FR2522147A1 - Procede et dispositif pour detecter des fuites d'un melange gaz-air hors de circuits de fluide fermes - Google Patents

Abstract

UNE CHAMBRE DE TRAVAIL 3 EST RACCORDEE A UN DISPOSITIF 1 DE PRELEVEMENT DU MELANGE GAZ-AIR ET A UNE POMPE A VIDE 9. LA CHAMBRE EST INSTALLEE ENTRE UNE SOURCE 11 DE RAYONNEMENT INFRAROUGE ET UN RECEPTEUR DE RAYONNEMENT 14 RACCORDE ELECTRIQUEMENT A UNE ENTREE 16 D'UN CIRCUIT COMPARATEUR 17. AU MOYEN D'UNE POMPE 6, ON ENVOIE LE MELANGE GAZ-AIR DANS LA CHAMBRE 3 JUSQU'A CE QUE LA CONCENTRATION DU GAZ D'ESSAI DANS LA MELANGE GAZ-AIR CONTENU DANS LA CHAMBRE DEVIENNE LA MEME QUE DANS LE CIRCUIT FERME 2. UN TEMPORISATEUR 41 ET UN CAPTEUR DE PRESSSION 21 RACCORDES AU BLOC DE CALCUL 19 PERMETTENT DE CALCULER LE TEMPS NECESSAIRE POUR EGALISER LES CONCENTRATIONS ET LA DIFFERENCE DE PRESSION CORRESPONDANTE DANS LA CHAMBRE, ET LE BLOC EN DEDUIT LE DEBIT DE FUITE.

Description

La présente invention se rapporte â la métrologie, concerne le centrale de ltétanchéité des circuits de fluide fermés et a notamment pour objet un procédé pour détecter des fuites d'un mélange gaz-air hors de circuits fermes lors des essais d'étanchéité de circuits de fluide, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

L'invention peut titre utilisée dans l'industrie aéronautique, dans la construction d'automobiles et de tracteurs, ainsi que dans l'industrie chimique, du gaz et du pé- trole et dans de nombreuses autres branches de l'industrie, y compris la construction des logements ét la construction industrielle, surtout pour contrôler ltétanchéité de divers circuits fermés (d'enceintes étanches).

Les prescriptions principales auxquelles doivent satisfaire les procédés et les dispositifs de détection des fuites d'un mélange gaz-air hors de circuits fermés, sont la localisation précise d'un défaut d'étanchéité du type dé- bouchant et l'évaluation quantitative précise de la fuite du mélange gaz-air â travers ce défaut.

Les detecteurs de fuites à spec*rometrie de masse, à halogène, à catalyse thermique, S ultrasons et à rayonnement infrarouge connus ne satisfont pas completement aux exigences indiquées, car a' à l'aide de ceux-ci on ne peut que détecter la présence d'un défaut d'étanchéité débouchant dans une zone déterminée. Mais l'appréciation quantitative des fuites à travers un défaut d'étanchçité de bouchant ne peut être realisee qu'au moyen de defauts d'étanchéité de contrôle destinées à effectuer le tarage des détecteurs de fuites indiqués, et avec une faible précision seulement qui est due à l'influence des variations eventuelles de la pression et de la température ambiante sur le flux de mélange air-gaz.

Ainsi, dans un detecteur de fuite à halogène, l'erreur de mesure est due à l'accumulation au cours de la mesure de l'agent refrigerant dans l'élément sensible, ce qui ne peut pas eAtre évité, m8me par ventilation de ce dernier avec un courant de gaz neutre ou d'air pur.D'autre part, l'utilisation d'un agent frigorifique tel, par exemple, que le difluorochloromethane ou le difluorodichlorométhane, ne permet pas de préparer et de conserver un mélange gaz-air homogène ni de remplir dtune façon uniforme avec ce dernier une enceinte étanche du dispositif à vérifier, ce qui réduit sensiblement la precision de localisation d'un défaut et rend insoluble le problème de l'appréciation quantitative du flux de mélange gaz-air, même par tarage du détecteur de fuites au moyen d'un défaut d'étanchéité de con trame.

Ce dernier inconvénient est également inhérent aux détecteurs de fuite a' spectrométrie de masse.

En rapport au fait que les détecteurs de fuites de gaz connus fonctionnent d'une façon instable en régime de contrôle de l'étanchéité par "sondagen, le problème de lté- valuation de la sensibilité d'un détecteur de fuites est partiellement résolu grace à son tarage au moyen de défauts d'étanchéité de contrale.

Le choix d'un défaut d'étanchéité de contrôle est effectué en partant de la réalisation des conditions d'- équation : Q1 + (0,1 à 1) Q2 (1),
ou
Q1 est le flux de gaz d'essai, par exemple de protoxyde d'azote, à travers le défaut d'étanchéité de contrôle, en ss.S-l.

Q2 est la fuite admissible.

La sensibilité du détecteur de fuites est alors calculée à l'aide de la formule
u = Q1 min
ou
Q1 est le flux mesuré de gaz d'essai, par exemple de protoxyde d'azote, à travers le de faut d'étanchéité de contrôle en s
ck est la lecture du dispositif indicateur du détecteur de fuites mesurant la fuite au défaut d'étanchéité de controle, en mV
0k min est la lecture minimale fiable du dispositif indicateur du détecteur de fuites, égale à au moins le triple de la valeur du bruit de fond, en mV.

