FR2579917A1

FR2579917A1 - Method and apparatus for melting a brazing material and for detecting the molten state thereof

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Publication number: FR2579917A1
Application number: FR8604797A
Authority: FR
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1986-10-10

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL POUR FAIRE FONDRE UNE MATIERE DE BRASAGE ET EN DETECTER L'ETAT FONDU. LE PROCEDE ET L'APPAREIL SELON LA PRESENTE INVENTION UTILISENT UN ENROULEMENT POUR APPLIQUER UNE CHALEUR DE BRASAGE A UNE MATIERE DE BRASAGE 74 POUR BRASER UN MANCHON 72 A UN TUBE 70 DE GENERATEUR DE VAPEUR D'EAU AU COURS D'UNE OPERATION DE REPARATION ET DE RENFORCEMENT ET POUR DETECTER LE TEMPS, LA VITESSE ET LE SENS DE LA PROGRESSION DE LA FUSION DE LA MATIERE DE BRASAGE LE LONG DE L'AXE LONGITUDINAL DUDIT TUBE OU MANCHON EN COURS DE BRASAGE. L'APPAREIL COMPREND UN ENSEMBLE D'ENROULEMENT FAISANT OFFICE DE RESISTANCE ELECTRIQUE ET COMPORTANT DEUX ENROULEMENTS 21A, 21B FOURNISSANT LA CHALEUR DE BRASAGE ET AGISSANT ENSUITE COMME UNE SONDE POUR COURANTS DE FOUCAULT. UN CIRCUIT DE COMMANDE 97, 98, 100, 104, 106 PERMET DE BRANCHER ALTERNATIVEMENT LES DEUX ENROULEMENTS 21A, 21B A UNE SOURCE 75 DE COURANT ALTERNATIF D'ALIMENTATION DE DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ET A UN CIRCUIT DE GENERATION ET DE DETECTION DE COURANTS DE FOUCAULT.

Description

Procédé et appareil pour faire fondre une matière de brasage et en détecter l'état fondu
La présente invention concerne un procédé et un appareil destinés à faire fondre un alliage de brasage et à détecter le moment où le bain de fusion de brasure apparaît pendant la mise en oeuvre de ce procédé et de cet appareil.

D'une façon générale, l'invention comprend un dispositif de chauffage pour brasage par chaleur rayonnante, ce dispositif comprenant un ensemble d'enroulement formant résistance électrique et remplissant le double rôle de fournir une chaleur de brasage à la matière de brasage et d'agir simul tanément comme une sonde à courants de Foucault L'invention est particulièrement utile pour braser les manchons de renforcement en "Inconel" (marque déposée) dans les tubes d'échange de chaleur des générateurs de vapeur d'eau de centrales nucléaires où l'utilisation de l'enroulement comme sonde à courants de Foucault permet à l'opérateur de déterminer avec précision le moment où fond la matière de brasage entourant les manchons de renforcement.

On connaît dans la technique antérieure des dispositifs et des procédés pour appliquer une chaleur de brasage aux surfaces intérieures de conduits. Ces dispositifs et ces procédés sont invariablement utilisés pour braser des manchons de renforcement dans les tubes d'échange de chaleur des générateurs de vapeur d'eau de centrales nucléaires.

Dans ces procédés de la technique antérieure, on insère dans un tube qui doit être réparé un manchon qui est entouré à chaque extrémité par une bague d'un alliage de brasage et on le positionne, en le faisant glisser, au droit de la section du tube où les parois ont été endommagées par suite d'une corrosion ou d'un bosselage.Habituellement, on dilate ensuite les extrémités du tube par voie hydraulique de manière qu'elles portent étroitement contre les parois intérieures du tube en cours de réparation Pour achever l'exécution du ;joint, on introduit dans le manchon un dispositif de chauffage qui peut QtTe formé par un fil formant résistance électrique enroulé en hélice autour d'un mandrin et on le fait fonctionner de manière qu'une chaleur rayonnante fasse fondre les bagues alliage de brasage disposées entre la paroi extérieure du manchon et la paroi intérieure du tube, en formant ainsi des joints brasés étanches à l'eau entre les extrémités du manchon et du tube.On effectue fréquemment de telles opérations de manchonnage classiques dans les sections longitudinales des tubes d'échange de chaleur qui s'étendent à travers la plaque tubulaire du générateur de vapeur d'eau nucléaire en raison de la tendance que présentent ces sections des tubes à se corroder, à se bosseler et à se fissurer.

Un des problèmes associés à la mise en oeuvre de tels procédés de brasage est l'application de la quantité exacte de chaleur rayonnante à la matière de brasage. Si l'enroulement formant résistance électrique est alimenté pendant un temps insuffisant, il peut arriver que la matière de brasage ne fonde pas de façon uniforme et s'écoule dans l'espace annulaire compris entre le manchon de renforcement et le tube en cours de réparation, ce qui a pour conséquence l'obtention d'un joint brasé de mauvaise qualité qui ne créerait pas entre le manchon et le tube l'étanchéité voulue vis-à-vis de liteau, Par contre, si on applique une quantité exagérée de chaleur à cette matière de brasage, cette matière peut se liquéfier à l'endroit où elle s'étale sur une trop faible épaisseur entre la paroi extérieure du manchon et la paroi intérieure du tube ce qui, ici encore, pourrait se traduire par l'obtention d'un joint brasé de mauvaise qualité
Une solution que l'on a tenté d'adopter pour résoudre ce problème consiste à faire fonctionner lten~ roulement formant résistance électrique pendant un temps "moyen" à un niveau de puissance donné, ce temps "moyen" étant une quantité que l'on détermine de façon empirique en se basant sur une analyse statistique d'une série de brasages effectués à titre expérimental. Toutefois, en raison des grandes variations qui apparaissent dans les propriétés de captage de la chaleur dans un nombre donné de combinaisons manchon/tube, l'utilisation d'une durée de chauffage "moyenne" obtenue de façon empirique n'a pas apporté une solution complètement satisfaisante au problème.

On pense qu'une cause principale de ces larges variations se manifestant dans le captage de la chaleur est la quantité d'oxydes de couleur sombre se trouvant sur les parois extérieures des tubes en cours de brasage. La présence d'une couche de tels oxydes de couleur sombre sur les parois extérieures des tubes peut augmenter considérablement la perte de chaleur que subit par rayonnement la combinaison manchon/tube par suite du phénomène du rayonnement du corps noir. Les autres causes des variations affectant le captage de la chaleur peuvent comprendre le degré et le type de corrosion entre le tube et la plaque tubulaire (certains oxydes sont assez bons conducteurs de la chaleur), ainsi que la quantité d'eau entourant le tube en cours de brasage.Il résulte de ces variations qu'il est difficile d'appliquer d'une façon uniforme à l'intérieur de la combinaison manchon/tube la quantité de chaleur rayonnante appropriée pour que le dispositif de chauffage fasse fondre la bague d'alliage de brasage dans la mesure voulue pour que la paroi extérieure du manchon de renforcement soit brasée avec succès à la paroi intérieure du tube d'échange de chaleur qui l'entoure.

En clair, on a besoin d'un moyen quelconque pour déterminer de façon correcte et sûre le temps pendant lequel l'élément de chauffage d'un dispositif de chauffage pour brasage par chaleur rayonnante doit être mis en fonction pour que l'on obtienne un joint brasé solide et étanche à l'eau dans l'espace compris entre la paroi extérieure du manchon de renforcement et la paroi intérieure du tube d'échange de chaleur qui l'entoure.

De façon idéale, un tel moyen doit pouvoir déterminer avec précision le temps approprié durant lequel le dispositif de chauffage pour brasage par chaleur rayonnante doit fonctionner quelles que soient les propriétés de captage de chaleur particulières de la combinaison manchon/tube en cours de brasage. Enfin, ce moyen doit pouvoir être utilisé de façon commode en association avec des dispositifs de chauffage pour brasage par chaleur rayonnante, avoir une structure robuste et pouvoir supporter la chaleur de brasage engendrée par l'enroulement.

Dans son sens le plus large, la présente invention réside à la fois dans un procédé et dans un appareil permettant de détecter un état de fusion dans une matière de brasage placée sur la face extérieure d'un conduit. L'invention trouve une application particulière dans la réparation des tubes d'échange de chaleur des générateurs de vapeur d'eau de centrales nucléaires où des manchons de renforcement entourés par des bagues d'un alliage de brasage sont brasés à l'intérieur des tubes d'échange de chaleur qui ont été endommagés par corrosion ou bosselage.

Dans le procédé de la présente invention, on introduit un dispositif de chauffage par rayonnement à l'intérieur d'un manchon de renforcement qui est lui-même disposé concentriquement à l'intérieur du tube à réparer.

On place l'élément de résistance électrique en un endroit adjacent à la bague de matière de brasage entourant le manchon. On relie électriquement tout d'abord l'élément de résistance électrique, qui est de préférence un enroue lement, à une source d'alimentation de dispositif de chauffage afin d'engendrer une chaleur de brasage. On débranche ensuite de la source d'alimentation de dispositif de chauffage l'élément de résistance et, enfin, on le relie à une source de courant alternatif de puissance relativement faible pour induire des courants de Foucault dans la matière de brasage. On contrôle les variations d'impédance de l'élément de résistance pendant que le courant alternatif de faible poussance circule à travers cet élément On répète ces phases opératoires jusqu'à-ce qu'une variation notable se manifeste dans l'impédance de l'élément.Cette variation notable dans l'impédance indique positivement que la bague d'alliage de brasage entourant le manchon a fondu de manière à former un joint brasé entre la surface extérieure du manchon et la surface intérieure du tube.

L'élément de résistance électrique peut comprendre un enroulement de chauffage formé des premier et second enroulements enroulés dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse des aiguilles d'une montre, respectivement, autour de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage afin de former un enroulement différentiel pour courants de Foucault. De plus, le procédé de la présente invention peut comprendre la phase consistant à régler le courant de sortie différentiel de l'enroulement différentiel pour courants de Foucault formés par les premier et second enroulements sur zéro avant de contrôler les variations de l'impédance pour augmenter au maximum la précision du procédé dans l'obtention d'une indication positive de l'apparition d'un état de fusion de la brasure.

Le procédé peut comprendre, en outre, les phases consistant à contrôler la vitesse de variation de l'augmentation notable de l'impédance des enroulements, ainsi que la polarité du courant différentiel résultant engendré par les enroulements afin que l'on puisse déterminer la vitesse de la fusion et sa direction le long de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage.

