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"Perfectionnements aux procédés et appareils pour déceler des-pailles ou défauts dans des corps aimantables".
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour déceler des pailles ou défauts dans des corps aimantables .
On sait depuis de nombreuses années que des corps magnétiques peuvent être essayés, au point de vue des pailles ou défauts qu'ils peuvent présen- ter, par des procédés utilisant les changements qui se manifestent dans la perméabilité du corps dans le voisinage de ces pailles ou défauts .
Toutefois, la perméabilité d'un corps est
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influencée par d'autres facteurs que des pailles ou défauts, et, par conséquente les résultats obtenus par des procédés connus d'essai magnétique sont peu sûrs et ne peuvent faire l'objet d'une interprétation exacte. Ceci est dû, non pas au manque de corrélation entre les propriétés magnétiques et les propriétés mécaniques, mais au fait que le décèlement des défauts a invariablement été tenté en présence du champ d'ex- citation, de sorte que certaines variables qui influen- cent considérablement le résultat final étaient inévitablement présentes.
Par exemple, des variations dans le champ d'excitation, de légers changements dans l'entrefer compris entre l'électro-aimant et le corps essayé, de légères différences dans la dureté et la réluctan- ce de différentes parties et l'éprouvette étaient la cause de beaucoup des difficultés rencontrées dans le procédé d'essai magnétique tel qu'on a tenté de le réaliser jusqu'ici.
La présence invention a pour objet un procédé et un appareil pour déceler des pailles ou défauts dans des corps aimantables, procédé et appa- reil dans lesquels ces sources d'incertitude ont été entièrement éliminées.
L'invention a traitai un procédé pour déceler des pailles ou défauts dans des corps aimanta'6les; ce procédé consistant créer à travers une partie du corps à essayer un flux magnétique d'excitation. à faire cesser ce flux, et à explorer ensuite l'espace autour de la dite partie de ce corps par des moyens
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destinés à déceler les traces de magnétisme résiduel.
De préférence, le flux d'excitation est d'une intensité suffisante pour supprimer les caractéristi- ques spéciales de toutes conditions magnétiques exism tant à l'intérieur de ce corps.
Le flux d'excitation peut être progressive- ment créé dans des parties limitées du corps aimanta- bles, parties qui., après que le flux d'excitation s'est propagé, sont alors progressivement essayées par les moyens destinés à décéler des traces de magné- tisme résiduel.
En outre, le flux d'excitation peut être créé dans le corps aimantable dans un sens tel que les faces d'une fissure existant dans ce corps seront polarisées, fissure dont l'emplacement est alors déter- miné par le décèlement des traces de magnétisme rési- duel existant dans le corps en ce point par suite de la polarité opposée induite dans les faces opposées par le flux d'excitation.
Les moyens de détection peuvent être établis pour déterminer l'emplacement de traces de magnétisme résiduel ayant une composante de flux parallèle au sens du flux d'excitation.
En omtre, la détection des traces de magné- tisme résiduel dans la dite partie du corps aimantable peut résulter du déplacement des moyens de détection par rapport au champ du magnétisme résiduel dans cette partie du corps aimantable.
Ainsi,, pour l'essai d'une voie ferrée, les moyens de détection peuvent être montés sur une voitu.
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re à l'arrière et en dehors du champ d'action de moyens portés par la dite voiture pour créer un flux magnétique unidirectionnel à travers une partie li- mitée de la voie.
De nombreux types de moyens de détection peu. vent être utilisés dans le procédé faisant l'objet de la présente invention,
Dans le dessin annexé : 'La fig. I est une vue de coté schématique d'une voiture d'essais ainsi qu'une forme de construc- tion d'un appareil pour la mise en oeuvre de l'inven- tion.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale faite par la pièce de support du patin de détection, la coupe étant faite suivant la ligne 2-2 de la fig.3.
La fig. 3 est une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en plan d'un dispositif de détection utilisant deux bobines détectrices dis- posées longitudinalement et connectées en opposition, le couvercle étant arraché pour montrer les bobines,
La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale faite suivant la ligne 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 6-6 de la fig: 4.
La fige 7 est une vue perspective du noyau pour une des bobines montrées figs. 4 et 5
La fig. 8 est une vue perspective schématique montrant une forme de réalisation de l'invention.
La fige 9 est une vue qui sera utilisée pour
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expliquer la théorie à laquelle on attribue les ré- sultats avantageux pouvant être obtenus par le pré- sent procédé.
La fig. 10 montre les conditions magnétiques à l'endroit d'un rail fendu:
La fig. II est une vue en coupe faite suivant la ligne Il-Il de la fig. 9, montrant un peu plus en détail les conditions magnétiques à l'endroit d'une fissure transversale, et indiquant plusieurs disposi- tions possibles pour la mise en place du dispositif détecteur.
La fige 12 est une vue schématique montrant- comment on peut faire passer un courant électrique longitudinalement à travers le corps essayé pour créer le champ magnétique,, cette disposition étant particulièrement avantageuse pour déterminer l'emplace- ment de champignons de rail fendus verticalement:
La fige 13 est une vue en coupe faite suivant la ligne 13-13 de la fig: 12.