Du fait que le défaut d'e' tanche' ite' est lui-meme instable et que sa caractéristique varie dans le temps, avant chaque essai on est obligé de procéder à son calibrage en immergeant l'orifice constituant le défaut d'étanchéité dans l'alcool, en calculant ensuite le nombre de bulles de gaz qui en sort et en mesurant leur dimension à l'aide d'un microscope. La technologie décrite exige un volume de travail important et n'assure pas la mesure du mélange gaz-air à analyser, traversant le défaut à caractère d'orifice, en unités de mesure du flux.Ceci a pour cause que lors du pré- lèvement du mélange gaz-air à analyser sur la surface à con tramer d'un circuit de fluide fermé, il y a des pertes importantes du gaz d'essai, car le flux à travers un défaut d'étanchéité débouchant est soumis a' l'action du milieu ambiant, ce qui peut entratner la modification de ses pression, vitesse et température, ainsi que de la teneur- en gaz d'es- sai du mélange gaz-air passant à travers le défaut flétan chéité.

Le gaz d'essai faisant partie du mélange gaz-air analysé, qui possède dans le circuit fermé une concentration en volume C0, en arrivant â la surface à travers le défaut d'étanchéité débouchant, crée une concentration en volume locale C2 du gaz d'essai dans le milieu ambiant, une partie du gaz à concentration en volume C3 s'en va de la surface contrôlée dans le milieu ambiant, une autre partie de ce gaz à concentration en volume C4 est prélevée par le détecteur (préleveur d'échantillon) et, à travers une conduite de transport, est acheminé sous forme d'un flux continu par un stimulateur de débit à travers la chambre de travail.Ainsi, la chambre de travail est traversée par un mélange gaz-air avec une concentration en volume du gaz dtessai égale à :
C4 = C2 ~ (3), ou
C4 est la concentration du gaz d'essai, par exemple de protoxyde d'azote dans le mélange de gaz à analyser, prélevé par le détecteur à partir d'un défaut d'étanchéité débouchant et arrivé dans la chambre de travail en ,% vol.;
C2 est la concentration locale du gaz dressai, par exemple du protoxyde d'azote, dans le milieu ambiant au dessus de la zone de sortie du mélange gaz-air à travers un défaut d'étanchéité débouchant, en % vol. ;;
C3 est la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à analyser sortant à travers le défaut débouchant qui s'est échappé dans le milieu ambiant, en % vol.

En résultat, le graphique de tarage, qucon élabore d'ordinaire pour apprécier la sensibilité d'un détecteur de fuites, comporte des erreurs importantes, surtout lorsque les échantillons de mélange gaz-air sont prélevés par nsondage". L'erreur qui provient des pertes partielles du gaz d'essai dans le mélange gaz-air sortant dans le milieu am- biant à travers le défaut d'étanchéité débouchant est tellement importante qu'elle ne permet pas d'effectuer une apuré ciation quantitative de l'écoulement à travers ledit défaut d'étanchéité, et par suite de la reduction importante de la sensibilîté du détecteur de fuites (de 70 mV à 5 mV), on ne peut qu'effectuer le relevé (l'indication) de défauts dté tanchéité grossiers (importants.

Ce qui vient d'être exposé peut être confirmé analytiquement. La concentration du ga d'essai, par exemple du protoxyde d'azote, dans un mélange gaz-air prélevé à partir d'un défaut d'étanchéité débouchant à la surface d'un objectif contrôlé par le "sondage" est égale à :
g2 g2
Cmin =g1+g2 = g1, car g1 > > g2... (4),
où :
C in est la concentration minimale du gaz d'es- sai, par exemple de protoxyde d'azote, détectée de façon st- re par un récepteur de rayonnement dans le mélange gaz-air analysé prélevé à partir d'un défaut d1étanchéité débouchant, en % vol.

91 est le débit volumique du mélange gaz-air analysé à travers la sonde, la conduite de transport et la chambre de travail, en l.S-1 ;
g2 est le débit volumique du mélange gaz-air analysé à travers le défaut d'étanchéité débouchant en lS-l.

Compte tenu du débit volumique g3 du mélange gazair analysé s'échappant dans le milieu ambiant, l'expression (4) prend la forme suivante
Cmin = g2-g3 (5)
g1
Un détecteur de fuites optique à absorption du rayonnement infrarouge possede une sensibilité de seuil de mesure de la concentration du gaz d'essai (le protoxyde d'azote) dans un mélange gaz-air à analyser qui est déterminée au moyen de la formule

<tb> Q <SEP> = <SEP> Cming1 <SEP> (6) <SEP>
<tb> <SEP> p <SEP> - <SEP> const.
<tb>

où <SEP>
<tb>
Q est le flux minimal enregistrable du mélange gaz-air analysé à travers un défaut d'étanchéité débouchant, en
est la pression du mélange gaz-air analysé dans la chambre de travail, en Pa.

En substituant dans la formule (6) à la valeur de
Cmin son expression tirée de (4), on obtient après une transformation

<tb> Q <SEP> = <SEP> (92 <SEP> - <SEP> g3) <SEP> p <SEP> = <SEP> <SEP> const. <SEP> (7)
<tb> <SEP> p <SEP> z <SEP> const.
<tb>
Si on considère le débit volumique du mélange gazair à analyser à travers un défaut d'étanchéité débouchant corme une grandeur constante, selon la formule (7), la sensibilité de seuil d'un détecteur de fuites optique à absorption du rayonnement infrarouge dans le gaza en cas de prélèvement des échantillons du mélange gaz-air par méthode à "sonde", est déterminée par les variations de la pression du mélange gaz-air à analyser dans la chambre de travail et par le débit volumique g3 du mélange gaz-air a' analyser qui s'échappe dans le milieu ambiant.

