EP1042746B1 - Procede de fabrication de noyaux d'identite pour des sceaux a ultrasons - Google Patents

Procede de fabrication de noyaux d'identite pour des sceaux a ultrasons Download PDF

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EP1042746B1
EP1042746B1 EP98965862A EP98965862A EP1042746B1 EP 1042746 B1 EP1042746 B1 EP 1042746B1 EP 98965862 A EP98965862 A EP 98965862A EP 98965862 A EP98965862 A EP 98965862A EP 1042746 B1 EP1042746 B1 EP 1042746B1
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identity
integrity
stack
core
disks
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Jan Toornvliet
Bertrand Causse D'agraives
Ermanno Mascetti
Pier Carlo Tebaldi
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Communaute Europeenne (ce)
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    • G09F3/02—Forms or constructions
    • G09F3/03—Forms or constructions of security seals
    • G09F3/0305—Forms or constructions of security seals characterised by the type of seal used
    • G09F3/0317—Forms or constructions of security seals characterised by the type of seal used having bolt like sealing means
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    • Y10T29/49947—Assembling or joining by applying separate fastener
    • Y10T29/49966—Assembling or joining by applying separate fastener with supplemental joining
    • Y10T29/49968—Metal fusion joining

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacture of identity cores for seals ultrasonic, each core comprising a brazed stack of discs with at least one notch, the identity being defined at least in part by the angular position random of the different notches in the disc stack.
  • any transport or storage of radioactive materials must be constantly monitored by international inspectors. To accomplish their mission, the inspectors must be able to seal containers and verify the seals with regard to their identity and integrity.
  • identity kernels by stacking a certain number of discs slotted so that once the battery suitably assembled by soldering, the identity is defined at least in part by the random position of notches in the stack, so cavities which, thanks to the brazing, become the seat of ultrasonic echoes. Identity is thus created by soldering into a single block of a random assembly of discs, presenting themselves a random nature in their manufacture individual.
  • nuclei are optionally combined with a rod of integrity which includes a privileged rupture zone in violation of this integrity.
  • a ultrasonic reader on a bolt incorporating such a core, so we can record the ultrasonic response corresponding, on the one hand, to the identity of this seal and, on the other hand, at the level of the integrity rod, to the integrity of the bolt.
  • the present invention relates to the manufacturing process identity kernels that can adapt to such seals or others. It has been found that the individual core fabrication is complex with a view to large number required (new kernel required after each unscrewing) and small dimensions of the cores (diameter 12mm, height 5mm) and in particular for the requirements of quality. We must for example ensure absolute flatness discs whose thickness hardly exceeds one millimeter.
  • Figure 1 shows a view of a disc making part of the core manufactured according to the invention.
  • Figure 2 shows an axial section of a stack of discs prepared for brazing within the process according to the invention.
  • FIG. 3 shows a step following brazing, namely the cutting of the stack into individual pellets.
  • Figure 4 shows a top view of such pellet modified to be associated with an integrity rod.
  • Figure 5 shows in section the association of a nucleus modified according to FIG. 4 and an integrity rod during soldering of these two elements.
  • each disc 1 of general shape circular with a thickness of 1 mm has a central hole 2 with a diameter of 3.6 mm and laterally at least one notch 3 which extends from the periphery radially towards the near the perimeter of the central hole 2.
  • the width of this notch is for example 1.5 mm.
  • Such discs can be made by punching in large series. However, these discs must be perfectly flat and free of burrs.
  • the number of identity cores would be limited. If we wants to increase this number with constant measurement quality we can provide two, three or even four notches and / or vary the thickness of the discs, the different types of discs then being combined randomly.
  • the angle between two neighboring notches should be enough so as not to weaken the mechanical stability of the discs too much, by example greater than 40 °, preferably greater than 60 °.
  • nuclei will be composed of discs of thickness varying from 0.9 to 1.3 mm, but the invention is not limited to this case.
  • the sleeve has at one end a hole 5 and it can be closed at the other end by a plug threaded 6.
  • the dimensions of this sleeve 4 are chosen from so that we can fill its interior volume with a given number of discs, for example 50, and that this stack can be compressed by tightening the cap 6.
  • the sheath thus filled with a compressed pile of discs and a solder bar is then introduced in an oven.
