Brevet FR3090111A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Support pour sonde à ultrasons. [0001] L'invention est relative au domaine de l'inspection de pièces mécaniques au moyen de mesures par une sonde à ultrasons. Une telle sonde à ultrasons comporte généralement une face plane prévue pour être placée en contact avec une surface de la pièce à inspecter. En fonctionnement, la sonde émet un faisceau ultrasonore qui est transmis dans la pièce. Lorsque ce faisceau arrive sur un bord de la pièce ou sur un défaut de la pièce tel qu'une crique, ce faisceau est réfléchi et au moins une partie du faisceau réfléchi est détectée par la sonde ultrasonore. La mesure de l'intervalle de temps entre l'émission du faisceau et la réception du faisceau réfléchi pemiet de caractériser la position du défaut dans la pièce. Parfois, du fait de la forme de la pièce, il peut être nécessaire d'inspecter des zones de la pièce qui ne sont pas situées en regard de la sonde, c'est-à-dire qui ne peuvent pas être atteintes par un faisceau émis de façon perpendiculaire à la surface de la pièce. Dans un tel cas, il est usuel d'utiliser un sabot comportant une première face prévue pour être placée contre une surface de la pièce à inspecter, et une deuxième face prévue pour être placée contre la face plane de la sonde à ultrasons. Ces deux faces du sabot forment entre elles un angle prédéterminé. Cela permet d'envoyer le faisceau ultrasonore dans la pièce à inspecter, incliné selon une direction non perpendiculaire à la surface de ladite pièce. Les opérateurs disposent généralement d'un ensemble de sabots ayant différents angles prédéterminés entre leur première face et leur deuxième face, pour permettre différents angles d'inclinaison du faisceau ultrasonore dans la pièce à inspecter. Ces différents angles prédéterminés sont par exemple espacés entre eux de 5 degrés. Lors de l'inspection d'une pièce, un opérateur peut ainsi être amené à utiliser successivement plusieurs sabots pour inspecter plusieurs zones de la pièce. A chaque fois, il doit fixer un sabot sous la pièce (généralement au moyen d'un ensemble de vis), faire l'inspection au moyen de la sonde équipée du sabot., enlever ce sabot, fixer un nouveau sabot sous la sonde, etc. Il en résulte un temps élevé de préparation de la sonde (mise en place et retrait des sabots) qu'il serait souhaitable de diminuer. De plus, étant donné que les angles des différents sabots sont prédéterminés, par exemple espacés de 5 degrés, dans certaines circonstances il peut être difficile pour un opérateur de trouver un sabot correspondant à une inspection qu'il souhaite réaliser. Exposé de l'invention [0002] La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution à ce problème. Elle concerne un support pour sonde à ultrasons comprenant un boîtier comportant au moins une face plane prévue pour être placée en contact avec une pièce mécanique lors de mesures dans ladite pièce mécanique au moyen de la sonde à ultrasons. Ce support 2 est remarquable en ce que : - le boîtier comporte une chambre creuse de forme cylindrique de base au moins semi-circulaire, cette chambre étant prévue pour recevoir un porte sonde et pour permettre une rotation dudit porte sonde autour d'un axe longitudinal de ladite chambre creuse ; - le porte sonde a une forme cylindrique, partiellement complémentaire de la forme cylindrique de la chambre creuse ; - le porte sonde comporte une interface prévue pour maintenir la sonde à ultrasons couplée mécaniquement audit porte sonde ; et - le support comporte un bain de couplant dans la chambre creuse du boîtier, entre une surface intérieure de ladite chambre creuse et une surface du porte sonde située en regard de ladite surface intérieure de la chambre creuse. [0003] Ainsi, le porte sonde étant mobile en rotation dans la chambre creuse du boîtier, l'angle d'inclinaison de la sonde par rapport à la pièce à inspecter peut facilement être réglé par un opérateur, cela sans nécessiter la mise en place de la sonde sur un nouveau support tel que l'un des sabots de l'art antérieur. De plus, l'angle d'inclinaison de la sonde par rapport à la pièce à inspecter peut être réglé de façon continue, ce qui facilite l'inspection de toutes les zones de la pièce à inspecter. [0004] Dans des modes particuliers de réalisation, pouvant être pris isolément ou en com- binaison : [0005] - le support comprend une molette solidaire du porte sonde, prévue pour permettre le réglage en rotation du porte sonde relativement au boîtier ; [0006] - ladite interface comprend une rainure du porte sonde, de forme complémentaire à une forme de la sonde à ultrasons ; [0007] - ladite interface comprend un ensemble de trous de fixation dans le porte sonde, prévus pour recevoir des vis de fixation de la sonde à ultrasons ; [0008] - le support comprend un système de freinage en rotation du porte sonde ; [0009] - le support