Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02418245 2003-01-28
DÉTECTEUR DE BRIS POUR GOUPILLE DE CISAILLEMENT
CHAMP DE L'INVENTION
L'invention porte en général sur un détecteur de bris
pour goupille de cisaillement.
HISTORIQUE
Dans un système de vannage d'une turbine
hydroélectrique, les directrices sont orientées au moyen d'un
mécanisme à bras articulés. Les articulations des bras sont
maintenues par des goupilles de cisaillement destinées à
céder lorsqu'un effort anormal est appliqué sur une
directrice. Une telle situation peut survenir si, par
exemple, une directrice coince un billot de bois ou une roche
lors de la fermeture. En cassant, la goupille protège la
directrice et tout le mécanisme de vannage qui y est relié
contre des bris plus important. Chaque goupille de
cisaillement agit en quelque sorte comme un fusible mécan:ique
qui protège le mécanisme de vannage. Il est nécessaire de
détecter le plus rapidement possible la rupture d'une
goupille et d'identifier la cioupille défectueuse pour
rétablir le bon fonctionnenlent du. système de vannage. A cet
effet, on a pensé à insérer dans chaque goupille un détecteur
de bris ou de rupture.
Les détecteurs actuels sont normalement constitués d'un
fil inséré dans un trou pratiqué au centre d'une goupille. Le
trou est rempli d'époxy pour maintenir le fil en place.
Chaque détecteur est relié en série aux autres jusqu'à un
point d'alarme commun alimenté habituellement à moins de
100 Vca.
Lorsqu'une goupille casse, le fil est coupé et la perte
d'alimentation déclenche une alarme. Les détecteurs étant
reliés en série, il n'est pas possible de déterminer quelle
goupille est en défaut.
1
CA 02418245 2003-01-28
Par leur situation., les fils reliant chaque détecteurs
sont parfois accrochés et débranchés. Afin de limiter les
réparations, chaque détecteur est de préférence muni de
connecteurs rapides. Si un câble se brise, seule la partie
brisée est changée. Des systèmes de protection mécanique sont
aussi ajoutés sur chaque goupille pour protéger les
connecteurs rapides contre un bris par accrochage. Malgré
tout, il advient certains bris mécarriques nécessitant le
remplacement des câbles. De plus, les goupilles baignent
souvent dans l'eau, l'huile et la graisse. A la longue, ces
conditions finissent par attaquer les câbles et les
connecteurs.
Il y a souvent des mises à la terre et la détection est
ardue étant donné que le système est relié en série, en point
flottant. Puisque les fils sont fixés dans l'époxy, il faut
alors retirer la goupille au complet, la nettoyer de son
époxy et réinstaller un nouveau détecteur. Devant l'ampleur
du travail à faire, il devient plus simple de changer la
goupille par une neuve, ce qui entraîne des coûts plus
élevés. Dans le cas où les interconnexions entre détecteurs
vont du dessous d'une goupille au dessus d'une autre, il peut
s'avérer difficile d'ôter la partie d'un câble brisé pendant
sous une goupille.
SOMMAIRE
Un objet de la préserite invention est de proposer un
détecteur de bris pour goupil]e de cisaillement qui facilite
la détection d'une goupille en défaut.
Un autre objet de la présente invention est de proposer
un tel détecteur de bris qui se remplace facilement sans
devoir nécessairement changer la goupille si elle est encore
bonne.
2
CA 02418245 2008-01-09
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel détecteur qui
est
plus résistant à l'eau, l'huile et la graisse que les détecteurs actuels.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel détecteur qui
est
facilement adaptable à tout genre d'installation.
Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un détecteur de bris
pour une goupille de cisaillement ayant un trou central, comprenant:
un élément électriquement conducteur formant une boucle allongée s'étendant
sur une longueur du trou de la goupille et ayant des bouts supérieurs
définissant des
surfaces de contact l'un près de l'autre;
un élément électriquement isolant s'étendant dans la boucle;
des câbles d'alimentation connectés respectivement aux surfaces de contact et
dotés de connecteurs;
un moyen électriquement isolant pour supporter de manière amovible les
éléments du détecteur dans le trou de la goupille; et
un circuit d'identification ayant un voyant lumineux connecté entre les
surfaces
de contact, le voyant lumineux faisant saillie à une extrémité supérieure du
moyen
pour supporter.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un système de
détection de bris de goupilles de cisaillement ayant des trous centraux
respectifs,
comprenant:
un nombre de détecteurs ayant chacun:
un élément électriquement conducteur formant une boucle allongée
s'étendant sur une longueur du trou de la goupille et ayant des bouts
supérieurs définissant des surfaces de contact l'un près de l'autre;
un élément électriquement isolant s'étendant dans la boucle;
des câbles d'alimentation connectés respectivement aux surfaces de
contact et dotés de connecteurs;
un moyen électriquement isolant pour supporter de manière amovible
les éléments du détecteur dans le trou de la goupille; et
un circuit d'identification ayant un voyant lumineux connecté entre les
surfaces de contact, le voyant lumineux faisant saillie à une extrémité
3
CA 02418245 2008-01-09
supérieure du moyen pour supporter;
les détecteurs étant connectés en série les uns aux autres par leurs
connecteurs, les détecteurs étant respectivement installés dans les trous des
goupilles;
une source d'alimentation connectée en série avec les détecteurs; et
un témoin connecté entre la source et les détecteurs, réagissant à une rupture
de l'élément conducteur d'un des détecteurs provoquée par un bris de la
goupille
correspondante.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un détecteur de
bris pour une goupille de cisaillement ayant un trou central, comprenant:
un élément électriquement conducteur formant une boucle allongée s'étendant
sur une longueur du trou de la goupille et ayant des bouts supérieurs
définissant des
surfaces de contact l'un près de l'autre;
un élément électriquement isolant s'étendant dans la boucle;
des câbles d'alimentation connectés respectivement aux surfaces de contact et
dotés de connecteurs; et
un moyen électriquement isolant pour supporter de manière amovible les
éléments du détecteur dans le trou de la goupille,
dans lequel le moyen pour supporter comprend un tube s'insérant dans le trou
de la goupille, les éléments du détecteur s'étendant dans le tube, et dans
lequel un
matériau isolant est injecté dans le tube.