L'appareil de l'invention peut comprendre l'enroulement de chauffage précité formé des premier et second enroulements enroulés de façon opposée pour appliquer une chaleur de brasage à la bague de matière de brasage entourant le manchon et pour induire dans cette matière des courants de Foucault que l'on peut utiliser pour déduire le temps, la vitesse et la direction de la fusion de la matière de brasage.L'appareil peut comprendre, en outre, un circuit de commande pour relier alternativement de façon automatique les premier et second enroulements tout d'abord à la source d'alimentation du dispositif de chauffage puis à la source précitée de courant alternatif de puissance relativement faible (qui peut être un circuit
à courants de Foucault) jusqu'à ce que des variations dans le courant différentiel engendré par ces enroulements indiquent que la matière de brasage a fondu, Ce circuit de commande peut aussi comprendre un circuit de synchronisation ou chronométrage pour régler le temps durant lequel ces enroulements sont reliés à la source d'alimentation de dispositif de chauffage et au circuit à courants de Foucault, ainsi qu'un moyen (comme par exemple un relais de source d'alimentation ou un détecteur de tension zéro) pour débrancher les premier et second enroulements de la source d'alimentation lorsque la tension instantanée de la source d'alimentation est faible afin d'éviter l'apparition d'un arc. Enfin, le circuit de commande peut comprendre un circuit de commande de zéro relié électriquement au circuit de zéro du circuit à courants de Foucault pour mettre en fonction le circuit de zéro chaque fois que les premier et second enroulements sont reliés électriquement au circuit à courants de Foucault La présence d'un tel circuit de commande de zéro augmente la précision du dispositif de l'invention en permettant au dispositif de contrôle associé au circuit à courants de Foucault de ne tenir compte que des variations d'impédance des enroulements qui ont lieu pendant la période de temps où ces enroulements induisent des courants de Foucault dans la bague de matière de brasage entourant le manchon.

On va maintenant décrire de façon plus détaillée la présente invention à titre purement illustratif et non limitatif en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1A est une vue en coupe latérale partielle du dispositif de chauffage de l'invention ;
la figure 1B est une vue agrandie de la zone cerclée de la figure lA
la figure 2 est une vue latérale en coupe de l'épaulement arrière du dispositif de chauffage de l'invention après rotation de 900 par rapport à la position dans laquelle il est représenté sur la figure lA
la figure 3A est une vue en coupe de l'épaulement arrière du dispositif de chauffage par A-A de la figure 2
la figure 3B est une autre vue en coupe de l'épaulement arrière du dispositif de chauffage par B-B de la figure 2
la figure 3C est une autre coupe de l'épaulement arrière du dispositif de chauffage par C-C de la figure 1A
la figure 4 est un schéma synoptique du dispositif de chauffage, du circuit de commande, du circuit de courants de Foucault et de la source d'alimentation de l'invention
la figure 5 est une vue agrandie de la partie cerclée de la figure 4
les figures 6A à 6G forment un schéma de principe du circuit de commande de l'invention ;;
la figure 7 est un organigramme du mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, tel que mis en oeuvre par le circuit de commande
les figures 8A et 8B représentent respectivement le dispositif de chauffage en cours d'insertion dans l'extrémité proximale d'un manchon de renforcement et la lecture correspondante de l'enregistreur de bande du circuit à courants de Foucault ;;
les figures 9A et 9B montrent, respectivement, le dispositif de chauffage avec l'extrémité proximale de son enroulement formant résistance électrique en alignement avec l'extrémité proximale du manchon de renforcement, et la lecture correspondante de l'enregistreur de bande du circuit de courants de Foucault
les figures 10A et 103 montrent respectivement l'enroulement, qui forme résistance électrique et que comporte le dispositif de chauffage, pendant son introduction entre la partie dilatée inférieure du manchon et la partie non dilatée centrale de ce dernier, ainsi que la lecture correspondante de l'enregistreur graphique du circuit à courants de Foucault ; et
les figures 11A et 113 montrent le dispositif de chauffage disposé de telle sorte que l'extrémité proximale de son enroulement formant résistance électrique soit alignée avec l'extrémité proximale de la partie non dilatée du manchon et la lecture correspondante de l'enregistreur de bande du circuit à courants de Foucault.

On va maintenant donner une description générale de la structure et du fonctionnement du mode de réalisation préféré.

En se référant aux figures IA, 1B et 4, où les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments constitutifs sur la totalité des diverses figures, l'appareil de l'invention comprend, d'une façon générale, un dispositif 1 de chauffage par rayonnement comportant une paire d'enroulements de chauffage et de génération et détection de courants de Foucault 21a,21b,(enroulés dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse des aiguilles d'une montre, respectivement, autour du mandrin 39 en combinaison avec un circuit de commande 95 qui commute alternativement les conducteurs des enroulements 21a, 21b sur la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et sur le circuit 80
à courants de Foucault et inversement de nouveau selon la séquence de temps spécifique, Les enroulements 21a, 21b sont formés par un fil de platine-rhodium qui engendre une chaleur de brasage rayonnante lorsque les conducteurs 26a et 26c sont reliés à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage. Ces enroulements 21a, 21b induisent également des courants de Foucault dans la bague métallique de matière de brasage 74 qui entoure à la fois les extrémités agrandies du manchon de renforcement 72 lorsque les conducteurs 26a, 26b et 26c sont reliés au générateur-détecteur 82 de courants de Foucault du circuit 80 à courants de Foucault.Le circuit de commande 95 comprend un circuit à relais mécanique 97 qui agit comme un commutateur bipolaire à deux directions pour brancher alternativement les enroulements 21a, 21b du dispositif de chauffage 1 soit à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage, soit au générateurdétecteur 82 de courants de Foucault (mais non pas aux deux simultanément ). Le circuit de commande 95 comprend aussi un circuit de minutage TOO qui commande la durée durant laquelle le relais mécanique 97 relie les enroulements 21a, 21b soit à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage, soit au généw rateur-détecteur 82 de courants de Foucault.

On peut avoir une compréhension générale du fonctionnement et du procédé de la présente invention en se référant aux figures 4 et 7 Au cours de la première phase du procédé de l'invention, les enroulements 21a, 21b sont connectés électriquement à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage par l'intermédiaire du relais mécanique 97 pendant une période d'environ trois minutes, qui est le temps minimal durant lequel une fusion de la bague d'alliage de brasage 74 pourrait avoir lieu,
Cette phase est de préférence exécutée manuellement, comme indiqué par les traits intErrompus qui délimitent les cases 250 et 252 sur la figure 7 Après trois minutes, le circuit de minutage 100 est actionné.Le reste des phases du procédé sont mises en oeuvre automatiquement par le circuit de commande 95, comme indiqué par les traits pleins délimitant les cases 254 à 284 sur la figure 7, Au cours de la première de ces phases ou opérations automa- tiques, le circuit de minutage 100 agit de manière à débrancher alternativement les enroulements 21a, 2Tb ~de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et à connecter les trois conducteurs d'entrée 26a, 26b et 26c de ces enroulements au générateur-détecteur 82 de courants de Foucault du circuit 80 à courants de Foucault.Le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault envoie un courant alternatif de haute fréquence et d'intensité relativement faible à travers les enroulements 2ta, 21b qui, à son tour, induit des courants de Foucault dans la bague de matière de brasage 74 entourant les extrémités du manchon de renforcement 72, Les sorties des enroulements 21a, 21b sont connectées aux bornes d'un circuit en pont du type à impédance réglable compris dans le générateurdétecteur 82 de courants de Foucault (mais ceci n'est pas représenté spécifiquement sur cette figure3 Lorsque la bague de matière de brasage 74 commence à fondre dans l'espace annulaire compris entre le manchon 72 et le tube 70, la valeur de l'impédance à laquelle sont confrontés ces courants de Foucault varie étant donné que l'air est un conducteur de l'électricité beaucoup plus mauvais que le métal liquide formant la matière de brasage Ces variations d'impédance entraînent un état de déséquilibre dans le pont d'impédance compris dans le circuit 82 de générateur-détecteur de courants de Foucault.Comme on va le décrire de façon plus détaillée civaprès, on peut utiliser l'amplitude, la pente et la polarité du courant résultant qui s'écoule à travers le pont d'impédance déséquilibré pour déterminer le temps et la vitesse à laquelle la bague de matière de brasage 74 fond, ainsi que le sens d'écoulement de cette matière le long de l'axe longitudinal de la combinaison anchonjtube. Bien entendu, un tel état de fusion se produit rarement (si toutefois il se produit) la première fois que les impédances des enroulements 21a, 21b sont contrôlés après la connexion initiale de trois minutes entre les enroulements 21a, 21b et la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage.Par conséquent, on règle le circuit de minutage 100 de manière qu'il commute le commutateur bipolaire à deux directions formé par le relais mécanique 97 alternativement entre la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et le générateur-détecteur 82 de courants de
Foucault un maximum de seize fois, On choisit les périodes de temps de manière qu'un état de fusion ait lieu à coup sûr dans la bague de matière de brasage 74 et que cet état de fusion soit détecté lorsque les enroulements 21a et 21b sont connectés au générateur-détecteur 82 de courants de
Foucault.

On va maintenant donner une description spécifique de la-structure et du fonctionnement du mode de réalisation préféré.

En se référant maintenant aux figures 1A et 1B pour une des ciption plus spécifique du dispositif de chauffage 1, on voit que l'épaulement avant 5 de plus grand diamètre du mandrin de chauffage 3 comporte une partie cylindrique 7 qui se termine par une extrémité tronconique 9.L'épaulement avant 5 comprend, en outre, à la fois un alésage central 11 et un alésage excentré 13,
L'alésage 11 loge le fil conducteur tressé 26a de l'ensemble d'enroulement 20, tandis que l'alésage 13 loge le fil 24 de l'ensemble d'enroulement L'alésage central 11 ne se termine pas à l'extrémité proximale de l'épaulez ment avant 5, mais s'étend complètement à travers le corps, cylindrique dans son ensemble, du mandrin 3 et jusqu'au bout à travers l'épaulement arrière 30, Tels qu'on les utilise dans le présent exposé, les termes "proximale" et "distale" désignent une position par rapport à l'opérateur qui manipule le dispositif de chauffage au moyen d'un poussoir (non représenté) en Nylon relié à l'extrémité du fil conducteur du mandrin 3.La partie centrale, cylindrique dans son ensemble t5 du mandrin 3 est disposée entre les épaulements avant et arrière 15 et 30 décrits précédemmentt Comme indiqué sur la figure lA, la partie 15 qui est disposée centralement et que comporte le mandrin 2 loge les spires de l'ensemble d'enroulement de chauffage 20. La présence d'épaulements 5 et 30 de plus grand diamètre de part et d'autre de la partie centrale 15 de plus petit diamètre du mandrin 3 remplit trois fonctions importantes. En premier lieu, du fait que ces épaulements 5 et 30 sont formés d'une substance calorifuge, les bords intérieurs de ces épaulements définissent des limites assez nettes dans la forme longitudinale de la zone de chauffage engendrée par l'ensemble d'enroulement 20.Cette caractéristique rend le dispositif de chauffage 1 particulièrement avantageux pour mettre en oeuvre le procédé de brasage à deux phases décrit et revendiqué dans la demande de brevet U.S. préc#itée NO 634 336, étant donné que la mise en oeuvre appropriée de ce procédé exige une application précise de la chaleur de brasage le long de sections longitudinales spécifiques du manchon 72. En second lieu, ces épaulements 5 et 30 contribuent à espacer concentriquement les spires de l'enroulement 20 de la paroi intérieure du manchon ou autre conduit en cours de brasage, de sorte que l'ensemble d'enroulement applique une chaleur uniforme en tous points le long de son diamètre.En troisième lieu, ces épaulements 5 et 30 évitent que l'on fasse frotter par inadvertance les spires de l'enrou
lement 20 contre la paroi intérieure du manchon quand on fait glisser vers le haut et vers le bas le dispositif de chauffage dans le tube,
Comme on peut mieux le voir sur la figure tB, l'ensemble d'enroulement 20 est formé de deux enroulements séparés 21a, 21b enroulés dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse des aiguilles d'une montre, respectivement, autour de la partie centrale cylindrique 15 du mandrin de chauffage 3.Afin que chacun des enroulements 21a, 21b puisse engendrer un champ magnétique de la même configuration et de la même intensité (bien que de polarités différentes) lorsque les enroulements sont reliés au circuit 89 générateur et détecteur de courants de
Foucault, chacun des enroulements 21a, 2Tb est formé de préférence du même nombre de spires (qui s'élève à environ quarante spires pour chaque enroulement) Les spires de chacun des enroulements 21a, 21b sont logées dans des gorges équidistantes 17 qui forment une hélice autour de la surface extérieure de la partie centrale 15 du mandrin de chauffage 3. Chacune de ces gorges 17 reçoit une des spires des enroulements 21a, 21b, comme on peut le voir.Ces gorges 17 apportent leur concours aux épaulements 5 et 30 pour empêcher les spires des enroulements 21a, 21b de se tasser ou de se déplacer longitudinalement de toute autre manière par suite d'un frottement accidentel auquel sont soumises les spires lorsque l'on glisse le dispositif de chauffage 1 à travers la combinaison manchon/tube. Ce tassement des spires pourrait modifier la symétrie des champs magnétiques produits par les enroulements 21a, 21b quand ces derniers sont reliés au circuit à courants de
Foucault.En outre, ce tassement pourrait créer des courtscircuits dans l'ensemble 20 d'enroulement ce qui, à son tour, pourrait créer des "points chauds" indésirables dans la partie centrale 15 du mandrin 3, Ces "points chauds" pourraient finalement affaiblir la matière formant le mandrin 3 et créer des discontinuités dans la configuration du flux de chaleur engendré par l'ensemble 20. Comme autre précaution contre la formation de tels "points chauds", on divise de préférence les enroulements 21a et 21b formant l'ensemble 20 d'enroulement en une série de sections d'enroulement espacées et reliées en série, 22a-22e et 22f-22j, respectivement, Dans les deux enroulements 21a et 21b, chacune de ces sections d'enroulement est séparée de sa section voisine par un petit intervalle dans lequel se dissipe la chaleur.Cet espacement présente également l'avantage d'augmenter la longueur de la zone de chauffage pratiquement isotherme qui se trouve approximativement près du centre du mandrin de chauffage 3.

