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CA 02545285 2006-05-08
ENSEMBLE BRACELET MOTORISÉ POUR DÉPLACER DES MODULES
PALPEURS AUTOUR D'UN TUYAU
CHAMP DE L'INVENTION
La présente invention porte sur un équipement d'inspection d'un tuyau et plus
particulièrement sur un ensemble bracelet pour déplacer des modules palpeurs
autour d'un tuyau, par exemple pour une détection ultrasonique de fissures
dans des
tuyaux employés dans des centrales nucléaires.
HISTORIQUE
La demande internationale publiée le 29 juillet 2004 sous le no WO 2004/063660
(Lavoie) divulgue un ensemble bracelet motorisé utilisé pour déplacer des
palpeurs le
long d'un tuyau. L'ensemble bracelet comporte un châssis s'installant autour
d'un
tuyau et un dispositif support tenant les palpeurs. Le châssis a des roues
pour
déplacer le châssis dans une direction axiale du tuyau. Un dispositif à
transmission
flexible reçoit un mouvement de rotation et le transmet à une boîte
d'engrenages
montée sur le châssis. La boîte d'engrenages redirige le mouvement de rotation
du
dispositif à transmission flexible vers les roues. Ce bracelet motorisé
facilite
l'inspection de l'épaisseur de tuyaux employés dans le nucléaire par rapport à
l'ensemble bracelet déplaçable manuellement divulgué dans la demande
internationale publiée le 20 décembre 2001 sous le no WO 0196808 (Lavoie).
Toutefois, cet ensemble bracelet motorisé n'est pas adapté pour la détection
de
fissures dans des tuyaux. Pour la détection de fissures, les palpeurs doivent
être
positionnés et déplacés en périphérie et dans une direction axiale du tuyau
tout en
étant maintenus à angle par rapport à la surface du tuyau.
Or, aucun des assemblages de bracelets connus dans l'art n'est capable de
réaliser
un tel positionnement et déplacement des modules palpeurs en périphérie du
tuyau.
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SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un ensemble bracelet pour
détecter
des fissures et d'autres types possibles de défauts dans un tuyau.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel ensemble
bracelet pour
détecter des fissures et d'autres défauts possibles près d'un changement
dimensionnel d'un tuyau.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel ensemble
bracelet, qui
est polyvalent et qui peut être utilisé pour d'autres types d'opérations sur
un tuyau.
Selon la présente invention, il est prévu un ensemble bracelet pour déplacer
des
modules palpeurs autour d'un tuyau, comprenant:
un châssis apte à être installé autour du tuyau, le châssis ayant une forme
circulaire et une paire de membres circulaires espacés l'un de l'autre;
des supports aptes à recevoir les modules palpeurs;
un arrangement coulissant monté de manière coulissante sur le châssis et
guidant un déplacement des supports en périphérie du tuyau, l'arrangement
coulissant comprenant des fixations espacées les unes des autres et recevant
les
supports en périphérie du tuyau, l'arrangement coulissant comprenant une
membre
coulissant auquel les supports sont fixés, et un membre guide s'étendant sur
les
châssis et recevant de manière coulissante le membre coulissant pour
coulissage le
long d'une section de coulissage prédéterminée du parcours périphérique, le
membre
guide étant fournit sur un des membres circulaires, le membre coulissant ayant
une
forme d'arceau et s'étendant entre les membres circulaires, un du membre guide
et
du membre coulissant ayant des rainures allongées s'étendant concentriquement
par
rapport au parcours périphérique, l'autre du membre guide et du membre
coulissant
ayant des tiges s'engageant dans les rainures;
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un premier moyen d'entraînement pour entraîner de façon contrôlée
l'arrangement coulissant et déplacer ainsi les supports en périphérie du tuyau
à des
positions d'opération voulues;
des moyens de poussée pour pousser les modules palpeurs contre le tuyau;
des arrangements de roues distribués autour du châssis et se projetant du
châssis pour engagement avec le tuyau et déplacement du châssis le long d'une
direction axiale du tuyau; et
un deuxième moyen d'entraînement pour entraîner de façon contrôlée les
roues en rotation et déplacer ainsi le châssis le long de la direction axiale
du tuyau à
une position d'opération voulue.
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Ces objets et avantages de l'invention et d'autres ressortiront à la lecture
de la
description détaillée et en référence aux dessins dans lesquels:
Figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble bracelet avec des modules
palpeurs intérieurs selon la présente invention.
Figure 2 est une vue en perspective d'un arrangement coulissant d'un ensemble
bracelet selon la présente invention.
Figure 3 est une vue en perspective d'un support pour les modules palpeurs
selon la
présente invention.