  • the interior of this oven can be evacuated and / or placed under an inert atmosphere.
  • temperature rise and fall can be programmed as required.
  • the solder When soldering, the solder penetrates by wetting in all metal-metal interfaces and wets all walls, including those of the cavities formed by the notches 3 of the discs. Possibly a small amount of solder can agglutinate a residual particle at the wall, thus causing another random factor.
  • the discs When the soldering is finished, the discs are welded to each other in a random angular position and constitute a block compact.
  • Figure 3 shows this column in axial section after cutting into nine tablets such as the tablet 8.
  • the height of each tablet is 5.2 mm.
  • the plans of sectioning are located randomly in relation to the interface between two neighboring disks.
  • Each tablet has an own identity which mainly depends on the position angle of the metal discs which compose it and which can be read by an ultrasonic reader scanning a circular trace of intermediate diameter between that of central hole 2 of the discs and the periphery of the patch.
  • a patch associated with a delay line 13 (see fig. 5) will it constitute a nucleus of identity can be incorporated by mounting or welding into a bolt security that can be used, for example, for closing guarantee of a radioactive waste container, the random structure of the nucleus protecting it from copying.
  • Integrity rod 10 is an extension of the block solid metal 13 which will constitute a delay line crossed by ultrasound once joined by brazing to the 8 'identity tag.
  • Integrity rod 10 is provided of a weakened section 11 of privileged rupture likely to be broken by pulling, twisting or shear (or a combination of these effects). She will be connected in the final assembly by its anchor tail 12 to a mechanical element (not shown) inside the bolt to protect.
  • Block 13 (delay line), with its integrity rod 10, is placed in a brazing sheath 14 similar to the brazing sleeve 4.
  • the plug 15 of this sheath has a central cavity 16 for accommodating a solder bar, and it can be screwed into the sheath to compress block 13 and the underlying identity patch 8 or 8 '.
  • the whole is brazed according to a method similar to that described using Figure 2.
  • the solder no longer enters the stack but simply secures the 8 or 8 'pad and the block 13 with the sheath 14.
  • the places wetted by the solder are marked with a bold line 17.
  • the last step in the production of this core combined identification and integrity is to separate the head of the sheath with the plug 15 of the rest by cutting perpendicular to the axis of the nucleus along a line 18 at the upper level of block 13 corresponding to the exact thickness desired for the delay line.
  • parts which have become useless of the sheath 14 will be removed, on the one hand, by sectioning along a line 19 perpendicular to the axis, at the lower level of the patch 8 ', and, on the other hand, by turning along a cylinder 20 leaving a sheath about 1 mm thick around the assembly formed by the block 13 and the pad 8 '.
  • the face of identity reading and the integrity state of the seal is then constituted by the sectioning surface.
  • the identity kernel can be used alone for simply unequivocally define the identity of an object to which it would be associated or incorporated.

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Description

La présente invention se réfère à un procédé de fabrication de noyaux d'identité pour des sceaux à ultrasons, chaque noyau comportant une pile brasée de disques portant au moins une encoche, l'identité étant définie au moins en partie par la position angulaire aléatoire des différentes encoches dans la pile des disques.
De tels noyaux ont été décrits dans le document de brevet EP 0 658 250 A.
Ils sont destinés, par leur incorporation dans des sceaux ou marqueurs, à permettre la surveillances et la gestion de matériaux dangereux, notamment de matériaux radioactifs, pour permettre leur contrôle et combattre les fraudes.
Selon les termes du Traité de Non-Prolifération Nucléaire, tout transport ou stockage de matériaux radioactifs doit faire l'objet d'un contrôle permanent par des inspecteurs internationaux. Pour accomplir leur mission, les inspecteurs doivent pouvoir sceller des récipients et vérifier les sceaux en ce qui concerne leur identité et leur intégrité.
Dans le document indiqué ci-dessus, on décrit des boulons assurant la fermeture d'un récipient et étant munis d'un noyau d'identité. Lorsqu'on applique à la tête du boulon un lecteur à ultrasons, on peut lire cette identité et simultanément vérifier si le boulon n'a pas été manipulé depuis une vérification précédente.