A son extrémité distale, l'enroulement-21a se prolonge sous la forme du fil précité 24 qui, à son tour, devient le fil conducteur tressé 26a mentionné précédemmentt
A son extrémité proximale, la dernière section 22e de l'enroulement 22a se prolonge sous la forme d'un fil qui est torsadé avec un fil arrivant de la première section 22f de l'enroulement 21b de manière à former un second fil conducteur tressé 26b qui est commun à la fois à l'enroulement 21a et à l'enroulement 21b, Comme on peut mieux le voir sur la figure 1B, le fil conducteur tressé 26b est logé à l'intérieur d'un alésage 27, lequel est luibmême raccordé à un autre alésage 28 qui est parallèle à l'axe longitudinal du mandrin de chauffage 3, Comme l'alésage Il, l'alésage 28 s'étend complètement à travers le corps du mandrin 3. Enfin, à son extrémité proximale, la dernière section 22j de lten- roulement 21b devient le fil conducteur tressé 26c qui est logé dans un alésage 32 s'étendant complètement à travers l'épaulement arrière 30 du mandrin 3, L'utilisation de fils conducteurs tressés 26a, 26b et 26c (dont chacun est formé de deux fils torsadés à raison de 12 ou t3 tours par pouce (25,4 mm)) est préférable aux fils conducteurs du type mono filament en raison de leurs caractéristiques thermiques et leur résistance mécanique supérieures, De façon plus spécifique, le tressage réduit efficacement le chauffage résultant de la résistance ohmique du conducteur en augmen- tant la section conductrice du fil dans l'alésage central Il du mandrin de chauffage 3. Ceci, à son tour, empêche le conducteur de fondre à des niveaux d'énergie élevés,
Comme on va le décrire de façon plus détaillée par la suite, les fils conducteurs tressés 26a, 26b et 26c s'étendent finalement chacun hors de l'extrémité proximale de l'épaulement arrière 30, où ils sont reliés aux broches 63a, 63b et 63c d'un dispositif de connexion 55, Chacun des ensembles 21a et 21b formant l'ensemble 20 d'enroulement est constitué par un fil de platine-rhodium d'environ 0,5 mm (0,020 inches) de diamètre qui comprend de 70 % à 90 % de platine et de 10 t à 30 t de rhodium, et qui est capable de fonctionner à un niveau de puissance d'environ 1000 watts. Bien qu'un alliage formé par des proportions quelconques dans ces fourchettes de valeur conviendrait, les auteurs de la présente invention ont constaté qu'un alliage formé de 70 t de platine et de 30 % de rhodium convient le mieux.

L'ensemble 20 d'enroulement lui-même a de préférence un diamètre d'environ 14 mm (0,55 winches), ce qui laisse environ 2,92 mm (0,115 inches) de jeu radial entre l'enroulement 20 et la paroi intérieure d'un manchon de renforcement typique. Les avantages associés à l'utilisation de fils conducteurs tressés, de sections d'enroulement espacées et d'un fil en alliage platine-rhodium dans lten roulement de chauffage 20 sont exposés dans les demandes de brevet U.S. Nos, 571 214 et 571 215, Ces demandes sont mentionnées expressément dans le présent exposé à titre de référence.

En se référant spécifiquement maintenant à la figure 1A, on voit que la troisième section principale du mandrin 3 du dispositif de chauffage t est l'épaulement arrière 30 que l'on a mentionné précédemment et qui est cylindrique dans son ensemble L'épaulement 30 comprend les trois alésages 11,28 et 32 mentionnés précédemment et destinés à loger les fils conducteurs 26a, 26b et 26c, respectivement Après avoir pénétré dans l'épaulement arrière 30 sous un angle faible, l'alésage 32 se redresse de manière à être en alignement parallèle avec les deux autres alésages il et 28, Dans le mode de réalisation préféré, les alésages 11, 28 et 32 sont équidistants l'un de l'autre près de l'extrémité proximale de l'épaulement arrière 30 afin qu'une quantité suffisante de matière électriquement isolante du mandrin soit présente entre les trois fils conducteurs tressés 26a, 26b et 26c de telle sorte qu'il ne se produise pas malencontreusement un court-circuit entre ces fils conducteurs.

En se référant maintenant aux figures 2, 3A et 3B, on voit que l'épaulement arrière 30 du mandrin 3 comprend aussi un alésage longitudinal 45 destiné à diriger un courant de gaz inerte (de préférence de l'hélium) à des fins de purge autour du corps du mandrin de chauffage 3 entouré par l'ensemble 20 d'enroulement pendant l'opération de chauffage Un tel écoulement de gaz inerte empêche la matière réfractaire calorifuge qui forme la partie centrale 15 du mandrin de chauffage 3 de réagir avec l'oxygène atmosphérique ambiant pendant l'opération de brasage, cette absence de réaction-prolongeant à son tour la durée de vie utile de ce mandrin En outre, les auteurs de la présente invention ont constaté qu'un tel écoulement de gaz à des débits faibles augmente le transfert de chaleur qui a lieu entre l'enroulement de chauffage 20 et la paroi intérieure du manchon en cours de brasage mais qu'il peut aussi, aux débits d'écoulement élevés, être utilisé avantageusement pour refroidir le dispositif de chauffage It
En se référant maintenant spécifiquement aux figures 2 et 3A, on voit que cet alésage longitudinal 45 pour l'écoulement du gaz se termine, à son extrémité distale, au point médian d'un alésage 47 orienté suivant une corde,
Chacune des extrémités de l'alésage 47 se termine, à son tour, dans de courtes cannelures 49a et 49b qui s'étendent longitudinalement vers le haut sur la surface extérieure de l'épaulement arrière 30 jusqu'à la jonction entre le sommet de l'épaulement 30 et la base de l'enroulement de chauffage 20. Ces cannelures 49a et 49b coopèrent avec la surface intérieure du manchon de renforcement de manière à détourner avantageusement le courant de gaz inerte d'une direction latérale à la sortie des extrémités de l'alésage 47 orienté suivant une corde vers une direction longitudinale dans son ensemble afin que le gaz inerte puisse purger efficacement le gaz atmosphérique ambiant entourant la partie centrale 15 de support d'enroulement que comporte le mandrin 3. L'épaulement arrière 30 du mandrin 3 se termine par une partie d'extrémité filetée 51 qui est entourée à son extrémité distale par un épaulement annulaire 53 à des fins qui vont être évidentes.Bien que l'épaulement avant 5, la partie centrale 15 et l'épaulement arrière 30 du mandrin 3 forment ensemble une seule pièce, cylindrique d'une façon générale, de nitrure de bore pur à 99,9 % et d'une qualité pour diffusion, on peut aussi utiliser d'autres matières réfractaires (tels que l'oxyde de zirconium et l'oxyde d'aluminium). Toutefois, on préfère utiliser le nitrure de bore en raison du fait qu'il est généralement plus facile à usiner et qu'on lui prête de meilleures caractéristi#ques de résistance aux chocs thermiques. En outre, le coefficient de dilatation thermique du nitrure de bore est compatible avec le coefficient de dilatation thermique d'un enroulement de chauffage formé d'un alliage platine-rhodium.

En se référant de nouveau à la figure 1A, on voit que la partie terminale filetée 51 de l'épaulement arrière 30 du mandrin 3 est vissée dans un dispositif de connexion 55. Le rôle général du dispositif de connexion 55 est d'établir une connexion mécanique électrique solide entre les fils conducteurs tressés 26a, 26b et 26c et les broches de connexion électriques 63a, 63b et 63c. Dans le mode de réalisation préféré, ces broches 63a, 63b et 63c sont enfichées dans le réceptacle 210 de broches d'un mandrin de support du type décrit et revendiqué dans la demande de brevet US N0 720 107.Le dispositif de connexion 55 comprend, d'une façon générale, un corps 56 fileté extérieurement et comportant une jupe cylindrique 57 filetée intérieurement et s'étendant depuis ce corps
L'extrémité distale du corps 56 et l'extrémité proximale de la jupe cylindrique 57 sont reliées mutuellement par un épaulement annulaire 58. Comme la jupe 57, le corps 56 est essentiellement creux et comprend un espace cylindrique 59 destiné à loger une paire de pièces isolantes semicylindriques 61a et 61b formées de préférence par du nitrure de bore. Comme indiqué sur la figure IA, l'extrémité proximale du corps 56 se termine par un rebord d'emprisonnement annulaire 60 qui fixe les pièces semi-cylindriques 61a, 61b à l'intérieur du corps 56.Le corps 56, la jupe cylindrique et l'épaulement annulaire 58 sont tous formés intégralement d'acier inoxydable NO 300 choisi en raison de sa résistance à la corrosion et de sa caractéristique d'usinage favorable.