Figure 4 est une vue en perspective d'un arrangement à va-et-vient d'un
ensemble
bracelet selon la présente invention.
Figure 5 est une vue en perspective d'un autre ensemble bracelet avec des
modules
palpeurs extérieurs selon la présente invention.
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Figure 6 est une vue en perspective d'un arrangement coulissant d'un ensemble
bracelet du type montré à la Figure 5.
Figures 7, 8 et 9 sont des vues en perspective d'assemblages de supports pour
un
ensemble bracelet du type montré à la Figure 5.
Figure 10 est une vue schématique d'un faisceau ultrasonique voyageant dans
une
paroi du tuyau.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence aux Figures 1 et 2, il est illustré un ensemble bracelet 2 selon
la
présente invention, pour l'inspection ultrasonique de tuyaux, tels le tuyau 50
montré à
la Figure 10, utilisé par exemple dans une centrale nucléaire CANDU .
L'ensemble
bracelet 2 peut aussi être utilisé pour l'inspection d'autres types de tuyaux
qui sont
difficiles à atteindre ou pour tout autre tuyau où une inspection motorisée
est voulue.
L'ensemble bracelet peut être adapté pour des besoins d'inspection
spécifiques, tels
que l'inspection de soudures "graylock", l'inspection à 360 degrés de tuyaux,
etc.
L'ensemble bracelet 2 comporte un châssis 6 apte à être installé autour du
tuyau.
Le châssis 6 a une paire de membres circulaires 8, 10 espacés l'un de l'autre,
de
sorte que le châssis 6 présente une forme circulaire. La forme comme telle du
châssis 6 n'est pas critique, en autant qu'il prenne peu d'espace et
s'installe autour du
tuyau (au moins sur une partie majeure de son périmètre, à moins qu'une
fixation
spéciale soit utilisée pour maintenir le bracelet autour du tuyau). De
préférence, la
forme du châssis 6 s'adapte à la forme des tuyaux, particulièrement au niveau
d'une
section en coude du tuyau où le tuyau peut présenter une forme ovale.
Un arrangement coulissant 12 (mieux vu à la Figure 2) est monté sur le châssis
6
pour guider de manière coulissante des supports 16 le long d'un parcours
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périphérique 20 autour du tuyau. L'arrangement coulissant 12 a des fixations
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espacées l'une de l'autre et recevant les supports 16 en périphérie du tuyau.
Tel
qu'illustré, l'arrangement coulissant 12 comporte un membre coulissant 18
ayant une
paire de bras courbés 22, 24, de sorte que le membre coulissant 18 présente
une
forme d'arceau. Les bras courbés 22, 24 sont espacés l'un de l'autre et
s'étendent
entre les membres circulaires 8, 10 du châssis 6.
Des tiges 34 se projetant de chaque extrémité des bras courbés 22, 24
s'engagent
dans des rainures 36 s'étendant concentriquement par rapport au parcours
périphérique 20 sur des côtés opposées se faisant face des membres circulaires
8,
10. Les rainures 36 sont utilisées comme membre guide recevant le membre
coulissant 18 pour qu'il coulisse le long d'une section de coulissage
prédéterminée du
parcours périphérique 20. Une patin saillant (non illustrée) s'étendant
concentriquement par rapport au parcours périphérique 20 sur chacun des bras
courbés 22, 24 peut aussi être utilisé au lieu de tiges 24 pour engager les
rainures
36.
Il importe de mentionner que les tiges 34 peuvent plutôt être situées sur les
membres
circulaires 8, 10 et les rainures 36 peuvent être situées sur une longueur des
bras
courbés 22, 24.
Tel qu'illustré à la Figure 3, des modules palpeurs 26 sont supportés par une
paire de
bras 28, 30 reliés à un point de pivot commun, tel que formé par une tige de
raccord
allongée s'étendant transversalement entre les bras courbés 22, 24 et
procurant les
tiges 34.
En référence à nouveau à la Figure 2, bien que les tiges 34 sont commodément
des
extensions de la tige de raccord, elles pourraient être situées à des
positions
différentes sur la longueur des bras courbés 22, 24 si voulu.
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Tel qu'illustré aux Figures 1 et 2, un premier dispositif d'entraînement formé
d'un
pignon moteur 38 monté sur le châssis 6 et s'engageant avec une crémaillère
allongée 40 s'étendant sur une longueur du membre coulissant 18, entraîne de
façon
contrôlée l'arrangement coulissant 12 pour déplacer les supports 16 en
périphérie du
tuyau à des positions d'opération voulues. Ensemble, le pignon 38 et la
crémaillère
40 forment un engrenage à crémaillère opérable pour produire un mouvement de
va-
et-vient des modules palpeurs 26 le long du parcours périphérique 20.