La fig. 14 montre le type de bobine qui con- vient le mieux pour décéler des fissures du genre représenté fige, 12 et 13.
La fig. 15 montre un autre procédé qui con- vient particulièrement bien pour déterminer l'empla* cément de champignons de rail fendus. la fig. 16 est une vue en coupe faite sui- vant la ligne 16-16 de la fige 15.
La fig. 17 montre une disposition dans la- quelle on fait passer un courant transversalement à travers le champignon d'un rail, et dans laquelle on
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utilise une bobine longitudinale d'exploration pour déterminer l'emplacement de la fissure.
La fig. 18 est une vue en coupe faite sui- vant la ligne 18-18 de la fige 17.
La fig. 19 est une vue en coupe faite par la fissure représentée fig: 17 et indiquant la répartition du flux:
La fig. 20 est une vue en bout de la bobine détectrice représentée fig. 17.
La fig. 21 montre une disposition qui convient particulièrement bien pour déterminer l'emplacement de fissures multiples.
La figé 22 est une vue en coupe faite suivant la ligne 22-22 de la fig. 21.
La fig. 23 montre la répartition probable du flux dans la région d'une fissure multiple.
La fige 24 est une vue en coupe faite suivant la ligne 24-24 de la fig. 21.
La fig. 25 est une vue montrant comment des bobines transversales, lorsqu'elles sont utilisées par paires, sont de préférence connectées ensemble.
La fig. 26 montre comment des bobines longi- tudinales, lorsqu'elles sont utilisées par paires, sont de préférence connectées ensemble.
La fige 27 est une vue en coupe faite suivant la ligne 27-27 de la fig. I.
La fig. 28 est une vue en coupe faite suivant la ligne 28-28 de la fig. I.
La fig. 29 montre comment deux voitures peu- vent être utilisées pour essayer une voie ferrée, une
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des dites voitures portant l'appareillage pour engen- drer le champ magnétique dans les rails et l'autre portant l'équipement de détection.
Les figs. 30 à 38 inclusivement montrent d'autres formes d'appareil de détection qui peuvent être employées avec le procédé faisant l'objet de l'invention.
La fig. 39 est un schéma qui sera employé pour expliquer l'appareil de détection représenté Fig. 38.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, un grand électro-aimant envoie un flux magnétique unidirectionnel à travers une partie du corps essayé, et ce dernier est alors exploré pour décéler des traces de magnétisme résiduel par un moyen de détection affectant la forme d'une bobine d'indue.. tion convenablement connectée à des appareils d'ampli- fication et d'enregistrement.
Cette forme de réalisation de l'invention est représentée quelque peu schématiquement figs. I à 6 inclusivement et sera tout d'abord décrite.
Le mécanisme à décéler les fissures ou dé- fauts est monté sur une voiture de détection, indiquée en 50, comprenant un châssis 51 monté sur des essieux à roues 52 et 53 et supportant une carrosserie 54, dont l'extrémité antérieure est destinée à recevoir l'équipement nécessaire pour actionner la dite voiture l'extrémité postérieure étant réservée pour un appareil qui est utilisé en combinaison avec le mécanisme de détection des fissures ou défauts.
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La dite voiture estde préférence actionnée par un moteur à combustion interne 55, commandé par un régulateur et qui transmet la force motrice, par l'intermédiaire d'un embrayage et d'une transmission 56, d'un arbre de commande 57, d'une boite de vites- ses 58 et de courroies ou chaines 59, aux essieux 52 et 53 de la voiture.
Le levier 60 constitue un moyen de manoeuvre de l'embrayage et de la transmission 56, cette derniè- re comprenant un mécanisme de marche arrière pour assu- rer la marche arrière de la voiture.
La vitesse du moteur 55 et la première vites- se de la transmission 56 sont telles que la voiture peut être propulsée en marche avant à une vitesse constante prédéterminée, par exemple huit kilomètres à l'heure, pour effectuer les essais:
Entre les essieux 52 et 53 est monté un cha- riot 61 destiné à supporter un électro-aimant assez grand 62 consistant en un noyau en fer 63 et des bo- bines 64 qui sont excitées par une génératrice ( de préférence une génératrice de courant continu 110 volts, 2 k.w.), actionnée par un moyen convenable, tel par exemple qu'un arbre 66 combiné avec la transmis- sion 56.
Un embrayage 67, actionné par un levier 68, permet que la génératrice soit débrayée de son disposi- tif de commande lorsqu'on le désire.
La source de force motrice pour actionner la voiture et pour entraîner la génératrice 65 est telle- ment une question de choix qu'une description
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plus détaillée est jugée inutile:
Le chariot 61 est pourvu de roues à boudin 70 destinées à rouler sur la voie 71, les boudinés des roues étant en prise avec le coté intérieur des rails. lorsque la voiture n'est pas utilisée pour la détection, il est désirable de soulever le chariot 61 du rail, et ceci est effectué en montant le dit cha- riot dans des guides 72 à section en U, qui sont diri- gés vers le bas à partir du chassis 51 de la voiture.