Comme on peut mieux le voir en se référant aux figures 1A et 3C, chacune des pièces isolantes semicylindriques précitées 61a et 61b comprend trois rainures parallèles semi-circulaires 62a, 62,5a, 62,7a et 62b, 62,5b, 62,7b sur sa face plate en vue de recevoir les contacts sertis 64a, 64b et 64c des broches formant bornes 63a, 63b et 63c, respectivement. Ces rainures 62a, 62b, 6262,5a, 62,5b, 5b et 62,7a, 62,7b peuvent coïncider mutuellement quand les faces plates des deux pièces isolantes semi-cylindriques 61a et 61b portent l'une contre l'autre pour former un seul élément isolant de configuration cylindrique que l'on peut; emprisonner entre l'extrémité proximale du mandrin 3 et le rebord d'emprisonnement 60 du corps 56. Quand les deux pièces isolantes semi-cylindriques 61a et 61b sont ainsi disposées, les trois paires de rainures semi-circulaires 62a, 62b, 62,5a, 62,5b et 62,7a, 62,7b forment l'équivalent de trois alésages parallèles qui s'étendent le long de l'axe longitudinal du mandrin 3, Comme on peut mieux le voir sur la figure IA, chacun de ces alésages est évidé à ses extrémités proximale et distale afin d'avoir une forme complémentaire de la forme des broches 63a, 63b et 63c, dont chacune comprend un épaulement d'arrêt supérieur 65a, 65b et 65c et un épaulement d'arrêt inférieur 66a, 66b et 66c.Ces épaulements d'arrêt supérieur et inférieur servent à verrouiller chacune des broches 63a, 63b et 63c dans l'élément isolant cylindrique unique formé quand les côtés plats des deux pièces isolantes semivcylindriques 61a, 61b portent l'un contre l'autre et que ces pièces sont emprisonnées dans l'espace cylindrique à l'intérieur du corps 56, On forme une connexion électrique et mécanique entre chacune des broches 63a, 63b et 63c et son fil conducteur tressé correspondant 26a, 26b et 26c en insérant le fil conducteur dans son contact à sertir correspondant 64a, 64b et 64c et en comprimant le centre du contact à sertir avec un outil de sertissage approprié.Dans le mode de réalisation préféré, chacune des broches 63a, 63b et 63c et leurs contacts sertis associés 64a, 64b et 64c est formée de cuivre plaqué d'or. Quand la connexion sertie entre chacun des fils conducteurs tressés 26a, 26b et 26c et sa broche correspondante 63a, 63b et 63c a été établie, on visse, de préférence, le corps 56 sur la partie terminale filetée 51 de l'épaule- ment arrière 30 dans la position représentée sur la figure 1A jusqu'à ce que le bord distal de la jupe cylindrique 57 vienne buter contre l'épaulement annulaire 53 de l'épaulez ment arrière 30 du mandrin et jusqu'à ce que l'épaulement annulaire 58 vienne porter fermement contre l'extrémité proximale de l'épaulement 30. Cet assemblage par filetage entre le corps 56 et la partie terminale filetée 51 de l'épaulement arrière 30 du mandrin 3 joue un double rôle.

En premier lieu, ce positionnement fixe fermement l'isolant cylindrique formé par les deux pièces isolantes semi cylindriques 6ta, 61b entre le rebord d'emprisonnement 50 et l'extrémité proximale du mandrin 3. En second lieu, cet assemblage sert à équilibrer toute force de cisaillement que le corps 56 et la jupe cylindrique 57 pourraient appliquer à l'extrémité de l'épaulement arrière 30 du mandrin 3 quand on pousse le dispositif de chauffage 1 à travers les diverses sections d'une combinaison manchon/ tube. Ce rôle d'équilibrage des forces est important, car le nitrure de bore dont est formé de préférence le mandrin 3 a tendance à s'effriter.

En se référant maintenant à la figure 4, on voit que les enroulements 21a, 21b du dispositif de chauffage 2 sont reliés à la fois à une source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et à un circuit 80 générateur et détecteur de courants de Foucault par l'intermédiaire d'un circuit de commande 95, comme représenté. La source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est à son tour reliée à une source 77 de courant alternatif de 20 ampères sous 110 volts. La sortie de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est commandée par le circuit 98 de relais à semiconducteurs qui est monté en série entre la sortie de la source 75 et l'entrée du circuit 97 de relais mécanique.Dans le mode de réalisation préféré, le relais 98 à semiconducteurs doit pouvoir faire passer la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage à pleine puissance en mode de démarrage rapide en moins de 250 millisecondes et doit pouvoir débrancher la source d'ale mentation 75 en un temps d'au moins 100 millisecondes.

Si les temps de démarrage et de débranchement sont plus longs, la période de temps dont dispose le circuit 80 générateur et détecteur de courants de Foucault pour contrôler les variations d'impédance des enroulements 21a, 21b pourrait se trouver atténuée dans une mesure telle qu'un état de fusion pourrait se produire entre les périodes de contrôle. il convient de remarquer que la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage ne fait pas partie en soi de l'invention et peut être l'une quelconque des nombreuses sources d'alimentation disponibles sur le marché
Le circuit 80 à courants de Foucault est constitué par le générateur-détecteur 82 de courants -de Foucault que l'on a décrit précédemment et qui est relié à un circuit 97 de relais mécanique par l'intermédiaire d'une paire de circuits de pré-amplification 85a, 85b comme représenté.

La présence de ces circuits de pré-amplification 85a, 85b donne la certitude que le signal haute fréquence d'intensité relativement faible engendrée par le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault atteindra le circuit 97 de relais mécanique du circuit de commande 95 avec un minimum de déformation due au bruit et à l'impédance du câble qui achemine le signal. Comme on l'a mentionné précédemment, le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault comprend un pont réglable du type impédance permettant d'analyser les variations d'impédances qui se produisent dans les enroulements 21a, 21b lorsque le courant alternatif de haute fréquence et d'intensité relativement faible traverse ces derniers. D'une façon générale, la sortie de chaque enroulement 21a, 21b est reliée aux extrémités opposées de ce pont du type impédance.Un courant différentiel circule à travers le pont chaque fois que les impédances des enroulements 21a, 21b sont inégales. Bien que la présente invention pourrait fonctionner, comme on peut le concevoir, au moyen d'un seul enroulement au lieu de la structure d'enroulement différentielle décrite dans le présent exposé, l'utilisation d'une structure d'enroulement différentielle est préférée car elle augmente la précision de l'appareil de l'invention d'environ deux ordres de grandeur.

Pour détecter de façon nette les variations d'impédance qui se produisent pendant les périodes de contrôle (c'est-à-dire durant le temps où le circuit 80 à courants de Foucault est relié électriquement aux enroulements 21a, 2tub) le générateur-détecteur 82 de courants de
Foucault comprend, en outre, un circuit d'équilibrage ou circuit de zéro (non représenté#. Le circuit d'équilibrage ajuste les impédances réglables des branches du pont d'impédances pour amener initialement le pont dans un état parfait d'équilibre au début de chaque période de contrôle.

L'utilisation de cette manière du circuit d'équilibrage ou circuit de zéro supprime les variations erronées d'impédance qui ne concernent pas la fusion de la brasure et qui pourrait par ailleurs fausser les résultats des essais.

Un oscilloscope 87 et un enregistreur graphique 90 sont reliés électriquement à la sortie du générateurdétecteur 82 de courants de Foucault, comme représenté.

Fondamentalement, l'oscilloscope 87 et l'enregistreur graphique 90 donnent une représentation visuelle de l'amplitude, de la pente et de la polarité de tout courant différentiel qui circule à travers le pont d'impédances du générateur-détecteur 82 de courants de Foucault à la suite d'une variation importante de l'impédance d'un des enroulements 21a, 21b pendant la période de contrôle. Une variation importante de l'amplitude de ce courant indique que la bague d'alliage de brasage 73 a passé d'un état plastique à un état liquide et que la matière que la constitue s'écoule dans l'espace annulaire compris entre le manchon 73 et le tube 70. La pente de ce courant résultant indique la vitesse à laquelle la matière de brasage s'écoule dans cet espace annulaire et la polarité de ce courant indique dans quel sens le long de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage 1 cette fusion se produit. La pente du changement d'impédance résultant en fonction du temps peut être visualisée plus clairement par l'enregistreur graphique 90 et la courbe complète peut être enregistrée par un enregistreur à bande 92.

On peut mieux comprendre la façon selon laquelle la présente invention permet de détecter le sens de ltécou- lement en se référant à la figure 5 Comme mentionné précédemment, l'enroulement 21a est enroulé dans le sens des aiguilles d'une montre autour du mandrin 3, tandis que l'enroulement 21b est enroulé en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de ce mandrin. Au début de chaque opération de brasage, la jonction entre les deux enroulements 21a et 21b est alignée à peu près avec le centre de la bague d'alliage de brasage 74 entourant le manchon de renforcement 73, afin que les deux enroulements 21a, 21b engendrent des courants de Foucault importants dans la bague non fondue de la matière de brasage (représentée en traits mixtes).Ces courants de Foucault sont, bien entendu, le résultat d'un couplage électromagnétique entre les champs magnétiques fluctuants entourant les enroulements 21a, 21b et le métal conducteur de l'électricité formant la matière de brasage dans la bague 74. Les courants de Foucault induits par les deux enroulements 21a, 21b ont des intensités similaires mais circulent, à tout moment donné, dans des sens opposés étant donné que les enroulements 21a > 21b sont enroulés dans des sens différents. Quand la bague 74 fond, l'impédance dans l'enroulement 21a augmente en raison du fait que plus d'espace d'air et moins de métal s'offrent à la circulation des courants de Foucault engendrés par len- roulement 21.Toutefois, l'impédance de l'enroulement inférieur 21b diminue en raison du fait que plus de métal et moins d'air s'offrent à la circulation des courants engendrés par l'enroulement 21a. Cette variation d'impédance entre les deux enroulements 21a, 21b entraîne la circulation d'un courant différentiel à travers le pont d'impédances du circuit 82, ce courant ayant une polarité différente selon que la matière de brasage formant la bague 74 s'écoule vers le bas ou vers le haut, en amenant ainsi l'impédance de l'enroulement 21a à augmenter par rapport à celle de l'enroulement 21b, ou vice versa. Cette information est utile,. car la matière de brasage ne s'écoule pas toujours vers le bas dans l'espace annulaire compris entre le manchon de renforcement 73 et le tube 70.Une action capillaire contrecarre souvent les effets de la pesanteur et a pour effet que le métal liquéfié qui forme la matière de brasage s'écoule vers le haut dans cet espace annulaire. Le circuit préféré 80 de génération et de détection de courants de
Foucault qui comprend le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault que l'on a décrit précédemment, les circuits pré-amplificateurs 85a, 85b, l'oscilloscope 87, l'enregistreur graphique 90 et l'enregistreur de bande 92 sont tous des composants d'un circuit à courants de
Foucault disponible sur le marché et appelé multiplexeur de fréquences MIZ-12, fabriqué par Zetec, Inc., of Isaquah, Washington.