Pour tous les détecteurs de fuites de gaz connus, la valeur de la concentration minimale C détectée de fa çon store par le récepteur de rayonnement, suivant l'expres- sion (5), est une grandeur variable. Les variations de la pression du mélange gaz-air à analyser, au cours de son passage à travers la chambre de travail, introduisent au cours des mesures des erreurs supplémentaires.

On connut un procédé pour mesurer les fuites d'un mélange gaz-air lors des essais d'étanchéité des circuits à fluide fermés (voir, par exemple, le certificat d'auteur de 1'URSS NO 298 876, qui consiste à prélever le mélange gaz-air à la surface du circuit de fluide fermé à contr8ler, à ltenvoyer dans une chambre de travail et à agir sur ce mélange avec un rayonnement infrarouge ou ultraviolet, qui est modulé d'après les bandes d'absorption du gaz d'essai constituant le mélange gaz-air, la variation de l'intensité de ce rayonnement portant l'information sur la valeur de la concentration C1 du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail.

Selon le procédé indiqué, la mesure du gaz d'essai est effectuée en unités de concentration en volume, et en qualité de gaz d'essai on utilise le protoxyde d'azote.

Du fait que le protoxyde d'azote possède un poids spécifique commensurable avec celui de l'air, le mélange gazair préparé avec du protoxyde d'azote est réparti d'une façon plus uniforme dans le volume du circuit fermé à essayer, en comparaison avec l'hélium et les fréons, ce qui améliore la précision de mesure.

Un dispositif connu pour mesurer les fuites de mélanges gaz-air hors de circuits fermés (voir par exemple le certificat d'auteur de 1'URSS N 428 242) comporte une chambre de travail raccordée par son entrée au dispositif pour le prélèvement du mélange gaz-air a' la surface du circuit fermé, et par sa sortie à une pompe à vide ;; vis- & vis de la fenêtre d'entrée de la chambre de travail est installée une source de rayonnement infrarouge ou ultraviolet sur le trajet duquel, entre la source et la fenêtre, sont installés en série un commutateur du rayonnement et un modulateur, qui forment les voies optiques de référence et de travail, et sur le trajet du rayonnement qui a traverse la chambre de travail contenant le mélange gaz-air est installé un récepteur de rayonnement infrarouge ou ultraviolet, relié électriquement à l'entrée d'un circuit comparateur dont la sortie est connectee électriquement à un bloc d'enregistrement.

Dans le dispositif indiqué, qui représente un détecteur de fuites-analyseur de gaz mettant en oeuvre le procédé conforme au certificat d'autour de l'URSS N 298 876, l'analyse du mélange gaz-air, c'est-à-dire la mesure du gaz d'essai en unités de concentration en volume est réalisée dans le flux de gaz, ctest-a-d:ire que le mélange air-gaz est envoyé en permanence dans la chambre de travail.

Au cours du prélèvement du mélange gaz-air i ana lyser à la surface du circuit < e fluide fermé à contrôler, il y a de fortes perte; du ga d'essai. Ceci s'explique par le fait que le prélèvement du mélange gaz-air a' analyser à la surface du circuit fermé est réalisé à l'aide d'un dis positif de prélèvement d'ecilanti::lons qui n'entre pas directement en contact avec la surface du circuit terme mais es-t situé à proximité de cette surface
L'invention vise un procédé polar détecter les fuites d'un mélange gaz-air hors de systèmes étanches, ainsi qutun dispositif pour sa mise en oeuvre, dans lesquels le maintien d'une concentration assignée du gaz essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail au cours de la détection d'une fuite permette de mesurer une fuite avec une haute précision, en unités de mesure du flux de mélange gaz-air.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour détecter les fuites dtun mélange gaz-air hors de circuits à fluide fermés, du type dans lequel on prélève le mé- lange gaz-air à la surface du circuit fermé à contraler, on l'envoie dans une chambre de travail, et on agit sur ce mé- lange avec un rayonnement infrarouge ou ultraviolet qui est modulé suivant les bandes d'absorption d'un gaz d'essai se trouvant dans le mélange gaz-air et dont la variation dtin- tensité porte l'information sur la valeur de la concentration
C1 du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail, procédé caractérisé en ce qu'on admet le mélange gaz-air dans la chambre de travail jusqu'à ce que la concentration C1 du gaz dressai dar.s le mélange gaz-air à 1'intérieur de la chambre de travail atteigne une valeur égale à la concentration assignée C du gaz d'essai dans le
o mélange gaz-air à l'intérieur du circuit fermé, on mesure le temps tl nécessaire pour atteindre l'égalité des concentrations du gaz d'essai ainsi que la différence des pressions
(t p) dans la chambre de travail au début de l'admission du mélange gaz-air et au moment où est atteinte ladite égalité des concentrations du gaz d'essai C0=C1, et on détermine la fuite d'après la valeur du flux Q du mélange gaz-air stéchap- pant du circuit fermé en la calculant à l'aide de la formule:

<tb> V <SEP> v.t <SEP> p
<tb> Q <SEP> t
<tb> <SEP> C1=Co <SEP>
<tb> où V est le volume de la chambre de travail.

Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, avant d'admettre le mélange gaz-air dans la chambre de travail, on ventile cette dernière avec un gaz n'absorbant pas le rayonnement infrarouge ou ultraviolet, et on effectue son pompage jusqu'à obtenir une pression inférieure à la pres sion atmosphérique, pour accrottre la concentration du gaz a'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail.

L'invention a également pour objet un dispositif mettant en oeuvre le procédé ci-dessus, dispositif du type comportant un dispositif pour le prélévement du mélange gazair à la surface d'un circuit ferme, une chambre de travail raccordée par son entrée à ce dispositif et raccordée par sa sortie à une pompe à vide, une source de rayonnement infrarouge ou ultraviolet disposée vis-à-vis d'une entre d'entrée de la chambre de travail, un commutateur et un modulateur du rayonnement disposés en série entre la source et la fenêtres sur le trajet du rayonnement et formant des canaux optiques de référence et de travail, tandis que sur le trajet du rayonnement ayant traversé la chambre de travail contenant le mélange gaz-air est installé un récepteur de rayonnement infrarouge ou ultraviolet relié électriquement à une entrée d'un circuit comparateur, une sortie est reliée électriquement à l'entrée d'un bloc d'enregistrement, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une pompe de compression se trouvant à l'entrée de la chambre de travail, deux électrovannes placées directement à l'entrée et à la sortie de la chambre de travail, un capteur de pression raccordé à la chambre de travail, un capteur de la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur du circuit fermé, raccordé à une autre entrée du circuit comparateur, un temporisateur dont l'entrée de commande est raccordée à une autre sortie du circuit comparateur, un bloc de commande raccordé par une entrée d'information au capteur de pression, par des entrées de commande â des sorties appropriées du circuit comparateur, par une sortie de commande a' une entrée du temporisateur, et par d'autres sorties de commande aux entrées des électrovannes, respectivement, un bloc de calcul pour déterminer la valeur du flux du mélange gazair s'échappant du circuit fermé, à l'aide dune formule as signée, dont une entrée rfnfcration est raccordée a une sortie du circuit comparateur et d'autres entrées à des sorties d'information, du temporisateur et du bloc de commande, respectivement, et dont la sortie est raccordée a' à du bloc d'enregistrement, et un dispositif de consigne du volume de la chambre de travail, raccordé à une entrée du bloc de calcul.

il est également avantageux que le dispositif comporte un dispositif de consigne du temps de ventilation de la chambre de travail, raccordé à une entrée dtinformation correspondante du bloc de commande.

Dans ce procédé de détection des fuites du mélange gaz-air lors des essais d'étanchéité de circuits à fluide fermés, et dans le dispositif le mettant en oeuvre, la fuite de mélange gaz-air est mesurée en unités du flux avec une haute précision, en égalisant les concentrations du gaz d'essai dans le mélange gaz-air contenu à l'intérieur de la chambre de travail et à l'intérieur du circuit à fluide fermé.

D'autre part, ce procédé et ce dispositif permettent de réduire la durée de détection des fuites.

Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins donnés en annexe, sur lesquels
- la Fig. 1 est le schéma fonctionnel d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de détection de fuites d'un mélange gaz-air lors des essais d'étanchéité de circuits å fluide fermés, ce schéma représentant schématiquement une chambre de travail, une source et un récepteur de rayonnement (en coupe longituoinale) selon l'invention
- la Fig. 2 montre un dispositif pour le prélever ment du mélange gaz-air à la surface à contraler d'un circuit à fluide fermé (en coupe longitudinale)
- la Fig. 3 est le diagramme de variation dans le temps de la concentration du gaz d'essai (ligne en trait mixte) et de la pression du mélange gaz-air (ligne en trait plein) dans la chambre de travail au cours de la mesure par le procédé proposé selon l'invention.

Le procédé pour détecter les fuites de mélange gaz-air lors d'un système étanche, à travers un défaut d'étanchéité débouchant, consiste en ce qu'on admet le mélange gaz-air prélevé à la surface du système étanche à contrôler dans une chambre de travail, l'admission étant effectuée jusqu'a ce que la concentration C1 du gaz d'essai constituant du mélange gaz-air à l'intérieur de cette chambre atteigne la concentration assignée C de ce gaz dans le mélange gaz
o air à l'intérieur du circuit à fluide terme. On agit sur le mélange gaz-air contenu à l'intérieur de la chambre de travail avec un rayonnement infrarouge ou ultraviolet modulé suivant les bandes d'absorption du gaz d'essai.

La variation de l'intensité du rayonnement porte l'information sur la valeur de la concentration C1 du gaz d'essai dans le mélange gazair à l'intérieur de la chambre de travail. Puis on mesure le temps t nécessaire pour égaliser les concentrations du gaz d'essai (C1=C) et la différence des pressions # p à l'intérieur de la chambre de travail au début de l'admission du mélange gaz-air et au moment OÙ 1 t égalité des concentrations assignée et courante du gaz d'essai est atteinte, et on détermine la fuite d'après la valeur du flux Q du mélange gaz-air s'échappant du circuit fermé, que l'on calcule â l'aide de la formule

<tb> = <SEP> V.#p <SEP> <SEP> (9) <SEP>
<tb> <SEP> t
<tb> <SEP> C1=C0 <SEP>
<tb>
V étant le volume de la chambre de travail
Pour améliorer la précision de la mesure des fui- tes, avant d'admettre le mélange gazw xS dans la chambre de travail, on ventile cette dernière avec un gaz n'atsorbant pas le rayonnement infrarouge ni ultraviolet, et on effectue son pompage jusqu'à obtenir une pression inférieure â la pression atmosphérique, dans le but d'accrottre la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air contenu à l'intérieur de la chambre de travail.