comprend un dispositif de blocage pour bloquer en rotation la position du porte sonde relativement au boîtier ; [0010] - le support comprend au moins un dispositif brise ondes sur une partie du boîtier adjacente à ladite face plane ; [0011] - le porte sonde comporte une première partie et une deuxième partie, la première partie comprenant un logement prévu pour recevoir la deuxième partie, la deuxième partie comprenant une première surface prévue pour être placée en contact avec la sonde et une deuxième surface en contact avec le bain de couplant ; [0012] - la deuxième partie du porte sonde est réalisée dans un matériau permettant la transmission des ultrasons entre la première surface placée en contact avec la sonde et la deuxième surface en contact avec le bain de couplant. De façon particulière, ce matériau est du polyméthacrylate de méthyle. 3 Description des modes de réalisation [0013] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées. [fig.11 La figure 1 est une vue en perspective simplifiée d'un support pour sonde à ultrasons conforme à un mode de réalisation de l'invention. [fig.21 La figure 2 est une vue en coupe du support de la figure 1, selon un plan vertical A- A. [fig.3A1 La figure 3A illustre un premier exemple d'utilisation du support de sonde à ultrasons représenté sur les figures 1 et 2. [fig.3B] La figure 3B illustre un deuxième exemple d'utilisation du support de sonde à ultrasons représenté sur les figures 1 et 2. [fig.3C] La figure 3C illustre un troisième exemple d'utilisation du support de sonde à ultrasons représenté sur les figures 1 et 2. [fig.4] La figure 4 illustre un mode de réalisation d'un système de freinage en rotation du support illustré par les figures précédentes. [0014] Le support 10 pour sonde à ultrasons, tel que représenté suries figures 1 et comprend un boîtier 12. Cc boîtier comporte une face plane 22 prévue pour être placée en contact avec une pièce mécanique lors dc mesures dans ladite pièce mécanique au moyen de la sonde à ultrasons. Le boîtier 12 comporte une chambre creuse 24 de forme cylindrique de base au moins semi-circulaire, c'est-à-dire semi-circulaire comme représenté sur les figures, ou circulaire. Cette chambre 24 est prévue pour recevoir un porte sonde 14 et pour permettre une rotation dudit porte sonde autour d'un axe longitudinal L de la chambre creuse 24. Le porte sonde 14 a une forme cylindrique, partiellement complémentaire de la forme cylindrique de la chambre creuse. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, le porte sonde a une forme cylindrique de base circulaire, tronquée en partie supérieure par un plan horizontal. Le porte sonde 14 comporte une interface 16 prévue pour maintenir la sonde à ultrasons 30 couplée mécaniquement audit porte sonde. Dans l'exemple représenté sur les figures, cette interface 16 comprend une rainure du porte sonde, de forme complémentaire à une forme de la sonde à ultrasons 30. De façon alternative, ou en complément à cette rainure, l'interface 16 peut comprendre un ensemble de trous de fixation dans le porte sonde, prévus pour recevoir des vis de fixation de la sonde à ultrasons. Le support 10 comporte en outre un bain de couplant 20 dans la chambre creuse 24 du boîtier 12, entre une surface intérieure 121 de ladite chambre creuse et une surface 18i du porte sonde située en regard de ladite surface intérieure 12i de la chambre creuse 24. En utilisation, ce bain dc couplant permet d'assurer une bonne conduction des ultrasons entre la sonde à ultrasons 30 et une pièce mécanique 50 à inspecter, à travers le porte sonde 14, ledit bain de couplant 20 et une partie du boîtier 12 contigüe de la face plane 22 placée en contact avec la pièce mécanique à inspecter. [0015] Le porte sonde 14 étant mobile en rotation dans la chambre creuse 24 autour de l'axe longitudinal L de ladite chambre, en utilisation un utilisateur peut régler l'orientation, par rapport au boîtier 12, de l'ensemble formé par le porte sonde 14 et la sonde à ultrasons 30 placée sur celui-ci. Cela permet de régler l'angle d'incidence, par rapport à la pièce mécanique 50 à inspecter, d'un faisceau d'ultrasons US émis par la sonde à ultrasons 30. Les figures 3A, 3B et 3C représentent trois orientations différentes de la sonde à ultrasons 30. Dans l'exemple représenté sur la figure 3A, l'angle d'incidence du faisceau d'ultrasons US est tel que celui-ci est émis de façon perpendiculaire à la surface de la pièce 50 en contact avec la face plane 22. Dans d'autres exemples représentés sur les figures 3B et 3C, les angles d'incidence respectifs du faisceau d'ultrasons US sont tels que le faisceau d'ultrasons est incliné (de façon non perpendiculaire) par rapport à la surface de la pièce 50 en contact avec la face plane 22. [0016] De façon avantageuse, le support comprend une molette 36 solidaire du porte sonde 14, prévue pour permettre le réglage en