Le circuit de commande 95 comprend le circuit 97 de relais mécanique mentionné précédemment qui agit comme un interrupteur bipolaire à deux directions. Ce circuit comprend, en outre, le circuit de relais 98 à semiconducteurs mentionné précédemment et destiné à débrancher la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage pour éviter la formation d'arcs entre les contacts du circuit 97 de relais mécanique lorsque les enroulements 21a, 21b sont déconnectés de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage. Un circuit de minutage 100 est relié électriquement au circuit 97 de relais mécanique et commande le temps durant lequel le circuit 97 de relais mécanique commute les enroulements 21a, 21b de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage au générateurdétecteur 82 de courants de Foucault.Le circuit de commande 95 comprend, en outre, un détecteur 104 de tension zéro qui assure le débranchement des enroulements 21a, 21b de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage par le circuit de minutage 100 uniquement lorsque la tension instantanée du courant de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est à peu près nulle (c'est-à-dire moins de 20 volts). Enfin, le circuit de commande 95 comprend un circuit 106 de commande de zéro relié au circuit d'équilibrage (non représenté) du générateur-détecteur 82 de courants de Foucault.A la réception d'une commande appropriée en provenance du circuit de minutage 100, le circuit 106 de commande de zéro ordonne au signal d'équilibrage du générateurdétecteur 82 de courants de Foucault de régler le pont d'impédances de ce générateur-détecteur 82 au début de chaque période de contrôle d'impédance, de manière qu'aucun courant différentiel ne circule à travers le pont. Cet "équilibrage" du circuit en pont supprime les lectures erronées d'impédance qui pourraient masquer, fausser ou altérer les variations d'impédance associées à un état de fusion de la matière de brasage.

La structure du circuit de commande 95 est représentée avec toutes ses particularités dans le schéma illustré sur les figures 6A à 6G.

Circuit de minutage 100
Les figures 6A et 6B représentent schématiquement le circuit de minutage 100. Ce circuit 100 comprend, d'une façon générale, un circuit 110 (qui est actionné manuellement à l'aide d'un bouton 112 d'interrupteur) de mise en fonction de courants. de Foucault, un circuit d'effacement 128 et un circuit de chargement 135 pour effacer et charger les compteurs du circuit de décomptage 142, et un circuit d'horloge 150 pour régler la cadence à laquelle les instructions sont chargées dans le circuit de décomptage 142 à partir des commutateurs numériques 148 et 170 (illustrés sur les figures 6C et 6D, respectivement).

Dans le mode de réalisation préféré, chacun des composants illustrés sur les figures 6A et 6B correspond à la liste suivante de composants disponibles sur le marché Circuit 110 de mise en fonction de courants de Foucault
Résistance 114 (*) 1 000 ohms, 0,1 watt
Déclencheur de Schmitt 116 SN 7414-2
Déclencheur de Schmitt 118 SN 7414-1
Déclencheur de Schmitt 120 SN 7414-1
Déclencheur de Schmitt 122 SN 7414-1
Condensateur 124 0,001 microfarad
Porte NON-ET positive 126 SN 7400-1
Circuit d'effacement 128
Porte NON-ET positive 130 SN 7400-4
Inverseur 132 SN 5404-4
Inverseur 133 SN 5404-4
Circuit de chargement 135
Inverseur 136 SN 5404-4
Inverseur 137 SN 5404-4
Inverseur 138 SN 5404-4
Condensateur 139 200 picofarads
Porte NON-ET positive 140 SN 7400-3
Circuit de décomptage 142
Compteur 143 SN 74193-3
Compteur 144 SN 74193-1
Compteur 145 SN 74193-2
Porte NON-ET positive 146 SN 7400-5
Porte NON-ET positive 147 SN 7400-5
Commutateur numérique 148 DIP, 1 000 ohms
(voir figure 5C)
Circuit d'horloge
Porte NON-ET positive 151 SN 7400-5
Inverseur 152 SN 5404
Porte NON-ET positive 153 SN 7400
Porte ET 154 SN 7409-1
Porte ET 155 SN 7409-1
Résistance 156 1 000 ohms, 0,1 watt
Inverseur 158 SN 5404-4
Résistance 159 1 000 ohms, 0,1 watt
Porte NON-ET positive 160 SN 7400-3
Inverseur 161 SN 5404 (*) Se référer soit au numéros de modèle des composants
normalisés TTL vendus dans le commerce par Texas
Instruments, Inc., de Dallas, Texas, ou (dans le cas
d'un condensateur ou d'une résistance) à la capacité
ou à la valeur ohmique spécifique du composant.

Multivibrateur monostable
redéclenchable 163 SN 74123
Porte ET 165 SN 7500-2
Inverseur 166 SN 5405-4
Multivibrateur monostable
redéclenchable 163 SN 74123
Circuit 98 de relais à semiconducteurs
En se référant à la figure 6D, on voit que le circuit 98 de relais à semiconducteurs comprend un commutateur numérique 170 connecté à un amplificateur
intermédiaire à collecteur ouvert formé d'un ensemble d'inverseurs parallèles 171 à 178 en combinaison avec un relais 186 à semiconducteurs. Comme on va le décrire de façon plus détaillée ci-après, la sortie du commutateur numérique 170 est transmise à la fois au relais 186 à semi
conducteurs et au circuit 97 de relais mécanique.Le
réglage individuel introduit dans le commutateur numérique
170 détermine la durée pendant laquelle les enroulements
21a, 21b pour courants de Foucalt sont connectés au
générateur-détecteur 82 de courants de Foucault pour
chaque période de contrôle d'impédance. Dans le mode de réalisation préféré, on utilise pour chacun des éléments
constitutifs du relais 98 à semiconducteurs les composants
suivants vendus dans le commerce
Commutateur numérique 170
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 171 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 172 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 173 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 174 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 175 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 176 SN 7417-1
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 177 SN 7417-2
Amplificateur intermédiaire à collecteur ouvert 178 SN 7417-2
Porte NON-ET 180 SN 7430-1
LED (diode électroluminescente) 181 CM4-84B-2, 0,1 W
Résistance 182 330 ohms
Porte NON-ET 185 SN 7438-1
Relais 186 à semiconducteurs Modèle MRB 1805 de Clare
Division of General
Instrument Corporation,
Chicago, Illinois
Inverseur 187 SN-7400-2
Condensateur 188 200 picofarads
Déclencheur de Schmitt 189 SN 7414-3
Déclencheur de Schmitt 190 SN 7414-3
Détecteur de tension zéro 104
En se référant maintenant à la figure 6E, on voit que le détecteur 104 de tension zéro est relié à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage (comme indiqué par l'indication "Entrée Signal de Brasage"), et comprend un redresseur à double alternance sous la forme d'un circuit en pont 194. La sortie du redresseur 194 à double alternance est couplée à un élément opto-isolant 202 qui est constitué par la combinaison normale d'une LED (lampe électro-luminescente) disposée au voisinage immédiat d'un phototransistor.D'une façon générale, la porte NON-ET 207 est déclenchée pour commander une batterie d'éléments de commande de relais se présentant sous la forme de portes
NON-ET 210a, 210b, 210c et 210d chaque fois que la sortie de l'élément opto-isolant 202 indique que la tension instantanée de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est nulle ou tout au moins n'est pas supérieure à 20 volts. Comme on va le décrire ci-après > la porte NON-ET 207 ne commande pas en réalité ces éléments de commande de relais tant qu'elle ne reçoit pas du circuit 98 de relais à semiconducteurs un signal indiquant que le relais 186 a débranché la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage du circuit 97 de relais mécanique.

Dans le mode de réalisation préféré, les éléments constitut ifs formant le détecteur de tension zéro et vendus dans le commerce sont les suivants
Résistance 192 25 000 ohms, 10 watts
Diode 195 IN 457
Diode 196 IN 457
Diode 197 IN 457
Diode 198 IN 457
Résistance 199 20 000 ohms, 0,25 watt
Diode Zener 200 IN 4370
Résistance 201 100 ohms, 0,1 watt
Opto-isolant 202 Modèle 4N26-1 (Motorola)
Résistance 203 1 000 ohms, 0,1 watt
Porte NON-ET 204 SN 5438-1
LED 205 CM4-843-2, 0,1 watt
Résistance 206 330 ohms, 0,1 watt
Porte NON-ET 207 SN 7400
Déclencheur de Schmitt 208 SN 7414-3
Multivibrateur monostable
redéclenchable 209 SN 74123
Portes de commande NON-ET à SN 7438-2, SN 7438-3
collecteurs ouverts 210A, SN 74378-4, SN 7438-5
210B, 21 OC, 210D
Circuit de commande de zéro ou d'équilibrage 106
Le circuit de commande de zéro ou d'équilibrage 106 est constitué par un générateur d'impulsions 211 qui ferme un relais 213 au début de chaque période de contrôle. Le relais 213, à son tour, actionne le circuit de zéro ou d'équilibrage (non représenté) se trouvant dans le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault en le commutant sur un potentiel de 5 volts pendant 200 millisecondes. Cette impulsion de tension de 200 millisecondes amène effectivement le pont d'impédances réglable du circuit 82 dans un état d'équilibre.Dans- le mode de réalisation préféré, le circuit de commande de zéro ou d'équilibrage 106 est formé par les composants suivants que l'on trouve dans le commerce
Multivibrateur monostable
redéclenchable 211 SN 74123
Porte de commande NON-ET à
collecteur ouvert 212 SN 7438-6
Relais 213 Modèle 1B001346, fabriqué par
Clare Division of General
Instrument Corp.,
Chicago, illinois
Circuit de relais mécanique 97
En examinant maintenant la figure 6F, on voit que le circuit 97 de relais mécanique est formé de préférence par quatre relais mécaniques 21 Sa, 215b, 215c et 215d montés en parallèle en vue de la détection des courants de
Foucault et en série en vue de l'opération de brasage.

Les relais mécaniques sont préférés sur les relais à semiconducteurs afin de réduire à un minimum la chute de tension et le niveau du bruit quand les relais acheminent un signal de courants de Foucault à travers les enroulements 21a et 21b. Pour éliminer le bruit et la corrosion ponctuelle, chacun de ces relais a de préférence des contacts mécaniques formés ou tout au moins plaqués d'or ou d'argent.Bien que l'on pourrait utiliser un seul relais mécanique au lieu de quatre relais montés en parallèle, l'utilisation de quatre relais dans la configuration représentée abrège le temps nécessaire pour que le circuit 97 de relais mécanique branche les enroulements 21a, 21b du dispositif de chauffage 1 à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage où l'on débranche, étant donné que de petits relais pré s entent généralement des propriétés de commutation plus rapides que les grands relais. Ceci augmente au maximum le temps disponible pour les périodes de contrôle et, de ce fait, réduit à un minimum le risque qu'un état de fusion se produise pendant un changement d'état dans le circuit 97 de relais mécanique.

Comme il apparaît sur le schéma, le circuit 97 de relais mécanique comprend un agencement de divers thyristors 218 à 224, de diodes Zener 227 et 228 disposées dos à dos, et des paires de fusibles 230 et 231 destinés à empêcher le courant d'intensité relativement élevée en provenance de la source 75 d'alimentation du dispositif de chauffage de pénétrer accidentellement dans le générateur-détecteur 82 de courants de Foucault du circuit 80 de génération et de détection de courants de Foucault.