Selon le procédé indiqué, on peut déterminer avec une haute précision le flux du mélange gaz-air à travers un défaut d'étanchéité débouchant dans un circuit fermé, car ce processus est réalisé à l'étant statique, quand le mélange a déjà rempli la chambre de travail et que l'admission du gaz est terminée, c'est-à-dire qu'ainsi on a éliminé l'influence des variations de pression, de la vitesse et de la température du milieu ambiant sur le flux.

Le dispositif pour ia mise en oeuvre du procédé de détection de fuites de mélange gaz-air lors des essais d'étanchéité de circuits fermés comporte un dispositif 1 (fig.l) pour prélever le mélange air-gaz à partir de la surface dtun circuit fermé, qui est représenté schématiquement sous forme d'une section de conduite 2, raccordé à l'entrée d'une chambre de travail 3 à travers une conduite de transport 4, un filtre à air 5, une pompe de compression 6 et une électrovanne 7 installée directement à l'entrée de la chambre 3. A la sortie de la chambre 3 se trouve une électrovanne 8 à travers laquelle la chambre 3 est raccordée à une pompe à vide 9.Vis-à-vis d'une entre d'entrée 10 de la chambre de travail 3 est installée une source de rayonnement infrarouge ou ultraviolet, dans la variante décrite une source 11 de rayonnement infrarouge.

Sur le trajet du rayonnement infrarouge sont installés l'un après l'autre un conumutateur de rayonnement 12 entre la sou-rce 11 et la fenêtre 10, et un modulateur 13, qui créent des voies optiques de référence et de travail.

Sur le trajet du rayonnement, apres son passage à travers la chambre 3 remplie de mélange air-gaz, est installé un récepteur de rayonnement infrarouge ou ultraviolet commun aux voies optiques, dans la variante décrite un récepteur 14 qui est un récepteur de rayonnement infrarouge.

L'élément sensible 15 du récepteur 14 est raccordé électriquement à une entrée 16 d'un circuit comparateur 17, qui est attaqué par l'information provenant des canaux optiques de référence et de travail. La sortie du circuit comparateur 17 est raccordée à 11 entrée d'information 18 d'un bloc de calcul 19 pour déterminer la valeur du flux du mélange gaz-air provenant du circuit fermé à l'aide de la formule (9) susmentionnée.

Le dispositif comporte également un capteur de pression 20, raccordé â la chambre de travail 3 et raccordé à une entrée d'information 21 d'un bloc de commande 22. Une sortie de commande 23 du bloc de commande 22 est raccordée aux électrovannes 8, 7 pour débiter les commandes d'ouverture de celles-ci, tandis que les sorties de commande 24, 25 sont raccordées aux mimes électrovannes 8, 7 pour débiter les commandes de fermeture de celles-ci. Une sortie de commande 26 du bloc de commande 22 est raccordée au commutateur de rayonnement 12, réalisé dans la variante décrite sous la forme d'un rideau 27 effectuant un mouvement de va-et-vient sous l'action d'un moteur électrique pas-à-pas 28.

La sortie 26 fournit une commande d'enclenchement du moteur électrique pas-à-pas 28, et la commande de déclenchement de ce dernier arrive à partir d'une sortie de commande 29 du bloc de commande 22.

Dans le dispositif est prévu également un bloc de synchronisation comportant dans la variante décrite une source de lumiere 30 et une photo-diode 31 disposées des deux côtés du rideau 27 du commutateur 12, lequel présente une ouverture 32. Le bloc de synchronisation, par l'intermédiaire de la sortie de la photodiode 31, est raccordé à une entrée d'information 33 du bloc de commande 22.

Dans la variante décrite du dispositif la source 11 de rayonnement infrarouge est réalisée à partir d'une spirale en nickel-chrome 34 installée devant un réflecteur 35.

Le modulateur 13, dans la variante décrite, se compose de trois filtres à gaz 36, 37, 38. Le filtre 36 est rempli de protoxyde d'azote, le filtre 37 d'azote et le filtre 38 de constituants dont la caractéristique spectrale est voisine de la caractéristique spectrale du protoxyde d'azote, utilisé en qualité de gaz d'essai.

Le bloc de commande 22 est raccordé par sa sortie d'information 39 â l'entrée du bloc de calcul 19 pour transmettre l'information concernant la pression du mélange gazair dans la chambre de travail 3. Une sortie de commande 40 du bloc de commande 22 est raccordée à une entrée d'un temporisateur 41, dont la sortie drinformation 42 est raccordée a l'entrée correspondante du bloc de calcul 19.

Le temporisateur 41 est raccordé par son entrée ae commande à la sortie du circuit comparateur 17, par laquelle arrive la commande atarret du temporisateur 41 et respectivement la fixation du temps pris par l'obtention d'une concentration C1 du gaz d'essai dans le mélange gaz-air cor respondant à sa concentration de consigne C dans le mélange
o gaz-air à l'intérieur du circuit fermé à contraler.