rotation du porte sonde 14 relativement au boîtier 12. Cette molette permet ainsi de faciliter ledit réglage en rotation. [0017] Selon un mode de réalisation, le support 10 comprend un système 38 de freinage en rotation du porte sonde 14. Dans un exemple de réalisation illustré par la figure 4, le système de freinage 38 comprend un carter 52 logeant un disque 58, solidaire de la molette 36 et du porte sonde 14 par un axe 60. Le système de freinage comprend également un ensemble de patins de freinage 54 placés entre des bords du carter 52 et le disque 58. Chaque patin est relié à un bord du carter 52, par exemple au moyen de tiges ou de rails de guidage 56 le long desquels il peut coulisser. Au moins un ressort 55 est placé entre le bord du carter 52 et le patin 54 de façon à plaquer une surface du patin 54 contre le disque 58. Ainsi, les différents patins 54 sont maintenus plaqués contre le disque 58, ce qui a pour effet de freiner la rotation du disque 58. Lorsqu'un utilisateur souhaite régler l'orientation de la sonde à ultrasons 30 au moyen de la molette 36, cet utilisateur doit ainsi exercer un effort suffisant sur la molette pour vaincre les forces de freinage exercées par les patins 54 sur le disque 58 solidaire de la molette et du porte sonde. Cela permet d'éviter une rotation intempestive de la molette 36 lors du réglage. Cela permet aussi d'éviter la rotation du porte sonde et de la sonde à ultrasons sous l'effet de vibrations ou de petits efforts, tels que ceux qui pourraient être exercés par un câble de liaison de la sonde à ultrasons 30 au niveau d'une sortie de câble 32 de la sonde à ultrasons. [0018] De façon particulière, le support 10 comprend en outre un dispositif de blocage 42 pour bloquer en rotation la position du porte sonde 14 relativement au boîtier 12. Cc dispositif de blocage correspond par exemple à une vis 42 traversant le carter 52 du système de freinage 38 comme illustré sur la figure 4. En serrant cette vis, un utilisateur peut amener une extrémité de la vis en contact avec une face du disque 58 de façon à bloquer ce disque en rotation. Ainsi, après avoir réglé l'orientation de la sonde à ultrasons au moyen de la molette 36, l'utilisateur peut bloquer la rotation du porte sonde 14 au moyen dc la vis 42 afin d'empêcher un déréglage involontaire de ladite orientation. [0019] Dans un mode particulier de réalisation, comme représenté sur la figure 2, le porte sonde 14 comporte une première partie 15 et une deuxième partie 18, la première partie comprenant un logement 17 prévu pour recevoir la deuxième partie. La deuxième partie 18 comprend une première surface prévue pour être placée en contact avec la sonde et une deuxième surface 18i en contact avec le bain de couplant 20. La deuxième partie 18 est réalisée dans un matériau permettant la transmission des ultrasons entre la première surface placée en contact avec la sonde et la deuxième surface 18i en contact avec le bain de couplant. Ce matériau est par exemple du polyméthacrylate de méthyle, notamment commercialisé sous la marque Plexiglass®. [0020] De façon avantageuse, le support 10 comporte un couvercle 28 du boîtier 12, comme représenté sur la figure 2. Le couvercle est fixé au boîtier 12 par un ensemble de fixations 34. Ce couvercle comporte une ouverture (non représentée sur la figure) permettant le passage d'une sortie de câble 32 de la sonde à ultrasons 30 ou d'une extrémité de la sonde à ultrasons 30 selon les dimensions de ladite sonde à ultrasons. Pour des raisons de clarté, le couvercle 28 n'est pas représenté sur les autres figures. [0021] Dans un mode de réalisation, un joint torique 40 est placé dans une gorge du porte sonde 14, de façon à limiter le volume de la chambre creuse 24 contenant le bain de couplant 20. Dans l'exemple représenté sur les figures, ce joint torique a une forme rectangulaire. [0022] Dans un mode de réalisation, le boîtier 12 comporte un canal 46 permettant la mise en place et la vidange du bain de couplant dans la chambre creuse 24. Lors de la mise en place ou de la vidange du bain de couplant, un opérateur doit orienter le porte sonde 14 de façon à amener le joint torique 40 au-dessus (tel que représenté sur les figures) du canal 26. De façon avantageuse, l'extrémité extérieure du canal peut être fermée par un bouchon ou par une vis comportant un joint d'étanchéité. [0023] Dans un mode de réalisation, le support 10 comprend un dispositif brise ondes 48 sur 6 une partie du boîtier adjacente à la face plane 22. Ce dispositif brise ondes permet d'éviter des réflexions parasites, sur des faces latérales du boîtier 12 adjacentes à la face plane 22, d'un faisceau d'ultrasons réfléchi dans la pièce 50. Cela permet ainsi de garantir qu'un faisceau d'ultrasons réfléchi reçu par la sonde à ultrasons 30 provient directement d'une réflexion dans la pièce 50 du faisceau d'ultrasons émis par ladite sonde. 7