Dans le mode de réalisation préféré, on utilise dans le circuit 97 de relais mécanique les composants suivants disponibles dans le commerce
Relais 21 Sa, 215b, 215c, 215d Modèle KRP11D6, de la
firme Potter-Brumfield Corp.,
Princeton, NJ
Thyristor 218 Modèle 1301GEJ9, de la
firme General Electric Corp.,
Schenectady, NY
Thyristor 219 Modèle 1301GEJ9
Thyristor 220 Modèle 1301GEJ9
Thyristor 221 Modèle 1301GEJ9
Thyristor 222 Modèle 1301GEJ9
Thyristor 223 Modèle 1301GEJ9
Thyristor 224 Modèle 1301GEJ9
Diode Zener 227 (montage dos à dos) Deux diodes Zener 15-v
Diode Zener 228 (montage dos à dos) Deux diodes Zener 15-v paire de fusibles 230 Fusible 1 ampère
Paire de fusibles 231 Fusible 1 ampère
Circuit de pré-réglage 240
La figure 6G représente schématiquement le circuit de pré-réglage 240.Le but général du circuit de préréglage 240 est d'empêcher que l'un quelconque des divers circuits ne commence à fonctionner tant qu'un état stable d'alimentation n'a pas été détecté. Les principaux composants de ce circuit sont le basculeur bistable 241 déclenché par transition de tension et les deux diodes 242 et 243 qui sont montées en série entre un potentiel de 5 volts et l'entrée du basculeur bistable 241. La chute de tension aux bornes des deux diodes 242 et 243 garantit que la source d'alimentation du circuit de commande devra présenter un potentiel de fonctionnement stable d'au moins 5 volts lors de l'augmentation ou de la diminution de puissance pour que le basculeur bistable 241 engendre le signal de pré-réglage qui est nécessaire pour le fonctionnement de tous les autres circuits principaux du circuit de commande 95.Dans le mode de réalisation préféré, les composants disponibles dans le commerce et formant le circuit de préréglage sont les suivants
Basculeur bistable 241
déclenché par transition SN 7474
Diode 242 IN 457
Diode 243 IN 457
Résistance 244 1 000 ohms, 0,1 watt
Résistance 245 1 000 ohms, 0, 1 watt
Interrupteur 246 à bouton manuel
Inverseur 247 à déclencheur de Schmitt SN 7414-1
Porte NON-ET 248 à collecteur ouvert SN 7438
Inverseurs 249a, 249b SN 7404, SN 7414-2
On peut mieux comprendre le fonctionnement du circuit de commande 95 en suivant le parcours des impulsions de commande en provenance du circuit 110 de déclenchement de courants de Foucault dans tout le circuit 97 de relais mécanique et dans tout le circuit 106 de commande d'équilibrage.En se référant de nouveau à la figure 6A, on voit que l'opérateur actionne le circuit de déclenchement 110 en enfonçant le bouton de l'interrupteur 112. Le signal résultant est transmis par l'intermédiaire du déclencheur de Schmitt 116 et est acheminé par les deux conducteurs parallèles aboutissant aux deux entrées de la porte NON-ET 126. La porte NON-ET 126 engendre à son tour un signal que l'on désignera ici comme étant un signal "d'effacement de circuit de comptage", ou EFFCC. Ce signal EFFCC est transmis simultanément à la branche supérieure de la porte NON-OU 130 du circuit d'effacement 128 et à l'extrémité d'entrée de l'inverseur 136 du circuit de chargement 135.Comme on peut le voir sur la figure 6A, les signaux de sortie du circuit d'effacement 128 et du circuit de chargement 135 (désignés respectivement EFF et CHAR) sont appliqués tous deux en parallèle aux compteurs 143, 144 et 145 du circuit de décomptage 142. Toutefois, du fait que le condensateur 139 retarde le signal CHAR engendré par le circuit de chargement 135 lorsqu'il traverse les inverseurs 136, 137 et 138, le signal EFF en provenance du circuit d'effacement 128 arrive aux entrées des compteurs 143, 144 et 145 avant que n'arrive le signal CHAR en provenance du circuit de chargement. Cet ordre d'opérations est, bien entendu, nécessaire pour que les compteurs 143, t44 et 145 effacent, chargent et mémorisent convenablement l'information d'itération et de temps de contrôle contenue dans les commutateurs numériques 148 et 170.

Le circuit de synchronisation 150 représenté sur la figure 6B règle la vitesse à laquelle l'information stockée dans les circuits de comptage 143, 144 et 145 est transformée en signaux qui modifient l'état du circuit 97 de relais mécanique et du circuit 98 de relais à semiconducteurs. Le signal de sortie du circuit de synchronisation 150, que l'on désignera ici comme étant le signal "d'horloge de comptage" ou HORCOMPT est appliqué en série aux entrées des compteurs 143, 144 et 145, tandis que le signal de sortie du circuit de décomptage 142, que l'on désignera comme étant le signal de "compte maximal", ou
COMPMAX,est appliqué à l'une des entrées de la porte
NON-OU 151 du circuit de comptage 150.L'agencement cidessus a pour effet d'assurer que les compteurs 143, 144 et 145 continueront à délivrer des informations de commutation aux circuits 97 et 98 de relais jusqutà un compte maximal, c'est-à-dire jusqu'à ce que la dernière itération du procédé soit atteint, après quoi le circuit de décomptage 142 ne délivrera plus d'autres instructions de commutation.

En se référant maintenant à la figure 6D, on voit que le circuit 98 de relais à semiconducteurs comprend le relais 186 à semiconducteurs dont l'état conducteur dépend des signaux transmis par la porte NON-ET 185, signaux que l'on désignera dans le présent exposé comme étant des signaux CRCF pour "commutation de relais de courants de
Foucault". L'une des branches de la porte NON-ET 185 est reliée au commutateur numérique précité 170 par l'intermédiaire d'une série d'inverseurs 171 montés en parallèle
et l'autre branche de cette porte reçoit les signaux COMPEIAX engendrés par le circuit de décomptage 142.Le relais 186 à semiconducteurs s'ouvre chaque fois qu'il reçoit un signal CRCF de la porte NON-OU 185 qui, à son tour, coupe le courant alternatif d'intensité relativement élevée arrivant dans les enroulements 21a, 21b par l'intermédiaire du circuit 97 de relais mécanique, en provenance de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage.

Il convient de remarquer également que le signal CRCF engendré par la porte NON-ET 185 est en outre relié aux portes NON-ET 210a, 210b, 210c et 210d de commande de relais mécanique par-l'intermédiaire du condensateur 188, des déclencheurs de Schmitt 189 et 190, des portes NON-ET 207, du déclencheur de Schmitt 208 et du monostable 209.

La présence du monostable 209 entre la sortie de la porte
NON-ET 185 et les entrées des portes NON-ET 210a, 210b, 210c et 210d de commande de relais mécanique; a pour effet d'assurer que ces portes NON-ET de commande ne changeront pas l'état de leurs relais mécaniques respectifs 21 Sa, 215b, 215c et 215d avant que le relais à semiconducteurs ait eu une possibilité de débrancher la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage des entrées des relais mécaniques 21 Sa, 215b, 215c et 215d du circuit 97 de relais mécaniques.

Dans le mode de réalisation préféré, le réglage de la temporisation du monostable 209 est d'environ 100 millisecondes, ce qui est maintenant suffisant pour que le relais 186 à semiconducteurs ouvre complètement le circuit entre la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et les relais mécaniques du circuit 97 de relais mécaniques.Il convient de remarquer que, dans une variante, on pourrait obtenir le même résultat recherché (c'est-à-dire l'ouverture des contacts des relais mécaniques 21 Sa, 215b, 215c et 215d uniquement lorsque le courant arrivant de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est nul ou presque nul) uniquement à l'aide du phototransistor se trouvant dans l'élément opto-isolant 210 agissant de concert avec le redresseur à double alternance formé par le circuit en pont 194.

Toutefois, la présence à la fois d'un circuit de temporisation (sous la forme du générateur d'impulsions 209) et d'un détecteur de tension zéro (sous la forme d'un élément opto-isolant 202) donne une marge supplémentaire de garantie contre l'ouverture des contacts mécaniques des relais 21 Sa, 215b, 215c et 215d et contre la formation d'arcs par suite du courant relativement élevé qui circule à travers ces contacts en provenance de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage.

Comme on peut le voir sur les figures 6D et 6E, le signal CRCF sortant de la porte NON-ET 185 est également appliqué au circuit 106 de commande de zéro ou d'équilibrage 106 par l'intermédiaire de l'inverseur 187, du condensateur 188, des déclencheurs de Schmitt 189 et 190, de la porte NON-ET 207 et du déclencheur de Schmitt 208.

A la réception de ce signal, le générateur 211 d'impulsions de ce circuit ferme le relais 213 pendant une période d'environ 200 millisecondes, ce qui a pour effet de mettre en fonction le circuit d'équilibrage ou de mise à zéro (non représenté) du générateur-détecteur 82 de courants de
Foucault pendant cette même période de temps. En mettant simultanément en fonction les générateurs d'impulsions 209 et 211 du détecteur 104 de tension zéro et du circuit 106 de commande de zéro ou d'équilibrage, le circuit 80 de génération et de détection de courants de Foucault est amené dans un état zéro ou état équilibré, en un minimum de temps possible à partir du moment où le signal CRCF est transmis par l'inverseur 187.

On va maintenant décrire le procédé préféré de la présente invention.

En se référant maintenant à l'organigramme de la figure 7, on voit que la première étape 250 du procédé préféré de l'invention consiste à connecter électriquement les enroulements 21a, 21b du dispositif de chauffage 1 à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage par l'intermédiaire du circuit 97 de relais mécanique et du circuit 98 de relais à semiconducteurs. Comme indiqué par la case d'interrogation 252, l'opérateur maintient cette connexion électrique pendant une période de trois minutes durant laquelle les enroulements 21a, 21b engendrent une quantité suffisante de chaleur rayonnante pour commencer à faire fondre la bague de matière de brasage 74 placée entre la paroi extérieure du manchon 72 et la paroi intérieure du tube 70 (voir figure 5).Les étapes 250 et 252 sont représentées par une case en traits interrompus car ce sont des étapes effectuées de préférence manuellement contrairement aux étapes effectuées de façon automatique, 254 à 284, sous la conduite du circuit de minutage ou synchronisation 100 du circuit de commande 95.

Quand trois minutes se sont écoulées, l'opérateur passe à la case 254 et met en fonction le circuit de
100 du circuit de commande 95. Presque immédiatement après, le circuit de minutage 100 fait avancer le procédé aux étapes 256 et 258 et commande l'ouverture du circuit 98 de relais à semiconducteurs (en interrompant ainsi la connexion entre la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage et le circuit 97 de relais mécanique ) et met en fonction en outre le circuit 106 de commande de zéro ou d'équilibrage. Presque instantanément après, le circuit de minutage transmet une impulsion pour actionner le circuit 97 de relais mécanique.Toutefois, par suite du rôle précité joué par le générateur 209 d'impulsions dans la temporisation de la transmission de ce signal aux portes NON-ET 210a, 210b, 210c et 210d de commande de relais mécanique et par suite également de l'état de tension zéro (ou tout au moins faible) incorporé dans la logique par l'action du phototransistor de l'élément opto-isolant 202, le circuit de commande 95 n'ordonne pas immédiatement le changement d'état des relais mécaniques 215a, 25B, 215c et 215d. Un tel changement d'état n'a lieu que quand 200 millisecondes se sont écoulées et quand la tension entre les contacts de ces relais est égale ou inférieure à 20 volts, comme indiqué par les cases d'interrogation 260 et 262.Toutefois, immédiatement après avoir déterminé que les deux interrogations figurant dans les cases 260 et 262 ont reçu une réponse affirmative, le circuit de commande 95 passe à l'état 264 et modifie l'état du circuit 97 de relais mécanique qui connecte électriquement les enroulements 21a, 21b à la sortie du générateur-détecteur 82 de courants de Foucault.