En référence à nouveau à la Figure 3, les modules palpeurs 26 peuvent être
formés
de cales 42 et de transducteurs ultrasoniques 44 utilisés pour détecter des
fissures et
défauts dans le tuyau. Les transducteurs 44 sont montés sur les cales 42 à un
angle
prédéterminé par rapport à la surface périphérique du tuyau pour diriger les
faisceaux
ultrasoniques 48 des transducteurs 44 dans la paroi 50 du tuyau, tel
qu'illustré à la
Figure 10. Les cales 42 peuvent être arrangées pour diriger les faisceaux
ultrasoniques 48 dans d'autres angles dans la paroi 50 du tuyau. Les cales 42
ont
des surfaces inférieures 52 épousant une surface périphérique extérieure du
tuyau et
elles sont accrochées de manière pivotante à la paire de bras 28, 30.
En référence aux Figures 1 à 3, dans le cas illustré, il y a deux paires de
modules
palpeurs 26 reliés au membre coulissant 18 par le biais des supports 16
disposés à
chaque extrémité du membre coulissant 18. Chaque paire de modules palpeurs 26
est formée de deux ensembles cales et transducteurs ultrasoniques montés de
manière pivotante l'un près de l'autre sur la paire de bras 28, 30 des
supports 16. Les
deux ensembles sont montés selon une configuration de type dos à dos pour
diriger
leur faisceau respectif dans des directions opposées. Le pignon moteur 38
(montré à
la Figure 2) entraîne le membre coulissant 18 le long du parcours périphérique
20
pour couvrir la circonférence du tuyau.
Pour s'assurer que les modules palpeurs 26 restent en contact avec la surface
périphérique du tuyau, les cales 42 d'une même paire de modules palpeurs 26
sont
reliées ensemble par un élément à ressort de rappel 56 disposé à un niveau
plus bas
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que la tige de raccord, poussant ainsi les cales 42 contre la surface
périphérique du
tuyau.
En référence à la Figure 4, il est montré un ensemble bracelet 2 dans lequel
les
supports 16 sont en forme d'arrangements à va-et-vient guidés par
l'arrangement
coulissant 12 (illustré à la Figure 2) pour osciller le long du parcours
périphérique 20.
Dans le cas illustré, le premier dispositif d'entraînement possède des arbres
tournants
58 montés sur le châssis 6 et reliés ensembles, e.g. avec une courroie de
liaison (non
illustrée). Les supports 16 ont des extrémités dotées de tiges de raccord 60,
62 fixées
de manière pivotante aux arbres tournants 58. Les arbres tournants 58
produisent
des mouvements de va-et-vient des supports 16, tel que requis pour la
détection de
fissures.
En référence aux Figures 5 et 6, il est illustré un autre ensemble bracelet 2
selon la
présente invention, qui est particulièrement adapté pour l'inspection près
d'une
soudure ou autre changement dimensionnel dans le tuyau. Dans cet ensemble
bracelet 2, le membre coulissant 18 s'étend sur un membre guide 19 (illustré à
la
Figure 6) monté sur un côté avant du châssis 6 autour du tuyau. Le membre
coulissant 18 présente de préférence une forme d'arceau. Un support 16 est
monté à
chaque extrémité du membre coulissant 18 et s'étend en s'éloignant du côté
avant du
châssis 6. Les modules palpeurs 26 peuvent être disposés selon un angle de 180
degrés l'un par rapport à l'autre. Selon la configuration de l'arrangement
coulissant 12
(illustré à la Figure 2), le membre coulissant 18 peut tourner de 180 degrés
autour du
tuyau pour permettre aux modules palpeurs de couvrir toute la circonférence du
tuyau. Il importe de mentionner que les surfaces inférieures 52 (illustrées à
la Figure
3) des cales 42 (illustrées à la Figure 3) ont des contours épousant la
surface
périphérique du tuyau.
Tel que mentionné précédemment, l'ensemble bracelet illustré aux Figures 5 et
6
convient à une détection près d'une soudure puisque les modules palpeurs 26
sont
éloignés du châssis 6 et non entre le châssis 6, tel qu'illustré à la Figure
1. Les
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modules palpeurs 26 (illustrés à la Figure 3) peuvent ainsi être positionnés
plus près
de l'élément à inspecter.