Le chariot 61 est soulevé par un piston 73, actionné par de l'air comprimé et relié, par des câ- bles 74 au chariot 61.
Il est prévu un dispositif de liaison à cour- se morte 75 (fig. 27) entre le chariot 61 et les bras 76 qui se déplacent dans les guides 72, de façon que. lorsque le chariot est soulevé par les câbles 74, il se déplace vers les guides 72.
Cette disposition a pour but de soulever le chariot de telle manière que les boudins des roues 70 viennent toujours en prise avec le côté intérieur du rail au lieu de rouler sur ce dernier.
Des ressorts de traction 77. fixés, à une extrémité , au chariot 61 et à l'autre extrémité., à des pattes 78, maintiennent les boudins des roues con- tre le côté intérieur du rail lorsque le chariot a été abaissé, l'angle que fait chaque ressort, et sa ten- sion étant tels que le ressort entre en jeu seulement après que la chariot a atteint sa position active;
Le dispositif de détection, désigné dans son ensemble par le nombre de référence 80, est monté
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au-dessous de l'extrémité postérieure de la voitures et, comme le chariot 61, il est destiné à être soule- vêdu rail lorsque l'appareil de détection des fissu- res ou défauts ne fonctionne pas;
Le dispositif de détection est monté à pivot dans des bras 81 dirigés vers le bas à partir du chassis de la voiture, la liaison entre le trolley de détection 82 et les dits bras étant réalisée par des bielles 83 présentant des rainures-cames 84 destinées à recevoir librement des boulons 85, comme représenté plus clairement figs. I et 28.
Le trolley 82 est de préférence en laiton, et il est pourvu d'un patin interchangeable 86 en acier au manganèse (Figs 2 et 3 ).
Le corps 87 du trolley présente un rebord 88 qui surplombe le côté intérieur du rail et détermine la position du sabot de détection par rapport au champignon du rail:
La partie centrale du trolley 82 est évidée pour recevoir le sabot de détection 89 (fig. 2) qui peut être supporte par le trolley au moyen de boulons 90 qui passent librement à travers des fentes 91 ménagées dans des parois en porte-à-faux 92 du trolley
Des écrous 93, vissés sur les extrémités saillantes des boulons 90, coopèrent avec des ressorts 94 interposés entre les parois 92 et le sabot de dé. tection 89 pour supporter ce dernier dans la position voulue au-dessus du champignon du rail;
Ce mode de montage particulier a l'avantage qu'il permet au sabot de détection de se régler à la
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fois verticalement et latéralement par rapport au champignon du rail:
Lorsque le dispositif de détection consiste en un moyen inductif,, il est préférable d'utiliser deux bobines 95 et 96, disposées longitudinalement, placées bout à bout et connectées en opposition (c'est-à-dire de façon que tout flux longitudinal, ou composante de flux qui agit simultanément sur les deux bobines produira des forces électromotrices quisbppo- sent l'une à l'autre et par conséquent, s'équili- brent) .
Chaque bobine est montée sur un noyau 97 en forme d'H (Fig.7), dont les quatre branches sont pour- vues de pieds 98 dirigés vers le bas.
Les noyaux sont de préférence feuilletés, comme représenté plus clairement fig. 7, afin de mieux conduire les composantes longitudinales de flux à travers les bobines. les bobines et leurs noyaux sont montés dans des évidements 99 pratiqués dans le sabot de détec- tion, ce dernier étant de préférence en Bakélite, ou autre matière isolante, et comprenant une base 100 et un dessus 101, celui-ci étant fixé d'une manière amo- vible à la base 100 par des vis à tête noyée 102.
La cloison 103 disposée entre les évidements reçoit des bornes 104, comme représenté plus claire- ment figs 4 et 5, auxquelles sont reliées les bornes des bobines 95 et 96.
Des conducteurs appropriés relient les bor- nes 104 à un appareil amplificateur avantageusement
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monté dans un compartiment 105 à l'arrière de la voiture.
Le trolley 82 est soulevé dans sa position inactive par un câble 106 fixé, à une extrémité, au trolley,, et, à l'autre extrémité, au piston 73.
Lorsque le trolley est soulever la rainure- came 84 oblige le trolley à se déplacer vers la droi- te (fig. 28), de façon que, lorsqu'il est ensuite abaissée le rebord 88 tombera sucement sur le côté intérieur du rail.
Des ressorts de compression 107, relativement légers, s'étendent entre les bras 81 et le trolley 82 l'angle et la force de ces ressorts étant tels que, lorsque le trolley a été abaissé dans sa position ac- tive, les ressorts appliqueront le rebord 88 du trol- ley contre le côté intérieur du rail.
Sur les figs 6 à II inclusivement, on a assa- yé d'expliquer la théorie que l'on croit être la base de la présente invention, bien que dans cette spécification, toutes les discussions théoriques doi- vent être interprétées comme ne définissant pas un mode de fonctionnement, mais comme étant simplement une explication possible de certains phénomènes phy- siques, électriques ,ou magnétiques qui se manifes- tent.