Quand 200 millisecondes se sont écoulées à partir du moment où le circuit d'horloge 150 du circuit de synchronisation 100 a été mis en fonction, le générateur 211 d'impulsions procède à la mise hors fonction du circuit 106 de commande de zéro ou d'équilibrage, comme indiqué par les cases 266 et 268. Comme décrit précédemment, l'exécution de l'étape 268 assure un équilibre parfait des impédances entre les enroulements 21a et 21b au début de la période de contrôle. Au cours de l'étape suivante du procédé, représentée par la case 270, les variations des impédances des enroulements 21a, 21b sont alors contrôlées pendant une période de temps de trois secondes, comme indiqué par la case d'interrogation 272. Cette étape du procédé n'est pas exécutée par le circuit de commande 95 mais par le circuit 80 de génération et de détection de courants de Foucault.L'étape 270 du procédé est exécutée de meilleure façon par l'enregistreur graphique 90, car cet enregistreur donne une représentation visuelle de la vitesse de variation de l'impédance dans la ou dans les deux enroulements en fonction du temps. Cette représentation est importante car la pente de la courbe obtenue de 11 impédance en fonction du temps donne une indication positive de la vitesse à laquelle la matière formant la bague de matière de brasage 74 s'écoule dans l'intervalle annulaire compris entre la paroi extérieure du manchon 72 et la paroi intérieure du tube 70.De plus, selon le signe de la pente de la courbe engendrée par l'enregistreur graphique 90 (qui indiquerait la polarité du courant différentiel sortant du pont d'impédances du générateurdétecteur 82 de courants de Foucault), on peut déterminer le sens de l'écoulement de la matière de brasage le long de l'axe longitudinal de la combinaison manchon/tube.

Quand trois secondes se sont écoulées (ce qui se produit quand la réponse à la case d'interrogation 272 est "oui"), le circuit. de commande 95 fait avancer le procédé à l'étape 274 et commande au circuit 97 de relais mécanique de changer de nouveau d'état, ce qui prépare la condition pour connecter électriquement de nouveau les enroulements 21a, 21b à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage.Bien que l'on puisse utiliser des durées différentes de périodes de contrôle dans le procédé de l'invention, on préfère des périodes de trois secondes car celles-ci sont suffisamment longues-pour réduire à un minimum les variations d'un état de fusion ayant lieu entre les périodes de contrôle , mais insuffisamment longues pour permettre un refroidissement important de la combinaison manchon/tube Après l'exécution de l'étape 274, le circuit de commande 95 fait avancer le procédé à l'étape 276 et commande la fermeture du circuit 98 de relais à semiconducteurs en connectant de nouveau ainsi les enroulements 2 & , 21b à la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage. Toutefois, comme les contacts mécaniques des relais 21 Sa, 215b, 215c et 215d sont déjà fermés à ce moment, il n'y a aucun risque de formation d'arcs entre ces contacts lorsque le circuit 98 de relais à semiconducteurs se ferme.

Comme indiqué par la case d'interrogation 278, la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage est branchée aux enroulements 21a, 21b pendant une période d'environ quatre secondes. Ceci est un temps suffisant pour que les enroulements 21a, 21b engendrent suffisamment de chaleur rayonnante pour élever en réalité la température à l'intérieur du manchon 72 à un niveau plus élevé que celui auquel elle était avant que les enroulements 21a, 21b aient été initialement débranchés de la source 75 d'alimentation de dispositif de chauffage. L'élévation de la température du manchon 72 augmente la probabilité de l'apparition d'un état de fusion dans la matière de la bague de brasage 74 si# cet état n'a pas déjà eu lieu.

Comme indiqué par les étapes 280, 282 et 284, le circuit de synchronisation 100 fait de nouveau exécuter les étapes 256 à 278 pendant un nombre maximal choisi de répétitions (qui est de seize dans le mode de réalisation préféré) avant de procéder à l'arrêt complet. Les auteurs de la présente invention ont constaté que, tant que la durée des périodes de contrôle ne sont pas supérieurs à environ trois secondes et demi et que les temps de chauffage sont d'au moins quatre secondes (après que le temps de chauffage initial de trois minutes a expiré), la probabilité d'apparition d'un état de fusion à un moment quelconque au cours des 16 répétitions est égale à un dans des opérations de brasage normales.Alors que l'on utilise un nombre déterminé de répétitions dans le procédé préféré de 11 invention, dans une variante du procédé on interromprait les répétitions immédiatement après la détection d'un état de fusion dans la bague de matière de brasage 74.

En se référant maintenant spécifiquement aux figures 8A et 8B, on voit que l'on pousse le dispositif de chauffage 1 de l'invention vers le haut le long de l'axe longitudinal du tube 85 au voisinage de la combinaison manchonrtube.

On obtient le glissement longitudinal du dispositif de chauffage 1 au moyen d'une tige de positionnement 69 en
Nylon que l'on relie mécaniquement à l'extrémité proximale du dispositif de chauffage 1. A ce stade, on règle l'état du circuit de commutation 70 de telle sorte que seul le courant alternatif de haute fréquence d'intensité relativement faible qu'engendre le dispositif d'essai 72 traverse l'enroulement 20. A mesure que l'on enfonce de plus en plus profondément le dispositif de chauffage à travers l'extrémité du manchon 87, le champ magnétique fluctuant qui entoure l'enroulement 20 crée de plus en plus de courants de Foucault dans l'Inconel formant le manchon.Ces courants de Foucault exercent à leur tour sur le courant alternatif traversant l'enroulement une inductance réactive qui augmente à mesure que l'enroulement pénètre plus profondément dans l'extrémité proximale du manchon 87. Du fait que la composante y de la tension contrôlée à la fois par l'oscilloscope 74 et par l'enregistreur graphique 78 est proportionnelle à cette augmentation d'inductance réactive, le graphique tracé par l'enregistreur graphique 78 donne une courbe qui accuse une brusque montée lorsque le bord arrière de 11 enroulement 20 se trouve au point X1 le long de l'axe longitudinal du tube 85.

En se référant maintenant aux figures 9A et 9B, on voit que la courbe tracée par l'enregistreur graphique 78 atteint un maximum local lorsque le bord arrière de lten- roulement 20 s'aligne avec le bord proximal du manchon 87 au point X2 le long de l'axe longitudinal du tube 85.On peut facilement obtenir une confirmation de l'emplacement précis de ce maximum local en utilisant le poussoir 69 en
Nylon pour prolonger le déplacement du dispositif de chauffage 1 le long de l'axe longitudinal du tube 85, comme cela est illustré sur les figures l0A et 103. Il est intéressant de savoir que, une fois que le bord arrière de l'enroulement 20 a été inséré au-delà du bord proximal du manchon 72, la valeur de l'impédance réactive engendrée dans l'enroulement 20 par suite des courants de
Foucault résultants diminue quelque peu,ce qui, à son tour, se traduit par le graphique illustré sur la figure lOB.

Ce premier maximum local résulte de la forme de l'extrémité proximale du manchon 87. Comme on le voit sur la figure 8A, l'extrémité proximale du manchon 87 comprend une partie non mandrinée relativement courte entre le bord proximal du manchon et la partie mandrinée proximale 89a du manchon.

Du fait que le rayon plus petit de cette partie non mandrinée du manchon 87 se traduit par un degré plus important de couplage électromagnétique entre l'enroulement 20 et le manchon 87 le long de cette section du manchon, le degré total de ce couplage atteint un maximum local lorsque la totalité de la longueur de la partie proximale non mandrinée du manchon 87 est adjacente à l'extrémité proximale de l'enroulement 20, tandis que le reste de l'enroulement 20 est adjacent à la partie proximale mandrinée 89a du manchon 87, comme illustré sur la figure 8A. Toutefois, quand on introduit plus profondément l'enroulement 20 dans le manchon 87, comme illustré sur la figure 10A, la longueur de l'enroulement 20 qui est adjacent à l'extrémité proximale non mandrinée et de plus petit rayon du manchon 87 diminue tandis que la longueur de bobine adjacente à la partie mandrinée proximale 89a augmente.Par conséquent, le degré total de couplage électromagnétique entre le manchon 87 et l'enroulement 20 diminue, comme illustré sur la figure lOB. Une fois que le bord arrière de l'enroulement 20 a été poussé au-delà du bord proximal du manchon 87, l'opérateur observe sur le graphique tracé par l'engistreur graphique 78 une crête définie de façon assez nette, ce qui l'informe avec précision de l'emplacement du bord proximal du manchon 87. En utilisant le bord du manchon 87 comme point de référence, l'opérateur peut alors positionner avec précision l'axe transversal de l'enroulement 20 dans une position de brasage adjacente à la bague d'alliage de brasage 93b qui entoure la partie mandrinée dis tale 89b du manchon 87.L'opérateur modifie alors l'état du circuit de commutation 70 de manière que l'enroulement 20 soit isolé du courant haute fréquence de faible intensité engendré par le circuit 71 de génération et de détection de courants de Foucault et qu'il reçoive à la place le courant alternatif de basse fréquence et d'intensité relativement élevée engendré par la source 82 de courant alternatif.

Ceci, à son tour, amène l'enroulement 20 à engendrer la chaleur rayonnante nécessaire à la fois pour dilater thermiquement le tube 85 entourant le manchon 87 et pour faire fondre la bague d'alliage de brasage 93a qui entoure l'extrémité mandrinée 89a du manchon 87 si on utilise le procédé préféré de brasage en deux étapes.

