Brevet FR2915285A1 — publié le 20081024

L'invention concerne une sonde vidéo, destinée à être insérée entre deux rangées de tubes verticaux d'un échangeur de chaleur, notamment du type générateur de vapeur, et à prendre appui contre une plaque horizontale de celui-ci. De telles sondes sont notamment utilisées afin d'inspecter les zones d'interface entre les tubes et les plaques de l'échangeur de chaleur. La figure 1 représente en vue de dessus, le montage de tubes 1 dans une plaque 2 d'un générateur de vapeur. Comme cela apparaît sur cette figure, la plaque 2 comporte des ouvertures 3 en forme de croix ou quadrifoliées dans lesquelles sont montés les tubes de sorte que chaque ouverture 3 délimite avec le tube 1 correspondant quatre lobes 4 régulièrement réparties autour du tube 1, ces lobes 4 étant destinés au passage de l'eau ou de la vapeur à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Afin ce réaliser l'inspection d'au moins un des lobes précités, il est connu d'utiliser une sonde du type de celle décrite dans le document US 4 686 963. Celle-ci comporte une gaine à l'extrémité avant de laquelle est montée une tête articulée équipée d'au moins un capteur vidéo et de moyens d'éclairage. L'angle d'articulation de la tête est commandé par un opérateur depuis l'extrémité non insérée de la sonde, par l'intermédiaire d'une manette. Afin de pouvoir visualiser le lobe à étudier, l'utilisateur insère la sonde entre les rangées correspondantes de tubes puis actionne l'articulation de l'extrémité de la sonde de sorte que le capteur vidéo soit orienté vers le bas. L'opérateur doit alors faire tourner manuellement la sonde autour de son axe longitudinale afin que le capteur soit disposé en regard du lobe considéré. Ce type de sonde présente les inconvénients exposés ci-après. Le positionnement de la sonde est fastidieux puisqu'il comporte une première étape d'approche de la sonde au niveau de la jonction du tube et de la plaque à étudier, une étape d'articulation de l'extrémité de la sonde et une étape de rotation de la sonde autour de son axe longitudinal de façon à viser la zone à étudier. II est alors difficile d'obtenir un angle de vision et un positionnement précis du capteur vidéo. Un positionnement précis est d'autant plus important que la tête est équipée de moyens d'éclairage généralement focalisés en un point. Afin d'obtenir une prise de vue satisfaisante, il est nécessaire que le point de focalisation coïncide avec le centre de la zone à étudier, à savoir le centre du lobe. Si le point de focalisation est décalé du centre du lobe, les moyens d'éclairage vont éclairer fortement la plaque elle-même. Cette plaque étant généralement métallique, celle-ci réfléchit de la lumière de sorte que l'image obtenue est en grande partie saturée par de la lumière parasite. En revanche, si un positionnement précis est obtenu, les moyens d'éclairage éclairent principalement l'intérieur du lobe et permettent d'obtenir une image nette de celui-ci. En outre, l'opération de positionnement de la sonde précitée de l'art antérieur peut difficilement être répétée de sorte que les prises de vues obtenues ne sont généralement pas identiques et que le temps de changement de position de la sonde est important. La durée d'une inspection complète d'une rangée de tubes du générateur de vapeur est donc importante. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une sonde vidéo permettant d'effectuer des prises de vue rapides et de bonne qualité des lobes à étudier. A cet effet, l'invention concerne une sonde vidéo, destinée à être insérée entre deux rangées de tubes verticaux d'un échangeur de chaleur, notamment du type générateur de vapeur, et à prendre appui contre une plaque horizontale de celui-ci, comportant une gaine à l'extrémité avant de laquelle est montée une tête équipée d'au moins un premier capteur vidéo, notamment de type CCD, ainsi que des moyens d'éclairage, caractérisée en ce que la tête présente, vue de l'avant, une forme générale rectangulaire de largeur adaptée à l'intervalle entre deux rangées de tubes, la tête s'étendant en outre sensiblement dans un plan