On se reportera maintenant à la fig. 9 pour voir ce qui se produit lorsqu'un électro-aimant dieu posé longitudinalement passe au-dessus d'une fissure transversale et est suivi par une bobine d'induction disposée longitudinalement.
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En supposant que l'électro 110 représenté fig. 9 soit excité sensiblement au point de satura- tion par un flux unidirectionnel, on peut supposer que le flux se déplacera à travers le rail quelque peu de la manière indiquée par les lignes de flux III.
Si, pendant que l'électro est déplacé le long du rail, il passe au-dessus d'une fissure trans- versale, telle que celle indiquée en II2, le flux longitudinal obligera une face de la fissure à devenir un pôle Nord, et l'autre face un pôle Sud, et le phé- nomène remarquable qui se produit est que cette condi- tion persiste même après que l'électro-aimant 110 s'est déplacé au delà de la fissure.
Ce magnétisme résiduel se manifeste sur l'extérieur du rail par des lignes de flux s'étendant en dehors du champignon du rail, quelque peu comme indiqué par les lignes de flux 113.
Ces lignes de flux s'étendant essentielle- ment dans des plans qui comprennent la ligne centrale du rail et, par conséquent, lorsqu'on fait passer une bobine d'induction 114 (disposée longitudinalement), à travers le champ, un courant sera induit dans la bobine, courant qui peut être convenablement amplifié en 115 et enregistré en 116 pour indiquer la présence de la fissure.
Théoriquement il est inutile d'utiliser deux bobines détectrices connectées en opposition, pour la raison que le,dispositif de détection ne fonc- tionne pas en présence du champ d'excitation, mais il est préférable d'employer ces bobines afin d'équi-
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librer les champs de dispersion qui autrement pour- raient produire une indication.
Sur la fig. 8 , on a représenté schématique ment une application du procédé à une voiture de dé- tection.
Entre les essieux à roues 52 et 53 de la voiture de détection sont disposés des électro-aimanta courant continu 110, et des bobines longitudinales 114 sont placées à l'arrière de l'essieu arrière.
Une génératrice de courant continu est indi- quée en 117 pour exciter les électro-aimants 110, ces derniers étant connectés en parallèle et commandés par un rhéostat 118.
Des interrupteurs 119 et 120 sont prévue pour commander séparément les circuits parallèles.
La bobine 114 du rail de droite est connectée par des conducteurs 121 et 122, à un amplificateur 123, de préférence couplé par un condensateur et comportant un dispositif de réglage de la sensibilité 124 dans le circuit de grille de la première lampe ou tube 125. la bobine 114 du rail de gauche est connectée, par des conducteurs 126 et 127, à un amplificateur analogue 128 qui comporte également un dispositif de réglage de la sensibilité 129 dans le circuit de gril- le du premier tube 130.
Le circuit d'amplification sera compris des personnes au courant de la technique, et une descrip- tion plus détaillée est jugée inutile.
La borne de sortie de l'amplificateur 123 sst connectée en série à une paire de bobines 131 et
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132 qui sont destinées à soulever des armatures de contact 133 et 134,respectivement, lorsqu'un courant suffisant passe par les bobines.
Les armatures 133 et 134 sont montées dans un circuit local qui comprend une batterie 135 et des relais 136 et 137 à style enregistreur.
Une bande d'enregistrement 138 estdéplacée d'une manière continue, par des moyens appropriés, sous les relais 136 et 137, soit proportionnellement à la vitesse de la voiture, soit à une vitesse prédéter- minée qui peut être modifiée pour convenir aux condi- tions de l'essai.
Les styles enregistreurs 139 et 140 combinés avec les relais 136 et 137 tracent sur la bande d'en- registrement des lignes d'enregistrement 141 et 142,
De préférence, un des relais monté dans le circuit de sortie de l'amplificateur a une valeur d'enregistrement plus faible que l'autre,, de sorte qu'un courant relativement faible passant par le cir- cuit actionnera seulement un des relais (par exemple la bobine 131 avec son armature 133), alors qu'un courant plus fort actionnera les deux relais,
Par conséquente les petites oscillations 143 et 144 dans les lignes d'enregistrement 141 et 142, ayant été produites (dans cet exemple) simultanément par la même impulsion de courant, indiquent que le dispositif de détection a traversé un champ magnétique résiduel relativement puissant.
De même, le courant fourni par l'amplifica- teur 128 combiné avec la bobine 114 du rail de gauche
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excitera des bobines I45 et 146, et actionnera un relais 147 à style enregistreur, ou à la fois @e re- lais 147 et un relais 148 à style enregistreur* sui- vant la force du courant fourni par l'amplificateur. indiquant de ce fait par les lignes 149 et 150 l'in- duction d'un courant dans la bobine 114 du rail de gauche:
Sur la fig. 10, on a représenté schématique- ment le champ magnétique résiduel qui existe à l'en= droit d'un rail fissuré, et il est évident que la fissure 151, après avoir été traversée par un flux magnétique laissera un champ résiduel affectant sensi- blement la forme représentée fig. 10.
