constitué par un ensemble de ressorts à boudins en saillie à partir de la face d'extrémité active des moyens d'application d'un effort dynamique; - les moyens d'application d'un effort dynamique comportent un ensemble d'anneaux massiques modulables montés sur une plaque annulaire de soutien sur laquelle sont montés lesdits moyens d'amortissement; - ladite surface de frappe est constituée par un flasque de réception d'impact monté sur une embase destinée à être positionnée contre ledit conduit et montée axialement déplaçable par rapport à ladite tige de guidage; - ladite embase comporte une colonne de support dudit flasque reliée à un patin par l'intermédiaire d'au moins un élément élastiquement déformable de filtrage de l'onde de choc engendrée par les moyens d'application d'un effort dynamique; - ledit conduit étant constitué par un cuvelage d'une canalisation, ladite tige de guidage est munie de moyens de réglage en longueur en vue de son positionne- ment selon un diamètre du conduit; - les moyens de mesure de la déformation du cuve- lage comportent un interféromètre laser monté sur une canne de longueur réglable en vue de son positionnement selon ledit diamètre du conduit; les moyens d'application d'un effort dynamique, les moyens de mesure de la déformation du conduit et l'unité de traitement de signaux sont montés sur un chariot à roues muni d'une potence équipée d'un treuil de levage de la masse; et - le chariot comporte des moyens de stabilisation destinés à être positionnés entre deux surfaces sensible- ment verticales et mutuellement opposées du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif d'auscultation selon l'invention utilisé pour l'auscultation d'un cuvelage d'une canalisation; - la figure 2 est une vue éclatée d'une partie des moyens d'application d'un effort dynamique du dispo- sitif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie des moyens d'application d'un effort dynamique du dispositif d'auscultation de la figure 1, avec une portion évidée; et - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité inférieure de la tige de guidage, et de l'embase. Sur la figure 1 on a représenté en perspective un dispositif d'auscultation d'un conduit, désigné par la référence numérique 10. Ce dispositif est destiné à l'auscultation du cuvelage d'un conduit (non représenté) ou du radier du conduit, c'est-à-dire la partie inférieure du conduit ainsi que son assise, en vue d'en déterminer au moins une caractéristique physique intrinsèque, notamment sa rigidité. Le dispositif d'auscultation 10 comporte, montés sur un chariot 12, des moyens 14 d'application d'un effort dynamique sur la paroi du cuvelage et des moyens de mesure 16 de la déformation résultante du cuvelage, positionnés à distance des moyens 14 d'application d'un effort dynamique et reliés à une unité de traitement de signaux 18 assurant l'acquisition des données de mesure fournies par les moyens de mesure 16 et le calcul de la rigidité du cuvelage à partir du déplacement de la paroi du cuvelage et de l'effort appliqué par les moyens 14 d'application d'un effort dynamique. En se référant également aux figures 2 et 3, les moyens d'application d'un effort dynamique comportent une masse 20, montée coulissante sur une tige de guidage 22 entre une position haute et une position basse d'applica- tion d'un effort dynamique représentée sur la figure 1, des moyens de préhension de la masse 24 reliés à des moyens de levage 26 de celle-ci en vue de son levage de la position basse vers la position haute. On voit sur la figure 1 que les moyens de levage 26 sont constitués par un treuil 28 monté sur une potence du chariot 12 et sur lequel s'enroule un câble 32 à l'extrémité duquel sont montés les moyens de préhension 24. Par ailleurs, les moyens 14 d'application d'un effort dynamique comportent une embase 34 est constituée par une colonne supportant un flasque 36 délimitant une surface de frappe sur laquelle est appliqué le choc engendré par la masse 20 au cours de l'application d'un effort. En outre, la masse 20 comporte un organe élasti- quement déformable équipant la face d'extrémité active de la masse 20 et assurant l'augmentation de la