longitudinal, orthogonal à la face avant de la tête, le premier capteur étant orienté selon un axe formant un angle avec le plan longitudinal de la tête. La sonde est, comme dans le cas de l'art antérieur, insérée entre deux rangées de tubes. La forme générale rectangulaire permet d'éviter la rotation de la sonde de sorte que celle-ci ne peut que coulisser le long des tubes. Le premier capteur est en outre orienté vers les ouvertures permettant le passage des tubes, plus particulièrement vers les lobes précités. Le positionnement de la sonde est ainsi facilité puisque l'opérateur ne doit réaliser qu'une seule étape de coulissement de la sonde afin de réaliser une nouvelle prise de vue. En outre, la rotation de la sonde est empêchée, cette dernière est guidée et positionnée de manière précise par rapport aux lobes à visualiser. Avantageusement, le premier capteur est orienté selon un axe formant avec la verticale un angle compris entre 5 et 10 , préférentiellement de l'ordre de 8 . Cet angle est calculé sur la base de la structure et des dimensions 10 habituelles des plaques des générateurs de vapeur. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'éclairage comportent au moins deux fibres optiques dont les extrémités sont orientées selon deux axes convergents. Préférentiellement, les fibres optiques sont disposées de part et 15 d'autre du capteur. Selon une possibilité de l'invention, la tête comporte un second capteur, au niveau de son extrémité avant. Le second capteur permet de pouvoir visualiser de manière simple l'avancement de la sonde entre les rangées de tubes. 20 Selon une première forme de réalisation, le second capteur est orienté vers l'avant et vers le bas. Une telle orientation du second capteur permet de visualiser le défilement de la plaque par rapport à la sonde. Selon une seconde forme de réalisation, le second capteur est 25 disposé selon un axe parallèle à l'axe longitudinal de la tête. Avantageusement, la tête comporte un troisième capteur, disposé selon un axe formant un angle avec le plan longitudinal de la tête et orienté du côté opposé à celui du premier capteur par rapport au plan médian longitudinal. Le premier et le troisième capteur permettent de visualiser, de part 30 et d'autre de la sonde, des lobes appartenant à deux rangées distinctes d'ouvertures et de tubes correspondants. Selon une caractéristique de l'invention, chaque paroi latérale longitudinale de la tête est équipée d'au moins une nervure longitudinale, destinée à former des points de contact de faible section avec les tubes. 35 Les forces de frottement sont alors réduites, celles-ci étant dépendantes de la surface de frottement ou de contact entre les parois latérales de la sonde et les tubes. De telles forces de frottement jouent un rôle important sur l'accessibilité des zones de la plaque éloignées du point d'engagement de la sonde. Il est à noter que, de manière habituelle, le diamètre d'une plaque d'un générateur de vapeur peut atteindre 4 mètres. Préférentiellement, la paroi inférieure de la tête comporte au moins un évidement dont le fond définit une zone en retrait de la paroi inférieure de la tête, au moins un des premier et troisième capteurs étant disposé au niveau de ladite zone en retrait. Le positionnement en retrait du capteur permet d'obtenir une meilleure prise de vue et un meilleur éclairage du lobe correspondant. Selon une possibilité de l'invention, la tête comporte, de l'avant vers l'arrière, un premier et un second modules, le premier module étant équipé du second capteur, le second module étant équipé du premier capteur, les deux modules étant reliés l'un à l'autre par des moyens élastiques assurant le maintien en alignement des deux modules. Avantageusement, la tête comporte un troisième module permettant le raccordement de la tête à la gaine de la sonde, disposé en aval du second module et relié à celui-ci par des moyens élastiques assurant le maintien en alignement des modules. Les moyens élastiques permettent d'assurer la flexibilité de la tête de manière à permettre le déplacement de la sonde le long de coudes ou d'autres éléments de guidage