Par conséquent, lorsqu'un élément de détec- tionj tel que la bobine 152, passe à travers le champ, le rail fissuré sera facilement décelé, étant donné qu'un rail fissuré produit en réalité une indication d'une force exceptionnelle:
La fig. II montre simplement que le champ magnétique résiduel dans le voisinage d'une fissure transversale n'est pas limité à la partie supérieure du rail, mais existe sous la forme d'un anneau entou- rant le champignon du rail:
Par conséquent, il est possible d'utiliser des bobines détectrices sur les côtes du champignon du rail, ou sous ce champignon, comme indiqué en 153 et 154, respectivement, notamment dans le cas où le rail est essayé avant d'avoir été posé dans la voie.
La position des bobines par rapport à l'axe du rail dépend, naturellement, du sens du flux d'exci-
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gallon;, mais, en supposant que, comme montré fig. 9 on fasse passer un flux longitudinal à travers le rail afin d'aimanter les faces de la fissure trans- versale 112, les bobines 153 et 154 seraient normale- ment placées de façon que leurs axes s'étendent longi- tudinalement au rail, comme représenté;
La combinaison d'un électro-aimant disposé longitudinalement et d'une bobine longitudinale est particulièrement avantageuse pour décéler des fissures transversales, et il apparaîtra plus loin que d'au.. très combinaisons sont plus efficaces pour déterminer l'emplacement d'autres genres de fissures.
Il existe d'autres moyens pour produire un flux magnétique dans un rail et déterminer l'emplace- ment de champs magnétiques résiduels par des éléments d'induction, et certains de ces moyens sont représen- tés figs. 12 à 24 inclus ivement.
La fig. 12 montre une combinaison qui est particulièrement avantageuse pour déterminer l'empla- Bernent d'un champignon de rail fendu verticalement, comme indiqué en 160.
Ici., on fait passer un courant continu assez intense à travers le rail;, la source de courant étant indiquée en 161, et les balais pour appliquer le cou- rant au rail étant indiqués en 162 et 163.
Le courant en passant à travers la partie du rail comprise entre les balais 162 et 163, produit un flux magnétique assez puissant qui est transversal au champignon du rail, ce flux étant indiqué schéma- tiquement en 164.
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Ce flux est inséparable du courant qui le produit et existe seulement entre les balais 162 et 163.
Derrière le balai 163, il n'y a pas de champ magnétique, sauf lorsque le flux a traversé une fis- sure, telle par exemple que celle indiquée en 160 ou- les faces de la fissure ont été aimantées et où un champ résiduel existe comme indiqué en 165.
Les lignes de flux dans ce champ sont trans* versales au champignon du rail, et une bobine d'induc- tion transversale, telle que celle indiquée en 166, convient le mieux pour déceler la présence du champ résiduel.
La fig. 13 représente en coupe transversale le champignon fendu verticalement du rail, et le champ magnétique produit, et la fig: 14 montre la bobine transversale 166 avec le flux magnétique engendré.
Au lieu de faire passer un courant électrique à travers le rail, comme montré fig. 12 afin de pro- duire un flux transversal, le flux peut être produit directement par un électro-aimant à courant continu 167, figs. 15 et 16, dont l'enroulement 168 est excité par une source de courant appropriée 169.
Le champ résiduel à l'endroit de la tête fen- due 160 est le même que celui représenté fige. 12 et 13, et la même bobine ou enroulement 166 peut être employé.
Le noyau 170 de l'électro-aimant est de pré- férencenne forme d'U, avec les pôles tournés vers l'in- térieur afin d'appliquer le flux transversalement par
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rapport au rail, sans que les aiguilles,, pointes de coeur, barres de liaison,,et éléments analogues ap- portent aucune gêne ou entrave;
ILa fig. 17 montre une disposition différente de celle représentée fige I, 8 et 9.
Dans ce cas, le flux longitudinal est pro- duit par un courant électrique que l'on fait passer transversalement à travers le rail au moyen de balais
171 et 172 (fige. 17 et 18) excités par une source appropriée de courant continu 173.
Le courant produit un flux 174 longitudina- lement au rail, et ce flux est particulièrement pro- pre à produire un magnétisme résiduel à l'endroit de fissures transversales telles que celle indiquée en
175.
Etant donné que les lignes de force dans le flux magnétique résiduel 176, à l'endroit de la fissure 175, s'étendent dans des plans qui contiez nent l'axe longitudinal rail, il est préférable d'employer un élément de détection affectant la forme d'une bobine longitudinale d'exploration 177, afin d'obtenir du flux l'indication la plus importante Possible à, l'endroit de la fissure
Sur la fig. 21, une fissure multiple est indiquée en 178, c'est-à-dire une fissure.ayant une composante horizontale et unomposante transversale.
L'aimantation de ce genre de fissure peut être effec- tuée par un électro-aimant .courant continu placé longitudinalement, tel que celui indiqué en 179, qui produit un champ 180 à travers le rail.
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On remarquera que ce champ 180 a nécessai- rement une composante verticale ainsi qu'une composan- te horizontale, et la composante verticale est parti- culièrement efficace pour assurer l'aimantation de la partie horizontale de la fissure 178, la composante longitudinale étant particulièrement efficace pour as- surer l'aimantation de la partie verticale de la dite fissure.