durée de contact entre la masse 20 et le flasque 36. Les moyens 14 d'application d'un effort dynamique sont complétés par des moyens d'amortissement de l'oscil- lation de la masse 20 engendrée par l'organe élastique- ment déformable, désignés par la référence numérique 38. La description précise des moyens d'application d'un effort dynamique va maintenant étre faite en réfé- rence aux figures 2 à 4. En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, on voit que la masse 20 est constituée par l'assemblage d'un ensemble d'anneaux massiques, tels que 40, fixés à l'aide d'un ensemble de tiges filetées 42 et d'écrous 44 sur une plaque annulaire de support 46 sur laquelle sont montés les moyens d'amortissement 38. Par exemple, la masse est constituée par l'assem- blage de neuf disques d'environ 350 mm de diamètre et d'environ 15 mm d'épaisseur, procurant à la masse un poids total de l'ordre de 100 kg. Sur la figure 2, seuls quelques disques ont été représentés pour clarifier la figure. Comme mentionné précédemment, la masse est équipée d'un organe élastiquement déformable assurant l'augmentation de la durée de contact entre la masse 20 et le flasque 36. On voit sur les figures 2 et 3 que cet organe élastiquement déformable est constitué par un ensemble de six ressorts à boudins, tel que 48, régulièrement répar- tis et en saillie au-delà de la face d'extrémité active de la masse 20. Pour ce faire, chaque disque 40 est percé d'un ensemble de six orifices coaxiaux, tel que 50, dans lesquels se logent les ressorts 48. En outre, une queue 51 de guidage et de centrage des ressorts 48 est montée dans chaque passage délimité par les orifices 50 coaxiaux. Comme mentionné précédemment, la masse est équipée de moyens d'amortissement 38 destinés à limiter le rebond de la masse engendrée par les ressorts 48. Ces moyens d'amortissement sont constitués par un ensemble de six doigts, tels que 52, montés chacun oscillant sur un sabot 54 solidaire de la face d'extré- mité supérieure de la plaque de support 46. Chaque doigt 52 a une forme longitudinale et est percé, au voisinage de son centre de gravité, d'un orifice transversal 56 recevant un axe d'oscillation 58 correspondant. Par ailleurs, chaque doigt 52 comporte une surface d'extrémité de freinage concave 60 placée en regard de la tige de guidage 22, de même rayon de cour- bure que celle-ci, et décalée par rapport à leur axe longitudinal. Par ailleurs, un ressort 62 est interposé entre l'extrémité de chaque doigt 52, opposée à la surface de freinage 60 et le sabot 54, en vue d'appliquer légèrement la surface de freinage 60 contre la tige de guidage 22. Les moyens de préhension 24 de la masse vont maintenant être décrits en référence aux figures 1 et 3. On voit sur ces figures que ces moyens de préhen- sion 24 sont constitués par deux crochets 64 symétriques montés oscillants sur un collier 66 monté à coulissement sur la tige de guidage 22 et relié aux moyens de levage 26, et en particulier solidaire du câble 32. Chaque crochet 64 a une forme générale longitudi- nale d'axe X-X parallèle à celui de la tige de guidage 22 et comporte une première extrémité 68 en regard de la masse 20 délimitant le crochet proprement dit et décalée de façon radialement externe de l'axe X-X et une deuxième -extrzémité opposée 70 -décalée de laxe X-X de façon radialement interne. - Par ailleurs, chaque crochet 64 est percé d'un orifice 71 en vue de sa fixation oscillante sur le collier,66, cet orifice étant décalé - du centre de gravité du crochet en direction de la deuxième extrémité 70 de sorte que l'axe générale X-X du crochet soit dans une position sensiblement verticale au repos. Par ailleurs, la première extrémité 68 de chaque crochet placée en regard de la masse 20 comporte une rampe interne 72 d'encliquetage dans une bride 74 montée sur la masse 20. On voit sur les figures 2 et 3 que la bride 74 a une forme annulaire coaxiale à la tige de guidage 22 et comporte, fixés sur sa face d'extrémité inférieure, un ensemble de tétons 76 s'étendant parallèlement à la tige de guidage 22 et montés chacun à coulissement dans un orifice correspondant ménagé dans chaque doigt 52 à un emplacement