On fait intervenir des phénomènes aléatoires pour la définition de l'identité en vue d'éviter qu'un fraudeur ne puisse copier un sceau. Ainsi le document cité ci-dessus propose de créer des noyaux d'identité en empilant un certain nombre de disques encochés de sorte que, une fois la pile convenablement assemblée par brasage, l'identité se définit au moins en partie par la position aléatoire des encoches dans la pile, donc des cavités qui, grâce au brasage, deviennent le siège d'échos ultrasonores. L'identité est donc ainsi créée par le brasage en un seul bloc d'un assemblage aléatoire de disques, présentant eux-mêmes une nature aléatoire dans leur fabrication individuelle.
Ces noyaux sont éventuellement combinés avec une tige d'intégrité qui comporte une zone de rupture privilégiée en cas de violation de cette intégrité. En appliquant un lecteur à ultrasons sur un boulon incorporant un tel noyau, on peut donc enregistrer la réponse ultra-sonore correspondant, d'une part, à l'identité de ce sceaux et, d'autre part, au niveau de la tige d'intégrité, à l'intégrité du boulon.
La présente invention concerne le procédé de fabrication des noyaux d'identité pouvant s'adapter à de tels sceaux ou à d'autres. On a en effet constaté que la fabrication individuelle des noyaux est complexe en vue du grand nombre requis (il faut un nouveau noyau après chaque dévissage) et des faibles dimensions des noyaux (diamètre 12mm, hauteur 5mm) et notamment en vue des exigences de qualité . Il faut par exemple veiller à la planéïté absolue des disques dont l'épaisseur ne dépasse guère un millimètre.
Le procédé selon l'invention est défini dans les revendications attachées.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemplepréféré de réalisation et des dessins annexés.
La figure 1 représente une vue d'un disque faisant partie du noyau fabriqué selon l'invention.
La figure 2 représente une coupe axiale d'une pile de disques préparée pour le brasage au sein du procédé selon l'invention.
La figure 3 montre une étape consécutive au brasage, à savoir le découpage de la pile en pastilles individuelles.
La figure 4 montre une vue de dessus d'une telle pastille modifiée pour être associée à une tige d'intégrité.
La figure 5 montre en coupe l'association d'un noyau modifié selon la figure 4 et d'une tige d'intégrité lors du brasage de ces deux éléments.
Sur la figure 1, on voit de dessus un disque en tôle dont un noyau d'identité doit comporter un certain nombre. Dans cette réalisation, chaque disque 1 de forme générale circulaire d'une épaisseur de 1 mm présente un trou central 2 d'un diamètre de 3,6 mm et latéralement au moins une encoche 3 qui s'étend de la périphérie radialement vers la proximité du périmètre du trou central 2. La largeur de cette encoche est par exemple de 1,5 mm. De tels disques peuvent être réalisés par poinçonnage en grande série. Toutefois ces disques doivent être parfaitement plans et dépourvus de bavures.
Si on utilisait des disques avec une seule épaisseur et une seule encoche le nombre de noyaux d'identités différentes qu'on pourrait obtenir serait limité. Si l'on veut augmenter ce nombre à qualité de mesure constante on peut prévoir deux, trois ou même quatre encoches et/ou varier l'épaisseur des disques, les différents types de disques étant alors combinés aléatoirement. L'angle entre deux encoches voisine doit être suffisant pour ne pas affaiblir de trop la stabilité mécanique des disques, par exemple supérieur à 40°, de préférence supérieur à 60°.
Dans ce qui suit les noyaux seront composés de disques d'épaisseurs variant de 0,9 à 1,3 mm, mais l'invention n'est pas limitée à ce cas.
Après la fabrication des disques par poinçonnage on procède à un empilage sans ordre pré-établi d'un grand nombre de disques dans un fourreau tubulaire 4 visible sur la figure 2. Le fourreau présente à une extrémité un trou 5 et il peut être fermé à l'autre extrémité par un bouchon fileté 6. Les dimensions de ce fourreau 4 sont choisies de sorte qu'on puisse remplir son volume intérieur par un nombre donné de disques, par exemple 50, et que cette pile puisse être comprimée en serrant le bouchon 6.
Puis, on insère à travers le trou 5 du fourreau une barrette de brasure 7 dans le canal central constitué par l'ensemble des trous 2 des disques.
Tous les composants (fourreau, bouchon, disques) doivent avoir un état de surface parfait avant le montage.