Etant donné que le champ résiduel 181 produit par la partie horizontale de la fissure a des composan- tes longitudinale,transversale et verticale assez im- portantes, et étant donné que le champ 182 produit dans la région de la partie transversale de la fissure a des composantes longitudinale et verticale assez importantes, il est désirable d'utiliser comme élément de détection une bobine d'induction 183 qui est placée de façon que son axe s'étende angulairement par rapport aux trois axes principaux du rail, comme représenté plus clairement figs. 21 et 24.
Dans cette position, la bobine coupera tou- jours quelques lignes de force et une indication du défaut existant dans le rail est, par conséquent, as- surée. Dans cette disposition, une seconde bobine connectée en opposition et en série à la première bo- bine et faisant ses angles différents par rapport aux trois axes principaux du rail serait désirable.
Les figs. 25 et 26 montrent simplement que,, lorsque deux bobines détectrices transversales sont utilisées, elles sont de préférence placées côte à côte et connectées de la manière représentée, c'est-à-
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dire avec les bobines connectées en série, mais bobinées en sens opposée.lorsqu'on emploie deux bobi- nes longitudinales, elles sont montées en tandem et connectées en série} mais bobinées en sens opposés .
Bien que la fig. I montre 1'électro-aimant d'excitation et le dispositif de détection montés sur la même voiture, il est évident que l'aimantation du rail peut être effectuée par une voiture, comme indi- qué en 184, et la détection des fissures ou défauts par une autre voiture,* comme indiqué en 185 (fig.29).
Le flux d'excitation produit par 1'électro- aimant,,ou autre source de flux, devrait être suffisant, de préférence, pour éliminer la totalité du magnétisme résiduel/existant précédemment dans le rail, et produi.. re un flux sensiblement unidirectionnel à travers le rail.
A cet effet, 1'électro-aimante s'il consti. tue la source de flux, devrait avoir une section trans- versalesuffisamment grande par rapport au flux produit par les bobines d'excitation 64 (fig. I) pour que le noyau 63 ne soit pas satura car s'il devient saturé, l'importance du champ de dispersion est considérable ment augmentée, et le dispositif de détection peut en être influencé d'une manière préjudiciable;
Jusqu'ici on a décrit divers procédés produi- sant le flux d'excitation pour déceler des fissures ou défauts par des moyens inductifs conformément au présent procédé. On va maintenant décrire d'autres types de moyens de détection qui peuvent tre utilisés.
Sur la fig. 30 on a représenté un type de
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dispositif détecteur utilisant un tube à rayons catho- diques, désigné dans sonensemble par le nombre de réfé- rence 185, avec lequel est combiné un noyan 186 pour faire dévier un faisceau 18? d'électrons chaque fois qu'un flux magnétique s'écoule d'une extrémité du noyau à l'autre transversalement au faisceau d'élec- trons.
Le faisceau d'électrons, lorsqu'il est dévié par an champ magnétique, se trouve dans un circuit électrique comprenant un amplificateur 188 et un enre- gistreur 189 qui permet que le champ soit convenable- ment enregistrée
Sur la fig. 31 on a représenté un type de dispositif de détection qui utilise le principe suivant lequel la résistance électrique d'un fil de bismuth change lorsque ce fil est placé dans un champ magnéti- que. Ce principe est utilisé dans le présent cas en supportant convenablement un fil de bismuth 190 de fa- çon qu'il puisse être déplacé le long du rail à proxi- mité du champignon de celui-ci,, le fil étant intercalé dans un circuit qui comprend une source constante de force électromotrice 191 et une résistance 192.
Normalement, un faible courant passe par le fil 150 et la résistance 192, mais lorsque le fil entre dans un champ mangétique, tel que celui indiqué en 193, sa résistance change} et, ainsi} la différence de po- tentiel entre les points 194 et 195 est modifiée.
Ce changement de potentiel peut alors être convenablement amplifié par un amplificateur 196 et enregistré par un moyen approprié, tel que celui indi-
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,qué en 197.
Un circuit équilibré électriquement et uti- lisant le principe du fil de bismuth est représenté fig. 32, sur laquelle des fils de bismuth sont indi- qués en 198 et 199, les extrémités adjacentes de cha- cun de ces fils étant connectées à une source de for- ce électromotrice 200, et les extraites éloignées étant connectées en 201 et 202, respectivement, aux extrémités d'une résistance 203.
L'autre coté de la batterie est connecté au centre de la résistance 203, de façon que normalement, de faibles courants égaux passent par les fils 198 et 199. Grâce à ce circuit , tout champ magnétique auquel les fils 198 et 199 sont simultanément soumis n'a aucun effet sur l'amplificateur 204 et l'enregistreur 205, mais sile fils 198 entre dans un champ magnéti- que, et ensuite le fil 199, une relation non équilibrée est établie et l'amplificateur 204 produira un courant d'une intensité suffisante pour actionner l'enregis- treur 205.
Le fil 190, sur la fig. 31, et les fils 198 et 199, sur la fig. 32, ont été indiqués comme étant des fils de bismuth, mais il est entendu que d'autres matières ayant la propriété d'avoir une résistance modi. fiée en présence d'un champ électro.magnétique, peu- vent être employées à la place.