intermédiaire entre la surface de freinage 60 et l'axe d'oscillation 58. On voit en particulier sur la figure 3 que chaque téton 76 comporte, au voisinage de son extrémité libre une tête 78 délimitant une butée de commande du débrayage des moyens d'amortissement 38. Par ailleurs, la deuxième extrémité 70 des crochets 64, opposée aux crochets proprement dits 68, comporte une surface d'extrémité 80 délimitant une butée coopérant avec une collerette 82 ménagée sur la tige de guidage 22 (figure 1), à un emplacement correspondant à la position haute de la masse 20, en vue du débrayage des moyens de préhension 24. Comme mentionné précédemment, la surface de frappe pour les moyens 14 d'application d'un effort dynamique est constituée par un flasque 36 solidaire d'une embase 34 montée coulissante sur la tige 22. En se référant à la figure 4, on voit que l'em- base 34 a une forme générale cylindrique. Elle est fixée par son extrémité inférieure, opposée au flasque 36, sur une semelle 82 qui repose, par l'intermédiaire d'un ressort 84 de filtration des ondes de choc engendrées par les moyens d'application d'un effort dynamique, sur un patin 86 en appui sur la paroi du cuvelage (non représen- té). En se référant également à la figure 1, on voit que la tige de guidage 22 est munie de moyens de réglage en longueur 88 de type classique, ménagés au voisinage de son extrémité supérieure. Elle est emmanchée à coulissement, par son extrémité inférieure, sur un pied 90 solidaire du patin 86 en contact avec la paroi du cuvelage ou du radier. Par ailleurs, un ressort 92 est interposé entre le pied 90 et l'extrémité inférieure de la tige de guidage 22 en vue d'assurer un positionnement et un maintien de la tige de guidage 22 contre la paroi du cuvelage, selon un diamètre de ce dernier. On voit également sur la figure 1 que les moyens de mesure de déformation du cuvelage sont positionnés à distance des moyens d'application d'un effort dynamique. Ils sont par exemple positionnés entre environ 30 cm et 50 cm des moyens d'application d'un effort dynami- que, de préférence environ 35 cm. Ces moyens 16 de mesure de déformation de la paroi du cuvelage sont constitués par un interféromètre laser 94 monté sur une canne 96 de longueur réglable et destinée & être positionnée par ses deux extrémités contre la paroi du cuvelage, en deux emplacements symé- triques, parallèlement à la tige de guidage 22. L'interféromètre laser 94 est un interféromètre de type classique et ne sera donc pas décrit en détail par la suite. Il fournit, comme mentionné précédemment, une mesure de la déformation de la paroi du cuvelage engendrée par les moyens d'application d'un effort dynamique et fournit les données de mesure à l'unité de traitement de signaux 18 en vue de la détermination de la raideur du cuvelage en calculant le rapport entre la force appliquée par les moyens d'application d'un effort dynamique et le déplacement résultant du cuvelage, à l'aide d'un algorithme de calcul approprié. Par ailleurs, le chariot 12 représenté sur la figure 1 est constitué par un chariot muni de deux roues, entièrement démontable et remontable à l'intérieur du conduit. Il est constitué d'un chassis supportant la potence 30 mentionnée précédemment, l'unité de traitement de signaux 18, les moyens 14 d'application d'un effort dynamique et les moyens de mesure 16 de la déformation du cuvelage. On voit sur cette figure 1 que le chassis du chariot 12 comporte un évidement central 98 permettant le passage de la canne 96 et de l'embase 34. Il comporte en outre deux vérins, tels que 100, sur lesquels repose le chariot en fonctionnement, ainsi qu'un bras de stabilisation 102 de longueur réglable, muni par exemple au voisinage de ses deux zones d'extré- mité opposées de roues (non représentées), s'appuyant contre la paroi du cuvelage. Ce chariot est complété par une cale amovible, non représentée, assurant le soutien de l'embase 34 au cours du déplacement du chariot. Pour l'auscultation d'un conduit, le chariot est amené jusqu'à un emplacement de mesure prédéterminé. Après stabilisation du chariot et fixation de la tige de guidage 22 et de la canne 96 contre la paroi du cuvelage, le dispositif