Le fourreau ainsi rempli d'une pile comprimée de disques et d'une barrette de brasure est alors introduit dans un four. Comme il est classique, l'intérieur de ce four peut être évacué et/ou mis sous atmosphère inerte. En outre, la montée et la descente en température peuvent être programmés selon les besoins.
Lors du brasage, la brasure pénètre par mouillage dans toutes les interfaces métal-métal et mouille toutes les parois, y compris celles des cavités constituées par les encoches 3 des disques. Eventuellement, une petite quantité de brasure pourra agglutiner une particule résiduelle à la paroi, provoquant ainsi un autre facteur aléatoire. Quand le brasage est fini, les disques sont soudés les uns aux autres dans une position angulaire aléatoire et constituent un bloc compact.
A la sortie du four, on élimine, par exemple au tour, le fond du fourreau et le bouchon, et la colonne restante est divisée perpendiculairement à son axe en une série de pastilles d'épaisseur prédéterminée, ce découpage étant par exemple fait par électro-érosion.
La figure 3 montre cette colonne en coupe axiale après le découpage en neuf pastilles tels que la pastille 8. La hauteur de chaque pastille est de 5,2 mm. Les plans de sectionnement sont situés aléatoirement par rapport à l'interface entre deux disques voisins. Chaque pastille possède une identité propre qui dépend principalement de la position angulaire des disques métalliques qui la composent et qui peut être relevée par un lecteur à ultrasons balayant une trace circulaire de diamètre intermédiaire entre celui du trou central 2 des disques et la périphérie de la pastille. Ainsi une telle pastille associée à une ligne à retard 13 (voir fig. 5) constituera-t-elle un noyau d'identité incorporable par montage ou soudure dans un boulon de securité pouvant servir, par exemple, à la fermeture garantie d'un fût de déchets radioactifs, le caractère aléatoire de la structure du noyau le protégeant contre le copiage.
Si, outre l'identification, il faut aussi protéger un sceau, ou un fût ou autre objet à contrôler qui en est pourvu, contre une manipulation non-autorisée, il convient de combiner le noyau avec une tige d'intégrité qui se casse lors d'une telle manipulation. A ces fins on fraise une rainure le long d'une génératrice de la colonne brasée telle que représentée sur la figure 2. Après le découpage en pastilles (figure 3) chaque pastille 8' ainsi modifiée présente donc par rapport à la pastille 8 de la figure 3 une entaille supplémentaire ouverte 9.
Cette entaille 9 servira à laisser passer librement une tige d'intégrité 10 qui est une extension du bloc métallique plein 13 lequel constituera une ligne à retard traversée par les ultrasons une fois accolé par brasage à la pastille d'identité 8'. La tige d'intégrité 10 est pourvue d'une section affaiblie 11 de rupture privilégiée susceptible d'être cassée par traction, par torsion ou par cisaillement (ou par une combinaison de ces effets). Elle sera reliée dans le montage final par sa queue d'ancrage 12 à un élément mécanique (non représenté) intérieur au boulon à protéger.
Le bloc 13 (ligne à retard), avec le cas échéant sa tige d'intégrité 10, est placé dans un fourreau de brasage 14 similaire au fourreau de brasage 4. Le bouchon 15 de ce fourreau comporte une cavité centrale 16 pour y loger une barrette de brasure, et il peut être vissé dans le fourreau pour comprimer le bloc 13 et la pastille d'identité sous-jacente 8 ou 8'. L'ensemble est brasé selon une méthode similaire à celle décrite à l'aide de la figure 2. Toutefois cette fois-ci la brasure ne pénètre plus dans l'empilage mais solidarise simplement la pastille 8 ou 8' et le bloc 13 avec le fourreau 14. Ici, il faut éviter par des moyens classiques, tels qu'un produit d'anti-mouillage, que la brasure ne pénètre dans l'espace entre la paroi de l'entaille 9 et la tige 10. Les endroits mouillés par la brasure sont marqués par une ligne grasse 17.