courbes. Les rnoyens élastiques doivent également assurer le maintien en alignement des différents modules afin de faciliter l'insertion de la sonde dans l'espace délimité entre les rangées de tubes. Un tel maintien est d'autant plus important que le centre des plaques comporte généralement une zone dépourvue d'ouvertures traversées par des tubes. Ainsi, lors de l'insertion de la sonde entre des rangées de tubes situées de part et d'autre d'une telle zone, la sonde se déplace de manière rectiligne malgré l'absence temporaire de tubes et vient s'insérer dans l'intervalle situé en regard de celui duquel elle est issue. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens élastiques sont constitués par un ressort hélicoïdal. Préférentiellement, les modules sont reliés deux à deux par une 35 gaine permettant le passage de câbles destinés au fonctionnement des capteurs et des moyens d'éclairage. Selon une possibilité de l'invention, les modules sont reliés deux à deux par un câble de renfort inextensible de longueur inférieure ou égale à la longueur de la gaine entre ces modules. Le câble de renfort permet de limiter l'écartement des modules les uns par rapport aux autres, de manière à éviter de rompre les gaines. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, deux formes d'exécution de cette sonde vidéo. Figure 1 est une vue de dessus d'une partie d'une plaque traversée par des tubes ; Figure 2 est une vue de face d'une première forme de réalisation de la sonde ; Figure 3 en est une vue de dessous ; Figure 4 en est une vue de l'avant ; Figure 5 en est une vue de l'arrière ; Figure 6 en est une vue en coupe VI-VI ; Figure 7 en est une vue en coupe VII-VII ; Figures 8 et 9 représentent l'insertion de la sonde entre deux rangées de tubes, respectivement en vue de dessus et de face; Figure 10 est une vue de face d'une seconde forme de réalisation de la sonde. Les figures 1 à 7 représentent une première forme de réalisation d'une sonde selon l'invention, destinée à être insérée entre deux rangées de tubes 3 verticaux d'un échangeur de chaleur, notamment du type générateur de vapeur, et à prendre appui contre une plaque 2 horizontale de celui-ci. La sonde comporte une gaine 5 à l'extrémité avant de laquelle est montée une tête 6 qui, vue de l'avant, présente une forme générale rectangulaire de largeur adaptée à l'intervalle entre deux rangées de tubes 1, la tête 6 s'étendant en outre sensiblement dans un plan longitudinal P. Comme cela est représenté aux figures 2 et 3, la paroi inférieure de la tête comporte un premier et un second évidements 7, 8, décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens longitudinal d'une distance d, le fond de chaque évidement 7, 8 définissant une zone en retrait 9, 10 de la paroi inférieure de la tête 6. La tête est équipée d'un premier et d'un second capteurs 11, 12 de type CCD, montés dans la tête 6 de manière à déboucher respectivement au niveau de la zone en retrait 10, 11 du premier et du second évidements 7, 8. Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe de la tête, respectivement selon les lignes VI-VI et VII-VII de la figure 2, la tête n'étant pas équipée des capteurs, seuls les logements de ceux-ci étant visibles. Comme cela est représenté à la figure 6, le premier capteur 11 est orienté selon un axe A formant un angle a compris entre 5 et 10 , préférentiellement de l'ordre de 8 , avec le plan longitudinal P de la tête 6. Le premier capteur 11 est ainsi orienté d'un premier côté de plan médian longitudinal P de la tête 6. Comme cela est représenté à la figure 7, le second capteur 12 est également orienté selon un axe B formant un angle a compris entre 5 et 10 , préférentiellement de l'ordre de 8 , avec le plan longitudinal P de la tête 6. Le second capteur 12 est orienté d'un second côté du plan médian longitudinal de la tête, opposé au premier côté. La tête est en outre équipée d'un troisième capteur 13, débouchant au niveau de la face avant de la tête selon l'axe longitudinal de celle-ci. Selon une variante de réalisation non représentée, le troisième 20 capteur 13 est orienté vers l'avant et vers le bas. Chaque capteur 11, 12, 13 est accompagné de moyens d'éclairage formés par deux fibres optiques 14 disposées débouchant au niveau de la zone en retrait 9, 10 correspondante, de part et d'autre du capteur 11, 12, 13 correspondant. 