Sur la fig; 33, le dispositif détecteur uti- lise le principe suivant lequel lorsqu'un effort est appliqué sur un cristal d'une matière appropriée,, tel- le que la tourmaline, une'force électromotrice est
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produite entre les faces terminales du cristal: Le cristal est indiqué en 210, et est montée dans une enveloppe 211, sur des supports 212, le fond 213 de l'enveloppe étant en fer doux.
Une extrémité de l'enveloppe est ouverte, comme indiqué en 214, et sur cette ouverture est monté à pivot un bras 215 présentant une saillie 216 en con- tact avec une extrémité du cristal piézoélectrique.
Ea partie inférieure du bras 215 est en fer doux, comme indiqué en 217, et ce bras est monté de façon que, normalement, il y ait un entre-fer entre le fond de l'enveloppe 213 et l'extrémité inférieure du bras 215.
Lorsque le dispositif de détection passe au- dessus d'un champ magnétique résiduel, tel que celui indiqué en 218, une force sera exercée sur le cristal 210 lorsque le flux passe entre le fond de l'enveloppe 213 et 11 extrémité inférieure 217 du bras 215.Le cris- tal, par suite de sa propriété piézoélectrique, produit une différence de potentiel sur la résistance 219, dif- férence de potentiel qui peut être convenablement ampli- fiée par un amplificateur 220 et enregistrée par un anregistreur 221.
Un dispositif de détection quelque peu sem- blable comprend une pile 222 d'éléments en charbon (Fig. 34) convenablement montés dans une enveloppe 223, dont le fond est formé par un diaphragme 224 portant un disque en fer doux 225, dont la partie supérieure porte contre la pile 222 d'éléments en charbon. Les extrémi- tés de cette pile 222 d'éléments en charbon sont con-
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nectées à un circuit comprenant une source de force électromotrice 226 et une résistance 227.
Il est évi- dent que, lorsque le dispositif passe au-dessus d'un champ magnétique, tel que celui indiqué en 228; le disque 225 sera déplacé vers le bas, augmentant ainsi la résistance dans le circuit associé et produisant un changement de potentiel sur la résistance 227, chan- gement de potentiel qui peut être convenablement ampli- fié en 229 et enregistré en 230.
Au lieu d'utiliser un disque en fer doux 225, il est possible d'employer un disque aimanté d'une manière permanente, qui serait attiré ou repoussé, sui- vant la polarité du champ au-dessus duquel passe le dispositif.
Il est évident qu'une nouvelle compression de la pile 222 d'éléments en charbon par l'effet du dé- placement vers le haut du diaphragme 224, produirait un changement de potentiel sur la résistance 227, changement de potentiel qui peut également être décélé.
Ea fig. 35 montre un dispositif de détection consistant en un microphone 8, condensateur, désigné dans son ensemble par le nombre de référence 231, con- necté à un circuit d'amplification approprié, désigné dans son ensemble par le nombre de référence 232, et à un enregistreur 233.
]Le microphone consiste en une plaque fixe 234, et une plaque mobile 235, cette dernière compor- tant un disque en fer doux 236 en son centre. Les pla- ques du microphone sont connectées à une source appro- priée de force électromotrice 237, par l'intermédiaire
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d'une résistance 238, cette dernière étant connectée en parallèle à une seconde résistance 239 qui est con- nectée entre la grille 240 et la cathode 241 du premier tube d'amplification 242.
Chaque fois que,le microphone à condensateur
231 traverse un champ magnétique, tel que celui indi- qué en 243, la plaque inférieure 235 sera déplacée par rapport à la plaque fixe 243, changeant ainsi la capa- cité du condensateur, et provoquant une oscillation à travers le circuit associé, Cette oscillation produit un changeaient de potentiel sur la résistance 239, chan- gement de potentiel qui est convenablement amplifié par l'amplificateur 232 et indiqué sur l'enregistreur 233.
Le type de dispositif de détection 244 repré- senté fig. 36 fonctionne suivant le principe d'un mi- crophone à ruban. Un aimant en fer à cheval 245 crée un puissant champ magnétique entre ses pôies 246 et 247 et une mince feuille ou ruban 248 est monté transversa- lement, entre les pôles de l'aimant 245, sur des sup- ports fixas 249 et 250.
Une armature 251, en matière magnétique, est fixée nu centre du ruban métallique 248, et est suspende proximité du champignon du rail. Chaque fois que l'armature traverse un champ magnétique résiduel, elle fait vibrer le ruban 248, produisant ainsi un courant pulsatoire dans les conducteurs 252 et 253, courant qui peut être convenablement amplifié, comme indiqué en 254, et enregistré, comme indiqué en 255.
Si on le désire le courant pulsatoire peut être amplifié par un transformateur 256 (fig. 37) avant
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d'être envoyé à l'amplificateur 254 et à l'enregis- treur 255.
Le dispositif de détection représenté fig.38 fonctionne suivant le principe de l'effet Hall. Ce phé- nomène sera mieux compris en se reportant à la fig.39.