La dernière étape de la fabrication de ce noyau combiné d'identification et d'intégrité consiste à séparer la tête du fourreau avec le bouchon 15 du reste en sectionnant perpendiculairement à l'axe du noyau le long d'une ligne 18 au niveau supérieur du bloc 13 correspondant à l'épaisseur exacte voulue pour la ligne à retard. De même, on retirera des parties devenues inutiles du fourreau 14, d'une part, par sectionnenment le long d'une ligne 19 perpendiculaire à l'axe, au niveau inférieur de la pastille 8', et, d'autre part, par décolletage le long d'un cylindre 20 laissant une gaine d'environ 1 mm d'épaisseur autour de l'ensemble formé par le bloc 13 et la pastille 8'. La face de lecture d'identité et de l'état d'intégrité du sceau est alors constituée par la surface de sectionnement. En y balayant, avec une tête de lecture, une ligne circulaire coaxiale au noyau et située à mi-chemin entre le trou central 2 et la périphérie du noyau on obtient une réponse qui pour au moins 80% du pourtour contient des informations sur l'identité du noyau et pour le reste des informations concernant l'intégrité de la tige. Ces deux types de réponses se distinguent clairement l'un de l'autre à cause de la présence de la tige d'intégrité dans l'entaille supplémentaire 9 qui, à la différence des encoches 3 des disques, ne renvoie pas d'échos s'il n'est pas brisé.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits en détail ci-dessus. En particulier, le noyau d'identité peut être utilisé seul pour simplement définir de manière univoque l'identité d'un objet auquel il serait associé ou incorporé.
En outre, il est clair que les dimensions et formes indiquées ci-dessus ne servent qu'à illustrer un exemple de réalisation et peuvent être modifiées au besoin sans sortir de la portée de la définition des revendications annexées. En ce qui concerne les matériaux à choisir notamment pour les disques et la brasure et en ce qui concerne la température et la durée de brasage référence est faite à la littérature abondante en la matière.

Claims (4)

  1. Procédé de fabrication de noyaux d'identité pour des sceaux à ultrasons, chaque noyau étant constitué d'une ligne à retard (13) et d'une pile brasée de disques métalliques (1) portant au moins une encoche (3), l'identité étant définie par la position angulaire aléatoire des différentes encoches dans la pile, caractérisé en ce que
    des disques (1) encochées et munies d'un trou central (2) sont d'abord empilées en grand nombre dans un fourreau métallique tubulaire (4) de section intérieure circulaire correspondant aux dits disques (1),
    on comprime axialement l'empilement dans le fourreau (4) et on introduit une barrette de brasure (7) dans le canal constitué par l'ensemble des trous centraux alignés (2),
    on effectue un brasage dans un four à vide,
    après élimination des deux extrémités du fourreau on sectionne la colonne ainsi obtenue perpendiculairement à son axe en une pluralité de pastilles d'identité individuelles (8) d'épaisseur prédéterminée,
    enfin on obtient ledit noyau en associant par brasage un bloc métallique (13) servant de ligne à retard à une telle pastille (8, 8').
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches (3) ont une forme allongée et s'étendent radialement de la périphérie du disque (1) vers un diamètre légèrement supérieur à celui du trou central (2).
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le nombre d'encoches (3) par disque (1) excédant un, l'angle entre deux encoches voisines est supérieur ou égal à 40°, et de préférence supérieur ou égal à 60°.
  4. Noyau d'identité fabriqué par le procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, faisant partie d'un ensemble brasé d'identité et d'intégrité, il comporte une encoche supplémentaire (9) réalisée après le brasage de l'empilement et s'étendant sur toute son épaisseur, pour laisser passer une tige d'intégrité (10) qui fait partie du bloc métallique (13) et qui présente une zone de rupture privilégiée (11) pour le cas d'une violation de l'intégrité, cette violation étant détectable par ultrasons lors de la lecture de l'identité du noyau.
EP98965862A 1997-12-22 1998-12-21 Procede de fabrication de noyaux d'identite pour des sceaux a ultrasons Expired - Lifetime EP1042746B1 (fr)

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LU90187A LU90187B1 (fr) 1997-12-22 1997-12-22 Procédé de fabrication de noyaux d'identité pour des sceaux à ultrasons
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EP (1) EP1042746B1 (fr)
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AT (1) ATE214186T1 (fr)
CA (1) CA2310134C (fr)
DE (1) DE69804140T2 (fr)
DK (1) DK1042746T3 (fr)
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LU (1) LU90187B1 (fr)
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