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Une description détaillée des réalisations préférées de l'invention sera
donnée
ci-après en référence avec les dessins suivants, dans lesquels les mêmes
numéros
font référence à des éléments identiques ou similaires:
Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un détecteur de bris selon
la présente invention.
Figure 2 est une vue schématique en élévation d'une goupille de cisaillement
dotée d'un détecteur de bris selon la présente invention.
3a
CA 02418245 2008-01-09
Figure 3 est une vue schématique en élévation d'un circuit imprimé d'un
détecteur de bris selon la présente invention.
3b
CA 02418245 2003-01-28
Figure 4 est un diagramme schématique d'un circuit
composé de plusieurs détecteurs de bris selon la présente
invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la figure 1, le détecteur de bris de
goupille selon la présente invention comprend un tube 2 dans
lequel s'insère un circuit imprimé 4. Le tube peut être fait
en Plexiglas (nom déposé), eri Bakelite (marque de commerce)
ou tout autre matériau plastique ou autre apte à supporter
les conditions de travail du détecteur.
En référence à la Figure 3, le circuit imprimé 4
comporte une bande conductrice 6 e.g. de cuivre de chaque
côté d'une bande isolante 8 centrale. La bande conductrice 6
a des extrémités supérieures formant des bornes de connexion
10, 12 sur chaque côté de la bande isolante 8.
En référence à nouveau à la Figure 1, les bornes de
connexion 10, 12 sont connecté à des câbles 14, 16 respectifs
dotés de connecteurs femelle et mâle 18, 20 permettant la
connexion série du détecteur de bris avec d'autres détecteurs
similaires jusqu'à une source d'alimentation 28 tel
qu'illustré à la Figure 4. Un circuit d'identification
composé d'une résistance 22 en série avec une diode
électroluminescente 24 est connecté entre les deux bornes 10,
12 du circuit imprimé 4. Le circuit d'identification est en
parallèle avec la bande conductrice 6 du circuit imprimé 4.
Ainsi, en temps normal, le courant alimentant le détecteur de
bris passe par la bande conductrice 6 du circuit imprimé 4 et
la diode électroluminescente 24 reste éteinte. Advenant une
coupure de la bande conductrice 6 provoquant une ouverture de
circuit, le courant passe alors par le circuit
d'identification et la diode électroluminescente 24 s'allume.
4
CA 02418245 2003-01-28
Une résine ou tout autre matériau isolant sera de
préférence injecté dans le tube 2 afin de consolider et
stabiliser le circuit imprimé 4 et le tube 2 ensembles.
Pour faciliter l'assemblage des pièces, le tube 2 pourra
être doté d'un bouchon 26 pouvant être collé à l'extrémité
supérieure du tube 2, le bouchon ayant une ouverture au
sommet pour le passage des câbles 14 et 16 et de la diode
électroluminescente 24.
En référence à la Figure 2, le détecteur de bris selon
la présente invention s'insère au centre d'une goupille de
cisaillement 30. La goupille de cisaillement 30 présente une
zone de faiblesse 32 davantage susceptible aux efforts de
cisaillement. Le diamètre au fond de la zone 32 pourra être
déterminé en fonction des charges de rupture respectives des
types de goupille et des tests d'échantillons en atelier.
En référence à la Figure 4, tous les détecteurs de bris
34 d'un groupe sont reliés eritre eux et de préférence à un
témoin 36 d'un panneau d'alarme (rion illustré). Lorsqu'il y a
bris d'une goupille, tel que représenté par l'ouverture de
circuit 38, le voyant du détecteur en cause et le témoin 36
du panneau d'alarme s'allument. Le repérage de la goupille en
défaut est alors facile et rapide.
Bien que des réalisations de l'invention aient été
illustrées dans les dessins ci-joints et décrites ci-dessus,
il apparaîtra évident pour les personnes versées dans l'art
que des changements et des modifications peuvent être
apportés à ces réalisations sans s'écarter de l'essence de
l'invention. Par exemple, le circuit imprimé 4 peut être
remplacé par un simple fil conducteur (non illustré) formant
une boucle sur la longueur du ~ube 2. Dans le cas d'un
circuit imprimé, on pourra facilement changer sa longueur en
le coupant à la longueur voulue et en soudant les sections
alors séparées de la bande conductrice ensemble au bout coupé
du circuit imprimé. Le tube pourra également être coupé à la
5
CA 02418245 2003-01-28
longueur voulue. Le diamètre du tube, son épaisseur et sa
composition matérielle pourront être choisis ou adaptés en
fonction des dimensions de la goupille et des paramètres de
cisaillement voulus. Tout autre type approprié de témoin
lumineux et de circuit correspondant peuvent être utilisés à
la place d'une diode électroluminescente. Selon les
conditions d'utilisation du détecteur de bris, le tube
pourrait être remplacé par des simples bagues (non
illustrées) espacées. Des bagues d'adaptation peuvent
également être ajoutées à un tube si le diamètre extérieur du
tube est trop petit pour le trou d'une goupille.
6