Quand le joint brasé entre le tube 85 et l'extrémité mandrinée proximale 89b du manchon 87 a été réalisé, l'opérateur modifie l'état du circuit de commutation 70 de manière que l'enroulement 20 reçoive de nouveau le courant haute fréquence de faible intensité engendré par le circuit 71 de génération et de détection de courants de Foucault et cesse de recevoir le courant alternatif de basse fréquence et d'intensité relativement élevée engendré par la source d'alimentation 82. Une fois que l'enroulement 20 a été chauffé par le courant d'intensité élevée de la source 82, il n'est plus nécessaire d'attendre qu'il refroidisse complètement avant de pouvoir l'utiliser de nouveau comme sonde de courants de Foucault, étant donné que le signal de détection dépend uniquement du signal d'impédance maximale relatif et non d'une valeur d'impédance fixe. L'opérateur utilise de nouveau le poussoir 69 en Nylon pour faire glisser l'enroulement 20 complètement à travers la combinaison manchon/tube. Quand l'axe transversal dé l'enroulement 20 est presque aligné avec le centre de la partie centrale non mandrinée du manchon 95, l'enregistreur graphique enregistre un second maximum au point X4, comme on peut le voir sur le graphique de la figure 8Bt On pense que ce second maximum est supérieur au premier maximum en raison du fait qu'une longueur plus importante de lten- roulement 20 est disposée de façon adjacente à une section de manchon non mandriné de plus petit rayon.Comme indiqué dans la partie en traits interrompus du graphique de la figure 11B, un troisième et dernier maximum local est enregistré lorsque le bord avant de l'enroulement 20 est aligné finalement avec le bord distal du manchon 87 en un point X5 le long de l'axe longitudinal du tube 85. On pense que ce troisième maximum local a lieu pour les mêmes raisons que celles données pour le premier maximum local au point X2 le long de l'axe longitudinal du tube 85. On peut, ici encore, avoir la confirmation de l'emplacement de ce troisième et dernier maximum local simplement en continuant de pousser le dispositif de chauffage 1 au-delà du point X5 de manière que l'enroulement 20 travers complètement la combinaison manchon/tube.Une fois que l'opérateur a obtenu la confirmation de l'emplacement de l'extrémité distale du manchon 85 de cette manière, il peut utiliser de nouveau le circuit de commutation 70 pour isoler l'enroulement 20 du courant haute fréquence de faible intensité produit par le dispositif d'essai 82 du circuit 71 de génération et de détection de courants de
Foucault et rebrancher l'enroulement à la source 82 de courant alternatif d'intensité élevée. En utilisant le bord distal du manchon 87 comme point de référence et en connaissant la distance à laquelle la bague d'alliage de brasage 93a se trouve de ce bord, l'opérateur peut réaliser un joint brasé entre la partie mandrinée proximale 89a du manchon 87 et le tube 85 qui l'entoure en faisant revenir par traction le dispositif de chauffage 1 dans une position appropriée à l'intérieur du manchon 87. Ici encore, du fait que de petites tractions ou de petites poussées suffisent une fois que les bords du manchon 87 ont été détectés, toutes imprécisions dans le positionnement de l'enroulement 20 le long de l'axe longitudinal du tube 85 par suite de la souplesse du poussoir 69 en
Nylon sont négligeables.

Claims

REVENDICATIONS

1. procédé pour faire fondre un élément de brasage (74) et pour détecter un état fondu de cet élément de brasage en utilisant un dispositif de chauffage (1) comprenant un élément d'enroulement formant résistance électrique qui a une forme allongée et que l'on dispose à proximité audit élément de brasage pour effectuer à la fois une fusion et une détection à l'intérieur d'un tube de générateur de vapeur d'eau pendant une opération de manchonnage du tube, le procédé susvisé étant caractérisé par les étapes consistant

(a) à positionner l'élément d'enroulement (20) à l'intérieur du tube de générateur de vapeur d'eau au voisinage de la matière de brasage

(b) à brancher électriquement ledit élément d'enroulement (20) tout d'abord sélectivement à une source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage afin d'engendrer une chaleur de brasage puis à débrancher l'élément d'enroulement de la source d'alimentation de dispositif de chauffage et à le connecter à une source (82) de courant alternatif d'intensité relativement faible pour induire les courants de Foucault dans la matière de brasage

(c) à contrôler les variations de l'impédance inductive dans l'élément d'enroulement (20) pendant que le courant alternatif de faible intensité le traverse et

(d) à noter l'instant où l'impédance inductive de l'élément d'enroulement (20) varie au moment où la matière de brasage fond.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de chauffage est un enroulement enroulé autour de l'axe longitudinal du dispositif de c h a u f f a g e e t q u ' e n o u t r e o ndé t e c te la vitesse à laquelle la matière de brasage fond en contrôlant la vitesse de variation de l'impédance inductive de l'enroulement.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément (20) formant résistance électrique comprend des premier et second enroulements (21 a, 21b) connectés séparément en parallèle à la sortie de la source de courant alternatif de faible intensité afin de former un enroulement différentiel pour les courants de Foucault.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'un des enroulements est enroulé dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage (1) et l'autre enroulement est enroulé en sens inverse des aiguilles d'une montre et qu'en outre, o n d é t e r m i n e dans quelle direction la matière de brasage fond le long de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage en contrôlant la polarité du courant de sortie différentiel.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à sélectionner une fréquence du courant alternatif de faible intensité de manière à augmenter au maximum le degré de couplage électromagnétique qui a lieu entre la matière de brasage (74) et l'élément de chauffage (20).

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à sélectionner la fréquence du courant alternatif de plus faible intensité quelque part à l'intérieur de la plage comprise entre 15 kHz et 20 kHz.

7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à annuler le courant de sortie différentiel de l'enroulement différentiel pour courants de Foucault avant de contrôler les variations d'impédance différentielle de l'enroulement pendant que le courant alternatif de faible intensité le traverse.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue le branchement et le débranchement électrique au cours de l'étape (b) en utilisant un relais (97) et que l'on met hors fonction la source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage avant que le relais ne débranche cette source de l'élément (20) de résistance électrique afin d'éviter la formation d'arcs dans les contacts dudit relais.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage fournit un courant alternatif d'intensité relativement élevée et que le branchement et le débranchement électrique mentionné dans l'étape (b) est effectué au moyen d'un relais (97) et que le temps instantané de débranchement entre l'élément (20) de résistance électrique et la source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage au cours de l'étape (b) est choisi de manière que la tension instantanée traversant l'élément (20) de résistance électrique ne soit pas plus élevée d'environ 20 volts, afin d'éviter la formation d'arcs dans les contacts dudit relais.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à sélectionner la période de temps durant laquelle l'élément de chauffage (20) est connecté à la source (82) de courant alternatif de faible intensité de manière qu'il ne se produise pas de chute de température notable dans la matière de brasage entre le moment où l'élément de chauffage (20) est débranché et celui où il estrebranché à la source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on branche l'élément de chauffage à la source (82) de courant alternatif de faible intensité pendant un temps qui n'est pas supérieur à e#nviron quatre secondes

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enroulement (20) faisant office de résistance électrique comprend des premier et second enroulements (21a, 21b) branchés séparément en parallèle à la sortie de la source de courant alternatif de faible intensité afin de former un enroulement différentiel pour les courants de

Foucault.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'un des enroulements est enroulé dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage (1) et que l'autre enroulement est enroulé en sens inverse des aiguilles d'une montre

que l'on branche les sorties des premier et second enroulements entre les extrémités opposées d'un circuit formant pont d'impédances et que l'on détermine dans quelle direction la matière de brasage fond le long de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage (1) en contrôlant la polarité du courant alternatif résultant circulant dans le circuit formant pont d'impédances.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à régler les impédances dans le circuit formant pont d'impédances de manière qu'il n'y ait initialement aucun courant alternatif résultant dans la branche transversale dudit circuit en pont au début de chaque contrôle de ltneroulement.

15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à sélectionner la fréquence du courant alternatif de faible intensité de manière à augmenter au maximum le degré de couplage électromagnétique qui a lieu entre la matière de brasage et l'enroulement de chauffage.

16. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'on effectue le branchement et le débranchement électrique de l'étape (b) à l'aide d'un relais (97) et que la source d'alimentation de dispositif de chauffage est mise hors fonction avant que le relais ne débranche cette source de l'élément (20) de résistance électrique afin d'éviter la formation d'arcs dans les contacts dudit relais.

17. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la source d'alimentation de dispositif de chauffage fournit un courant alternatif d'intensité relativement élevée, et que le temps instantané du débranchement entre l'enroulement et la source d'alimentation de dispositif de chauffage au cours des étapes (b) et (c) est choisie de manière que la tension instantanée aux bornes de l'enroulement (20) ne soit pas plus élevée qu'environ 20 volts, afin d'éviter la formation d'arcs.

18. Appareil de chauffage par chaleur rayonnante destiné à être utilisé avec un tube de générateur de vapeur d'eau pour souder par brasage un manchon (72) à la paroi intérieure dudit tube pendant une opération d'entretien et de réparation, ledit appareil étant utilisé pour appliquer sélectivement une chaleur de brasage à une matière de brasage (74) qui est disposée sur l'extérieur dudit manchon, ledit appareil servant également à détecter le moment où ladite matière de brasage fond, et comprenant un long enroulement (20) faisant office de résistance électrique que l'on dispose, pendant l'utilisation, concentriquement à l'intérieur dudit manchon à braser dans un tube de générateur de vapeur d'eau, l'appareil susvisé étant caractérisé par le fait que

(a) l'enroulement (20) faisant office de résistance électrique comprend des premier et second enroulements (21a, 21b), lesdits premier et second enroulements étant enroulés respectivement dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe longitudinal du dispositif de chauffage par chaleur rayonnante

(b) une source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage peut être branchée électriquement aux bornes des premier et second enroulements (21au 21b)

(c) un circuit (80) de génération et de détection de courants de Foucault peut être branché électriquement aux bornes de chacun des enroulements (21a, 21b) de manière que lesdits premier et second enroulements fonctionnent comme un enroulement différentiel pour courants de Foucault chaque fois que ledit branchement électrique est effectué

et

(d) un circuit de commande (95) branche automatiquement de façon alternée lesdits premier et second enroulements (21a, 21b) tout d'abord à la source (75) d'alimentation de dispositif de chauffage puis audit circuit (80) de génération et de détection de courants de Foucault jusqu'à ce que des variations apparaissant dans le courant différentiel engendré par les premier et second enroulements précités indiquent que ladite matière de brasage a fondu.

19. Dispositif de chauffage par chaleur rayonnante selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ledit circuit de commande comprend un circuit de minutage

ou synchronisation (100) pour comander le temps durant lequel lesdits premier et second enroulements sont branchés à ladite source d'alimentation de dispositif de chauffage et audit circuit de génération et de détection de courants de Foucault.

20. Dispositif de chauffage par chaleur rayonnante selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ladite source d'alimentation de dispositif de chauffage fournit un courant d'intensité relativement élevée et que ledit circuit de commande (95) comprend un relais (97) pour mettre hors fonction la source d'alimentation avant que cette source d'alimentation soit débranchée des premier et second enroulements afin d'éviter la formation d'arcs.

21. Dispositif de chauffage par chaleur rayonnante selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ladite source d'alimentation de dispositif de chauffage fournit un courant alternatif d'intensité relativement élevée, et que ledit circuit de commande comprend un détecteur (104) de tension zéro pour débrancher les premier et second enroulements de la source d'alimentation lorsque la tension instantanée est faible afin d'éviter la formation d'arcs.

22. Dispositif de chauffage par chaleur rayonnante selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ledit circuit de commande comprend un relais (97) pour brancher et débrancher ladite source d'alimentation de dispositif de chauffage vis-à-vis desdits premier et second enroulements, ledit relais comprenant des contacts formés par un métal noble afin de réduire la corrosion ponctuelle et le bruit.

23. Dispositif de chauffage par chaleur rayonnante selon la revendication 18, caractérisé par le fait que le circuit de génération et de détection de courants de

Foucault comprend un circuit (106) d'annulation de courant pour annuler le courant différentiel engendré par les premier et second enroulements et que ledit circuit de commande comprend un circuit de commande dfannulation branché électriquement audit circuit d'annulation chaque fois que les premier et second enroulements sont connectés électriquement audit circuit de génération et de détection de courants de Foucault.