Des entrées de commande 44, 45 du bloc de commande 22 sont raccordées aux sorties correspondantes du circuit comparateur 17. A l'entrée 44 est appliquée une commande par laquelle le bloc de commande 22 autorise la transmission au bloc de calcul 19 de l'information sur la pression du melange gaz-air dans la chambre de travail 3, au moment où dans celle-ci est atteinte la concentration du gaz d'essai C1, et par l'entrée 45 arrive une commande par laquelle le bloc de commande 22 ouvre par la sortie de commande 23 les électrovannes 7 8, ce qui correspond au début du cycle de mesure suivant.

Dans le dispositif est prévu un capteur ou dispositif 46 de consigne de la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur du circuit fermé à fluide, qui est raccordé à entrée 47 du circuit comparateur 17, et un dispositif 48 de consigne du volume de la chambre de travail, qui est raccordé à une entrée 49 du bloc de calcul 19.

Dans le dispositif, il y a également un dispositif 50 de consigne de la durée de ventilation de la chambre de travail 3 avec un gaz n'absorbant pas le rayonnement respectivement infrarouge ou ultraviolet, raccordé à une entrée d'information 51 du bloc de commande 22.

Le résultat du calcul du flux de mélange gaz-air arrive, à partir de la sortie du bloc de calcul 19, à un bloc d'enregistrement 52.

Le dispositif 1 de prélèvement du mélange gaz-air à la surface du circuit fermé se compose d'une l'ventouse" à a' vide à deux chambres, dont l'une des chambres, 53 (Fig.2), est prévue pour fixer le dispositif 1 sur la surface de la conduite 2 (Fig.l) et pour isoler le mélange gaz-air du milieu ambiant, et la seconde chambre 54 (Fig.2), qui se trouve au-dessus d'un défaut d'étanchéité débouchant 55, est pre- vue pour accumuler le mélange gaz-air à analyser sortant à travers ce défaut d'étanchéité 55. Les chambres 53, 54, sont réalisées en caoutchouc et reliées à la conduite de transport 4 à travers une douille métallique 56.

Une telle réalisation du dispositif l pour le pré lèvement du mélange gaz-air améliore également la précision de mesure du flux de mélange gaz-air en excluant les pertes d'une partie du flux, qui s'échappe dans le milieu ambiant, et 11 influence des constituants gazeux absorbant le rayonnement infrarouge de l'atmosphère ambiante.

Le fonctionnement du dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de détection de fuites de mélange gaz-air lors des essais d'étanchéité d'un circuit ferme consiste en ce qui suit. Lorsqu'une commande fournie par le :,loc de commande 22 (Fig.l) par l'intermédiaire de sa sortie de commande 23 est appliquée aux électrovannes 7, 8, ces dernières stou vrent et la chambre de travail 3 est ventilée par la pompe à vide 9 avec un gaz n' absorbant pas le rayonnersnt znfrarouge, par exemple avec lFair pur sous pression atmosphéri que.Le processus de la ventilation est réalisé conformément au cycle tl ae ventilation représenté sur la figure 3, qui montre la variation dans le temps de la concentration C et de la pression 2 du mélange gaz-air à l'interieur de la chambre de travail, au cours du fonctionnement du dispositif.

Lorsque le cycle tl de ventilation se termine, un signal provenant du dispositif de consigne du temps de venti lation 50 attaque entrée 51 du bloc de commande 22, et ce dernier débite à travers sa sortie de commande 25 une commande pour la fermeture de l'électrovanne 7. La soupape à commande électrique 7 se ferme, après quoi la chambre de travail est évacuée à l'aide de la pompe à vide 9 jusqutà une pression inférieure à la pression atmosphérique, c'est-à-dire que dans la chambre 3 est créé un vide Pain, par exemple de 2,66.10 Pa, contrôlé par le capteur de pression 20.Le résultat de la mesure du vide atteint Pmin, provenant du capteur de pression 20, attaque l'entrée dtinformation 21 du bloc de commande 22, par la sortie dtinformation 39 duquel cette information est envoyée au bloc de calcul 19 pour la mise en mémoire et le calcul ultérieur de la différence des pressions A p du mélange gaz-air dans la chambre de travail 3, lorsque dans celle-ci la concentration du gaz d'essai atteint une valeur égale à la concentration du gaz dtessai dans le circuit à fluide fermé à contraler, Le pompage de la chambre de travail 3 correspond au cycle t2 de mise à vide, représenté sur la figure 3.

Les cycles tl et t2 sont des cycles préparatoires, qui permettent d'améliorer davantage lausensibilité et la précision de mesure, grâce à l'augmentation de la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail 3, ctest-a-dire grace à l'obtention dans le même volume de la chambre de travail 3 dtune valeur plus importante de ltépaisseur équivalente de la couche de gaz d'essai dans le mélange gaz-air absorbant le rayonnement infrarouge, en comparaison avec a concentration du gaz d'essai dans la chambre 3 en absence des opérations préparatoires indiquées.

Lorsque le cycle de pompage t2 est terminé, le bloc de commande 22 débite par sa sortie de commande 24 une commande pour la fermeture de ltélectrovanne 8 et, simultanement, par sa sortie de commande 23, une commande pour llou verture de l'électrovanne 7. La vanne 8 est fermée, la vanne 7 s'ouvre, et à partir de ce moment le mélange gaz-air à ana lyser est admis dans la chambre de travail 3 à travers le dispositif 1 pour prélever le mélange gaz-air, la conduite de transport 4 et le filtre à air 5, à 11 aide de la pompe de compression 6.