Si une plaque ou ruban mince 257, formé d'une matière appropriée, telle que bismuth, fers etc.. est traversé longitudinalement par un courant tel que celui produit par une batterie 258, les points A et B seraient normalement à un potentiel égal, en supposant que la plaque ou ruban 257 soit homogène.
Si on place maintenant la plaque ou ruban 257 dans un champ magnétique perpendiculaire à la face de la plaque, les points A et B ne sont plus à un poten- tiel égal, et ce changement de potentiel peut être in- diqué par un moyen approprié comme indiqué en 259.
La fig. 38 montre une application pratique de cet effet et en se reportant à cette figure, on voit que plusieurs plaques 260 sont placées transversalement par rapport au champignon du rail et sont connectées en parallèle à une source de force électromotrice 261.
Les bords des plaques dont connectés en sé- rie à un circuit électrique comprenant un amplificateur 262 et un enregistreur 263, le point de connexion à n'importe laquelle des plaques se trouvant dans un plan vertical. lorsque les plaques sont déplacées longitudi- nalement par rapport au rail, tout champ magnétique résiduel dans le voisinage d'une fissure produira un déplacement de la charge électrique dans les plaques
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260, changement qui sera amplifié par l'amplificateur 262 et indiqué sur l'enregistreur 263.
A la suite d'expériences; on a constaté que l'étendue du champ résidusl dans le voisinage de fis- sures dépend en grande partie de la dimension de la fissure, et, dans certains cas., il peut être désirable d'utiliser des dispositifs de détection de diverses di- mensions et différemment espacés, afin d'avoir au moins un dispositif capable de décéler sans erreur possible des fissures assez petites, et un autre dispositif ca- pable de déceler des fissures assez grandes.
Les divers types de dispositifs de détection décrits ci-dessus peuvent non seulement être utilisés suivant diverse? combinaisons avec des moyens diffé- rents pour engendrer un flux dans le rail , tels par exemple que ceux représentés figs. 1, 12, 15 et 17, mais deux ou un plus grand nombre de dispositifs de détection peuvent également être employés en combinai- son avec un ou plusieurs dispositifs d'excitation pour obtenir une précision plus grande dans la détermination de l'emplacement de divers genres de fissures ou défauts
Un aimant permanent de dimension suffisante peut naturellement être utilisé si on le désire à la place d'un électro-aimant.
Le procédé faisant l'objet de l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels on peut indiquer les suivants: A. - Aucun inconvénient n'est occasionné si la sur- face du corps essayé est rouillée et souillée, étant donné qu'aucun contact électrique ne doit être établi -
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avec le corps essayé,, sauf lorsque le flux d'excitation est provoqué en faisant passer un courant électrique à travers ce corps, comme décrit en référence aux .1 Lige.12; 17 et 18.
B. - le procédé est indépendant des variations se pro- duisant dans l'entrefer entre le dispositif de détec. tion et le corps essayés de l'existence de points durs ou mous date ce corps et des variations se manifestant dans le courant produisant le flux d'excitation, C. * L'indication est approximativement proportionnelle à l'importance du défaut existant dans le corps essayé de sorte que les défauts les plus dangereux sont ceux qui sont décélés le plus sûrement.
D. - Il est possible d'effectuer l'essai très près des cornières, car l'effet de ces cornières sur la réparti- tion du flux d'excitation autour du rail n'a aucune importance. Il est donc possible d'essayer les parties d'extrémité des rails.
E. - On peut faire marcher la voiture d'essai dans un sens ou dans l'autre, de sorte que, dès que le flux d'excitation a été appliqué sur la voie ferrée,, le dis- positif de détection déterminera l'emplacement des fis- sures ou défauts quel que soit le sens dans lequel la voiture d'essai se déplace, permettant ainsi qu'un es- sai de contrôle soit effectué lors du passage de la voiture dans le sens inverse. Ceci permet également à l'opérateur de parcourir journellement un nombre de kilomètres plus grand.
F. - Le champ d'excitation peut être obtenu d'un aimant permanent, ou d'un électro-aimant qui est excité par une
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génératrice de dimensions assez faibles. Le prix de l'équipement et les frais de fonctionnement sont de ce fait considérablement réduits.
REVENDICATIONS
I. - Procédé pour décéler des fissures ou défauts dans des corps aimantables, consistant à pro- duire, à travers une partie du corps, un flux magnéti= que d'excitation, à supprimer ce flux d'excitation, et à explorer ensuite l'espace autour de cette partie du dit corps par des moyens destinés à déceler des traces de magnétisme résiduel.
2. - Procédé suivant la revendication I, dans' lequel le flux d'excitation est d'une intensité suffi- sante pour éliminer les caractéristiques spéciales de toutes conditions magnétiques existant à l'intérieur du corps aimantation
3. - Procédé suivant la revendication I on 2 . dans lequel le flux d'excitation est progressivement produit dans des parties limitées du corps aimantable parties qui, après que le flux d'excitation s'est pro- sont alors progressivement essayées par les moyens destinés à déceler les traces de magnétisme résiduel.