d'auscultation qui vient d'être décrit s'utilise, à partir d'une position initiale au repos dans laquelle la masse se situe en appui contre le flasque de réception d'impact 36, en déroulant le cable 32 à l'aide du treuil 28 de manière à amener les crochets 64 (figures 2 et 3) en contact avec la bride 74. Ces crochets s'encliquettent alors dans cette bride, par l'intermédiaire de la rampe d'encliquetage 72. La masse est levée à l'aide du treuil 28 de la position basse vers la position haute. Il est à noter qu'au cours de ce mouvement les tétons 76 exercent une action sur les doigts 52 à l'encontre des ressorts 62 de sollicitation débrayant ainsi les moyens d'amortissement de l'oscillation en libérant le contact entre les surfa- ces de freinage 60 et la tige de guidage 22. Lorsque la masse atteint la position haute, la collerette 82 agit sur la butée des crochets 64 et provoque ainsi une rotation de ces crochets 64 engendrant ainsi une libération de la masse qui vient alors frapper le flasque 36. L'onde de choc ainsi engendrée se propage le long de l'embase 34 et dans la paroi du cuvelage. La déforma- tion résultante est détectée par les moyens de mesure 16 permettant ainsi, comme mentionné précédemment, la mesure de la raideur du cuvelage. Il est à noter que l'application de l'effort dynamique s'effectue par l'intermédiaire de l'organe élastiquement déformable constitué par l'ensemble de ressorts 48 qui se déforme, augmentant ainsi la durée de contact entre la masse 20 et l'embase 34. On notera que l'effort maximal appliqué par les moyens d'application d'un effort dynamique est de l'ordre de deux tonnes et la durée de choc est de l'ordre de 50 millisecondes, ce qui permet l'auscultation de tous types de matériaux composites non homogènes tels qu'un béton cyclopéen. On conçoit par ailleurs que de par la construc- tion du dispositif d'auscultation, l'effort appliqué par la masse 20 sur le flasque est précisément déterminable, en raison de la connaissance précise du poids de la masse, de la hauteur à partir de laquelle cette masse est lâchée et de la raideur des ressorts. Ainsi, il n'est pas nécessaire de mesurer cet effort, seule la mesure de la valeur de la déformation de radier étant ainsi nécessaire à la détermination de la raideur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'auscultation d'un conduit, comprenant des moyens (14) d'application d'un effort dynamique sur ledit conduit et des moyens de mesure (16) de la déformation résultante dudit conduit, destinés à être positionnés par rapport aux moyens (14) d'applica- tion d'un effort dynamique et reliés à une unité de traitement de signaux (18) adaptée pour la détermination d'au moins une caractéristique mécanique dudit conduit, à partir de l'effort appliqué par les moyens (14) d'ap- plication d'un effort dynamique sur une surface de frappe (36) associée au conduit et de la déformation résultante du conduit, caractérisé en ce que les moyens (14) d'ap- plication d'un effort dynamique comportent un organe élastiquement déformable (48) de contact avec la surface de frappe (36) et d'augmentation de la durée de contact entre les moyens (14) d'application d'un effort dynamique et ladite surface de frappe (36). 2. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les moyens (14) d'applica- tion d'un effort dynamique comportent une masse (20) destinée à venir frapper la surface de frappe (36) par gravité et des moyens d'amortissement (38) de l'oscilla- tion de la masse (20) sous l'action de l'organe élasti- quement déformable (48). 3. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la masse (20) étant montée coulissante sur une tige de guidage (22) entre une position haute et une position basse d'application d'un effort, les moyens d'amortissement comportent au moins un organe (38) débrayable de freinage coopérant avec ladite tige (22) et autobloquant dans le sens ascendant, en considérant le sens du déplacement de la masse (20). 4. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que chaque organe de freinage (38) comporte un doigt longitudinal (52) monté oscillant sur la masse (20) et muni d'une surface d'extrémité de freinage (60) en regard de la tige de guidage (22) et décalée par rapport à l'axe général dudit doigt (52). 5. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que chaque organe de freinage (38) comporte en outre un organe élastique (62) de sollicitation de ladite surface de freinage (60) en appui contre ladite tige de guidage (22). 6. Dispositif d'auscultation selon l'une quelcon- que des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens (14) d'application d'un effort dynamique compor- tent un organe débrayable de préhension (24) de la masse (20) relié à des moyens de levage (26) de celle-ci de ladite position basse vers ladite position haute et des moyens de désolidarisation (80,82) dudit organe de préhension (24) et de la masse (20) en position haute. 7. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (24) comporte au moins un crochet (64) oscillant et une bride (74), l'un monté sur la masse (20) et l'autre relié aux moyens de levage (26), lesdits au moins un crochet (64) délimitant une rampe d'encliquetage (72) dans la bride (74). 8. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que lesdits au moins un crochet (64) sont montés oscillants sur un collier (66) relié aux moyens de levage (26) et comportent une butée (80) opposée à ladite rampe d'encliquetage (72) et coopérant avec une collerette (82) ménagée sur ladite tige (22) à un emplacement correspondant à ladite position haute pour la masse (20) en vue du débrayage des moyens de préhen- sion (24). 9. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que ladite bride (74) comporte un ensemble de tétons (76) de débrayage desdits au moins un organe de freinage (38) au cours du levage de la masse (20). 10. Dispositif d'auscultation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit organe élastiquement déformable est constitué par un ensemble de ressorts (48) à boudins en saillie à partir de la face d'extrémité active des moyens (14) d'application d'un effort dynamique. 11. Dispositif d'auscultation selon l'une quel- conque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les moyens (14) d'application d'un effort dynamique comportent un ensemble d'anneaux massiques (40) modula- bles montés sur une plaque annulaire (46) de soutien sur laquelle sont montés lesdits moyens d'amortissement (38). 12. Dispositif d'auscultation selon l'une quel- conque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que ladite surface de frappe est constituée par un flasque (36) de réception d'impact solidaire d'une embase (34) destinée à être positionnée contre ledit conduit et montée axialement déplaçable par rapport à ladite tige de guidage (22). 13. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 12, caractérisé en ce que ladite embase (34) com- porte une colonne de support dudit flasque (36) reliée à un patin (86) par l'intermédiaire d'au moins un élément élastiquement déformable (84) de filtrage de l'onde de choc engendrée par les moyens (14) d'application d'un effort dynamique. 14. Dispositif d'auscultation selon l'une quel- conque des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que ledit conduit étant constitué par un cuvelage d'une canalisation, ladite tige de guidage (22) est munie de moyens de réglage en longueur (88) en vue de son posi- tionnement selon un diamètre du conduit. 15. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 14, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la déformation du cuvelage comportent un interféromètre laser (94) monté sur une canne (96) de longueur réglable en vue de son positionnement selon ledit diamètre du conduit. 16. Dispositif d'auscultation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens (14) d'application d'un effort, les moyens de mesure (16) de la déformation résultante de l'élément de paroi et l'unité de traitement de signaux (18) sont montés sur un chariot (12) à roues muni d'une potence (30) équipée d'un treuil (28) de levage de la masse. 17. Dispositif d'auscultation selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que le chariot (12) comporte des moyens de stabilisation (102) destinés à s'appliquer entre deux surfaces sensiblement verticales et mutuelle- ment opposées du conduit.