25 Les fibres optiques 14 sont orientées de manière à faire converger la lumière dans une zone qui, lors d'une observation, constitue la zone cible à visualiser. La tête 6 présente de plus, sur chaque paroi latérale 15, 16, deux nervures 17 s'étendant longitudinalement, décalées verticalement l'une par 30 rapport à l'autre. La tête 6 comporte de plus une gorge 18 permettant le câblage des différents capteurs 11, 12, 13 ainsi que la mise en place des fibres optiques 14. Comme cela est représenté à la figure 5, la gorge 18 débouche au niveau de la face arrière de la tête 6, en formant une ouverture de 35 raccordement 19 avec la gaine 5, et est recouverte par un couvercle de protection étanche non représenté. Les figures 8 et 9 représentent la sonde, et en particulier la tête 6 de celle-ci, en position insérée entre deux rangées de tubes 1 verticaux d'une plaque 2 horizontale d'un générateur de vapeur. Les éléments désignés à la figure 1 portent les mêmes références 5 aux figures 8 et 9. Comme cela apparaît notamment à la figure 9, la distance d séparant les deux évidements 9, 10, c'est-à-dire séparant les deux capteurs 11, 12, correspond à l'entraxe e entre deux tubes. L'orientation des premier et second capteurs 11, 12 permet de 10 visualiser des lobes 4 appartenant à une première et à une seconde rangées 20, 21 de tubes 1, adjacentes l'une par rapport à l'autre. En outre, la largeur de la tête 6 correspond sensiblement à l'intervalle i entre les rangées de tubes. Les rainures 17 forment des points de contacts limités avec les tubes 1. Un jeu de fonctionnement j est en outre prévu 15 entre les parois latérales 15, 16 de la tête et les tubes 1. Un tel jeu j permet le passage de la tête 6 dans le cas où la paroi externe des tubes 1 est recouverte par des dépôts. Une rangée de tubes 1 peut alors être inspectée rapidement, par simple coulissement pas à pas de la sonde le long de l'intervalle entre les deux 20 rangées correspondantes. La figure 10 représente une seconde forme de réalisation de l'invention dans laquelle les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références. La tête 6 comporte, de l'avant vers l'arrière, un premier et un 25 second modules 22, 23, le premier module 22 étant équipé du capteur 13, le second module 23 étant équipé du capteur 11. La tête comporte en outre un troisième module 24 permettant le raccordement de la tête 6 à la gaine 5 de la sonde. Les modules 22, 23, 24 sont reliés deux à deux par des ressorts 30 hélicoïdaux 25, 26 formant des moyens élastiques tout en assurant le maintien en alignement des modules les uns par rapport aux autres. Les modules 22, 23, 24 sont en outre reliés deux à deux par une gaine 27, 28 permettant le passage de câbles destinés au fonctionnement des capteurs 11, 13 et des moyens d'éclairage correspondants. 35 Afin d'éviter de rompre les gaines 27, 28 par un écartement accidentel trop important des modules 22, 23, 24 les uns par rapport aux autres, ces derniers sont reliés deux à deux par un câble de renfort inextensible 29 30 de longueur inférieure ou égale à la longueur de la gaine 27, 28 entre ces modules. Les câbles de renfort 29, 30 sont disposés à l'intérieur des ressorts 5 hélicoïdaux 25, 26. Les sondes décrites précédemment sont aptes à fonctionner avec différents types d'échangeur de chaleur, et notamment avec des générateurs de vapeur utilisés dans le domaine de l'industrie nucléaire. Dans ce cas, les sondes sont amenés à être immergés dans de 10 l'eau et doivent, par conséquent, remplir les exigence d'étanchéité requises. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce dispositif, décrites ci-dessus à titre d'exemples, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le nombre et la position des capteurs peuvent être modifiés afin de s'adapter aux 15 zones à visualiser. REVENDICATIONS 1. Sonde vidéo, destinée à être insérée entre deux rangées de tubes (1) verticaux d'un échangeur de chaleur, notamment du type générateur de vapeur, et à prendre appui contre une plaque (2) horizontale de celui-ci, comportant une gaine (5) à l'extrémité avant de laquelle est montée une tête (6) équipée d'au moins un premier capteur vidéo (11), notamment de type CCD, ainsi que des moyens d'éclairage (14), caractérisée en ce que la tête (6) présente, vue de l'avant, une forme générale rectangulaire de largeur adaptée à l'intervalle (i) entre deux rangées (20, 21) de tubes (1), la tête (6) s'étendant en outre sensiblement dans un plan longitudinal (P), orthogonal à la face avant de la tête (6), le premier capteur (11) étant orienté selon un axe (A) formant un angle (a) avec le plan longitudinal (P) de la tête (6). 2. Sonde vidéo selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier capteur (11) est orienté selon un axe (A) formant avec la verticale un angle (a) compris entre 5 et 10 , préférentiellement de l'ordre de 8 . 3. Sonde vidéo selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée 20 en ce que les moyens d'éclairage comportent au moins deux fibres optiques (14) dont les extrémités sont orientées selon deux axes convergents. 4. Sonde vidéo selon la revendication 3, caractérisée en ce que les fibres optiques (14) sont disposées de part et d'autre du capteur (11). 5. Sonde vidéo selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la tête (6) comporte un second capteur (13), au niveau de son extrémité avant. 30 6. Sonde vidéo selon la revendication 5, caractérisée en ce que le second capteur (13) est orienté vers l'avant et vers le bas. 7. Sonde vidéo selon la revendication 5, caractérisée en ce que le second capteur (13) est disposé selon un axe parallèle à l'axe longitudinal de la 35 tête (6). 25 8. Sonde vidéo selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la tête (6) comporte un troisième capteur (12), disposé selon un axe formant un angle avec le plan longitudinal (P) de la tête (6) et orienté du côté opposé à celui du premier capteur (11) par rapport au plan médian longitudinal (P). 9. Sonde vidéo selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque paroi latérale longitudinale (15, 16) de la tête (6) est équipée d'au moins une nervure longitudinale (17), destinée à former des points de 10 contact de faible section avec les tubes (1). 10. Sonde vidéo selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la paroi inférieure de la tête (6) comporte au moins un évidement (7, 8) dont le fond définit une zone en retrait (9, 10) de la paroi inférieure de la 15 tête (6), au moins un des premier et troisième capteurs (11, 12) étant disposé au niveau de ladite zone en retrait (8, 9). 11. Sonde vidéo selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que la tête (6) comporte, de l'avant vers l'arrière, un premier et un 20 second modules (22, 23), le premier module (22) étant équipé du second capteur (13), le second module (23) étant équipé du premier capteur (11), les deux modules (22, 23) étant reliés l'un à l'autre par des moyens élastiques (25) assurant le maintien en alignement des deux modules (22, 23). 25 12. Sonde vidéo selon la revendication 11, caractérisée en ce que la tête comporte un troisième module (24) permettant le raccordement de la tête (6) à la gaine (5) de la sonde, disposé en aval du second module (23) et relié à celui-ci par des moyens élastiques (26) assurant le maintien en alignement des modules (23, 24). 30 13. Sonde vidéo selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que les moyens élastiques sont constitués par un ressort hélicoïdal (25, 26). 35 14. Sonde vidéo selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que les modules (22, 23, 24) sont reliés deux à deux parune gaine (27, 28) permettant le passage de câbles destinés au fonctionnement des capteurs (11, 13) et des moyens d'éclairage (14). 15. Sonde vidéo selon la revendication 14, caractérisée en ce que les modules (22, 23, 24) sont reliés deux à deux par un câble (29, 30) de renfort inextensible de longueur inférieure ou égale à la longueur de la gaine (27, 28) entre ces modules (22, 23, 24).