Le prélèvement du mélange gaz-air a' analyser et son admission dans la chambre de travail 3 sont réalisés jusqu'à ce que la concentration du gaz d'essai dans ce mé- lange atteigne la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air du circuit à fluide fermé. Le processus du pré lèvement du mélange gaz-air correspond au cycle t3 d'obtention de la concentration de consigne du gaz d'essai et d'une pression en excès du mélange gaz-air à l'intérieur du volume de la chambre de travail 3, comme représenté sur la figure 3.

Comme indiqué plus haut, selon le procédé propose, le prélèvement du mélange gaz-air et son admission dans la chambre de travail 3 peuvent autre réalisés sans exécuter les cycles tl et t2, qui sont des cycles préparatoires. Alors la pression du mélange gaz-air dans la chambre de travail 3 peut être augmentée en partant de la pression atmospEAéxique dans la chambre de travail 3 mimez ce qui correspond au cycle I de création d'une pression en excès dans la chambre de travail 3, représenté sur la figure 3 par un trait mixte.

Au cours des périodes de ventilation de la chambre ae travail 3 et de la création dans cette chambre d'une dépression déterminée correspondant aux cycles tlj t2, le rayonnement infrarouge provenant de la source il est occulté par le commutateur 12 de rayonnement, grtce à quoi le rayonnement infrarouge n'atteint pas les chambres 36, 37, 38 du modulateur 13, la chambre de travail 3 ot la chambre du récepteur 14. Le récepteur 14 de rayonnement, au cours des cycles tl, t2 indiqués, est refroidi et, selon un régime thermique, revient à l'état initial (on comprend par là la préparation du récepteur 14 à un nouveau cycle de mesure après la réalisation de la mesure précédente).

Après la fermeture de la vanne 8, le bloc de commande 22 débite par sa sortie de commande 26 une commande pour l'enclenchement du moteur pas-à-pas 28 du commutateur 12. .ors le moteur 23 déplace le rideau 27, qui laisse passer successivement le rayonnement infrarouge à travers les chambres 36, 37 du modulateur 13, grâce à quoi le rayonnement est modulé suivant les bandes d'absorption maximale du gaz d'essai, le protoxyde d'azote, avec une fréquence constante.

Au cours du cycle t3 de prélevement du mélange air-gaz et de son admission dans la chambre de travail 3, le bloc de commande 22 débite à sa sortie de commande 25 une commande de fermeture des électrovannes 7,3.

Avant le début de la mesure, on établit à l'aide du dispositif de consigne 46 une valeur de consigne de la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur du circuit fermés par exemple 10 % vol. de protoxyde d'azote, qui attaque l'entrée 47 du circuit comparateur 17 et y est mise en mémoire.

Dans le cycle t3 on agit avec un rayonnement infrarouge sur le mélange gaz-air, et on fait. cesser cette action à partir du moment où la concentration du gaz d'essai dans la chambre de travail 3 devient égale à ladite valeur de consigne de la concentration du gaz d'essai dans le mé- lange gaz-air à l'intérieur du circuit fermé.

Lorsque le cycle t3 est achevé, l'élément sensible 15 du récepteur de rayonnement 14 envoie à l'entrée 16 du circuit comparateur 17 un signal portant une information sur l'atteinte de l'égalité desdites concentrations C0 et C1 du gaz d'essai, par exemple du protoxyde d'azote, respectivement dans la chambre de travail 3 et dans le circuit fermé contrôlé, dans le cycle t4 de mesure représenté sur la figure 3. L'information indiquée arrive au circuit comparateur 17 lorsqu'un signal y vient du dispositif de consigne de la concentration 46.Puis la sortie de commande du circuit comparateur 17 fournit un signal vers l'entrée de commande 44 du bloc 22 de commande, lorsque le bloc de calcul 19 a reçu une information sur la pression PmaX du mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail au moment où légalité des concentrations dans la chambre de travail 3 et dans le circuit à fluide fermé est atteinte (C =Cl). Cette information arrive en permanence à partir du capteur de pression 20 à l'entrée 21 du bloc de commande 22.La valeur de la pression Pmax, sur une commande provenant du bloc de commande 22, attaque l'entrée d'information 39 du bloc de calcul l9 où était arrivée préalablement la valeur de la pression Pmin, et comme résultat d'un traitement mathématique, on obtient la différence des pressions A p, celle du début de l'admission du mélange gaz-air dans la chambre de travail 3 et celle de lsobtention dans cette chambre de la concentration assignée de protoxyde d'azote, égale à la concentration de ce gaz dans le circuit fermé.Simultanément, le circuit comparateur 17 débite au temporisateur 41 par son entrée de commande 43 une commande poux relever le temps au cours duquel a été atteinte l'égalité des concentrations mesurée et assignée de protoxyde d'azote, respectivement, dans la chambre de travail 3 et dans le circuit à fluide fermé, et la valeur du temps est fournie par sa sortie d'information 4^ au bloc de calcul 19.Avant le début de la mesure, le dispositif de consigne 48 débite au bloc de calcul 19 par son eiftr'-e d'in- formation 49 une information sur la valeur du volume de la chambre de travail 3, qui est mise en mémoire. U signal provenant de la sortie du circuit comparateur 17 attaque par l'entrée de commande 18 le bloc de calcul 10 et alors ce bloc 19 effectue le calcul de la valeur dn flux de mélange gaz-air selon la formule (9) indiquée plus haut.