Les supports 16 peuvent être montés à des positions différentes sur la
longueur du
membre coulissant 18. Des fixations de montage 60 peuvent être utilisées pour
fixer
les supports 16 aux surfaces accommodantes 62 s'étendant sur la longueur du
membre coulissant 18. Tel qu'illustré aux Figures 7 à 9, les surfaces
accommodantes
62 peuvent aussi se projeter d'un côté avant du membre coulissant 18. Les
fixations
de montage 60 peuvent être fixées aux surfaces accommodantes 62 par des vis ou
autres types d'attaches si voulu.
En référence aux Figures 7 à 9, différents types de supports peuvent être
utilisés
avec l'ensemble bracelet illustré aux Figures 5 et 6. Par exemple, ces
supports
peuvent comprendre une paire de bras 70 montés de manière pivotante aux
fixations
de montage 60. Les modules palpeurs 26 s'étendent entre la paire de bras 70.
Plutôt
que d'utiliser un élément à ressort de rappel 56 pour pousser les cales 42
contre la
surface du tuyau, des ressorts de torsion 72 s'étendent entre les fixations de
montage
60 et la paire de bras 70 pour maintenir les cales 42 contre la surface du
tuyau. Tel
qu'illustré, les supports 26 peuvent être adaptés pour diriger les faisceaux
ultrasoniques 48 dans des directions différentes dans la paroi 50 du tuyau
pour
détecter des fissures axiales et/ou circonférentielles. Bien entendu, tout
autre
combinaison appropriée de ces supports 16 peut aussi être utilisée.
Dans tous les ensembles bracelets 2 illustrés, le châssis 6 est doté
d'arrangements
de roues 90 distribués autour du châssis 6 et se projetant du châssis pour
engagement avec le tuyau et déplacement du châssis 6 le long d'une direction
axiale
du tuyau. Les arrangements de roues 90 peuvent être tels que ceux décrits dans
la
demande internationale WO 2004/063660 (Lavoie).
Un deuxième dispositif d'entraînement, tel qu'un dispositif à transmission
flexible 91,
tel qu'illustré à la Figure 1, entraîne les arrangements de roues 90 en
rotation pour
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déplacer le châssis 6 le long de la direction axiale du tuyau à une position
d'opération
voulue. Le dispositif à transmission flexible 91 peut recevoir un mouvement de
rotation et le transmettre à un dispositif à engrenages 92 monté sur le
châssis 6. Le
dispositif à engrenages 92 redirige le mouvement de rotation du dispositif à
transmission flexible vers les roues.
Les roues 90 peuvent être magnétisées pour assurer une bonne traction sur le
tuyau
et aider à maintenir l'ensemble bracelet 2 en position autour du tuyau en
présence de
couplant glissant.
Un des avantages du bracelet est qu'il peut être aisément installé et
désinstallé
autour des tuyaux.
Bien que des réalisations de l'invention aient été décrites ci-dessus et
illustrées dans
les dessins ci-joint, il doit être compris que l'invention ne se limite pas à
ces
réalisations précises et que divers changements et modifications peuvent y
être
apportés sans s'écarter de la portée et de l'essence de l'invention.
De plus, tel qu'illustré à la Figure 1, un dispositif de fermeture peut être
monté entre
les deux extrémités ouvertes 80, 82 du châssis 6 pour fermer l'ensemble
bracelet 2
autour du tuyau. Le dispositif de fermeture peut être formé d'une paire de
jambes 84,
86 connectées respectivement de manière pivotante aux extrémités ouvertes 80,
82
du châssis 6, et formant des extensions complémentaires du châssis 6. Bien que
non
illustré à la Figure 1, les jambes 84, 86 peuvent aussi être connectées l'une
à l'autre
par un élément à ressort ou tout autre attache appropriée. Le dispositif de
fermeture
peut être manoeuvré manuellement et est de préférence simple à manoeuvrer,
nécessitant ainsi très peu de manipulations de la part d'un opérateur.
D'autres
dispositifs de fermeture, tels ceux illustrés aux Figures 4 et 5, peuvent être
utilisés à
la place. Aussi, l'ensemble bracelet pourrait être fait de matériau flexible
de sorte
qu'aucun dispositif de fermeture ne soit nécessaire.
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Également, au lieu d'un ensemble cale et transducteur électronique, les
modules
palpeurs peuvent être formés d'outils ou dispositifs non palpeurs, tels un
outil abrasif
utilisé pour traiter la surface du tuyau. L'expression "module palpeur" a été
utilisé ici
pour simplifier. Mais elle devrait être interprétée comme incluant des modules
non
palpeurs tel que mentionné ci-dessus.
La configuration compacte de l'ensemble bracelet 2 lui permet d'être utilisé
dans des
espaces confinés.