Le résultat définitif du calcul arrive à partir de la sortie du bloc de calcul 19 au bloc d'enregistrement 52. Simultanément avec l'information sur la mesure et avec le calcul du résultat, la sortie du circuit comparateur 17 fournit une commande à l'entrée de commande 45 du bloc de commande 22 en réponse à laquelle le bloc duite à sa sortie de commande 23 une commande pour l'ouverture des électrova- nes.Celles-ci s'ouvrent, et le mélange gaz-ar est pompé a l'aide de la pompe à vide 9, selon le cycle t5 représente sur la figure 3, au cours duquel la pression dans la chambre de travail 3 devient égale à la pression atmosphérique. Simul tanement, le bloc de commande 22 envoie par sa sortie de commande 29 une commande pour 1' arrêt du moteur pas-à-pas, et ce dernier s'arrête en plaçant le rideau 27 dans une position dans laquelle cesse l'accès du rayonnement infrarouge à la chambre de travail 3. La position d'occultation du rayonnement infrarouge par le rideau 27 du commutateur de rayonnement 12 est contrtlée par le bloc de synchronisation, dont la photodiode 31 débite un signal attaquant l'entrée d'information 33 du bloc de commande 22.

Claims (4)

REVEND ICATI ON S

1 - Procédé pour détecter les fuites d'un mélange gaz-air hors de circuits à fluide fermés, du type dans lequel on prélève le mélange gaz-air à la surface du circuit fermé à controler, on ltenvoie dans une chambre de travail, et on agit sur ce mélange avec un rayonnement infrarouge ou ultraviolet qui est modulé suivant les bandes d'absorption dtun gaz d'essai se trouvant dans le mélange gaz-air et dont la variation d'intensité porte l'information sur la valeur de la concentration (C1) du gaz d'essai dans le mélange gazair à l'intérieur de la chambre de travail, procédé caractérisé en ce tacon admet le mélange gaz-air dans la chambre de travail jusqu'à ce que la concentration (C1) du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail atteigne une valeur égale à la concentration assignée (C0) du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur du circuit fermé, on mesure le temps (tl) nécessaire pour atteindre légalité des concentrations du gaz d'essai ainsi que la différence des pressions ( b p) dans la chambre de travail au début de l'admission du mélange gaz-air et au moment où est atteinte ladite égalité des concentrations du gaz d'essai (C0=C1), et on détermine la fuite d'après la valeur du flux (Q) du mélange gaz-air s'échappant du circuit fermé en la calculant à l'aide de la formule

<tb> où V est le volume de la chambre de travail.

<tb> <SEP> cl=co <SEP>

<tb> <SEP> t

<tb> Q <SEP> = <SEP> V. <SEP> a <SEP>

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant d'admettre le mélange gaz-air dans la chambre de travail, on ventile cette derniere avec un gaz n'absorbant pas le rayonnement infrarouge ou ultraviolet, et on ef- fectue son pompage jusqu'à obtenir une pression inférieure à la pression atmosphérique, pour accrottre la concentration du gaz d'essai dans le mélange gaz-air à l'intérieur de la chambre de travail.

3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détection selon la revendication 1, du type comportant un dispositif (1) pour le prélèvement du mélange gaz-air à la surface d'un circuit fermé, une chambre de travail (3) raccordée par son entrée à ce dispositif (l) et raccordée par sa sortie à une pompe à vide (9) une source (11) de rayonnement infrarouge ou ultraviolet disposée vis-à-vis d'une fenotre d'entrée (10) de la chambre de travail, un commutateur (12)et un modulateur (13) du rayonnement disposés en série entre la source (ll) et la fenêtre (10), sur le trajet du rayonnement et formant des canaux optiques de référence et de travail, tandis que sur le trajet du rayonnement ayant traversé la chambre de travail (3) contenant le mélange gaz-air est installé un récepteur (14) de rayonnement infrarouge ou ultraviolet relié électriquement à une entrée (16) d'un circuit comparateur (17) dont une sortie est reliée électriquement à entrée d'un bloc d'enregistrement (52), ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une pompe de compression (6) se trouvant à l'entrée de la chambre de travail, deux électrovannes (7, 8) placées directement à l'entrée et à la sortie de la chambre de travail (3), un capteur de pression (20) raccordé à la chambre de travail (3), un capteur (46) de la concentration du gaz d'essai dans le mélange gazair à l'intérieur du circuit fermé, raccordé à une autre entrée (47) du circuit comparateur (17), un temporisateur (41) dont l'entrée de commande (43) estraccorde A*une autre sortie du circuit comparateur (17), un bloc de commande (22) raccordé par une entrée d'information (21) au capteur de pression (20), par des entrées de commande (44, 45) à des sorties appropriées du circuit comparateur (17), par une sortie de commande (40) à une entrée du temporisateur (41), et par dt- autres sorties de commande (23 à 25) aux entrées des électrovannes (7, 8), respectivement, un bloc de calcul (19) pour déterminer la valeur du flux du mélange gaz-air s'échappant du circuit fermé, à l'aide d'une formule assignée, dont une entrée dtinformation (18) est raccordée à une sortie du circuit comparateur (17) et d'autres entrées à des sorties d'information (42, 39) du temporisateur (41) et du bloc de commande (22), respectivement, et dont la sortie est raccordée à entrée du bloc d,enregistrement (52), et un dispositif de consigne (48) du volume de la chambre de travail, raccordé à une entrée (49) du bloc de calcul (19).

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qutil comporte un dispositif de consigne (50) de la durée de ventilation de la chambre de travail, raccordé à une entrée d'information (51) du bloc de commande (22).