FR2773613A1 - Detecteur de fuites de fluides conducteurs et non-conducteurs - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un détecteur (1) de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs comportant au moins trois conducteurs électriques (2, 4, 5) isolés électriquement les uns des autres. L'invention consiste en ce qu'un premier conducteur (2) enrobé d'une couche de matière plastique (3) de faible constante diélectrique constitue l'âme centrale du détecteur (1), au moins un deuxième conducteur (4) est enroulé en spirale autour de ladite âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique (7) de faible constante diélectrique entourant ladite âme centrale et un troisième conducteur (5) sous forme d'une gaine métallique tressée recouvre l'ensemble, le canal d'incrustation du deuxième conducteur (4) dans la matière plastique (7) ménageant un espace isolant (6) rempli d'air entre ledit deuxième conducteur (4) et ledit troisième conducteur (5). Application à la détection de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs.

Description

Détecteur de fuites de fluides conducteurs et non-conducteurs
La présente invention concerne un détecteur pour la détection de fuites de fluides conducteurs et non-conducteurs ainsi qu'une installation et un procédé pour la détection de fuites de fluides.

Dans les installations de détection de fuites de fluides, on utilise généralement des détecteurs spécifiquement adressés à la détection de fluides soit conducteurs soit non conducteurs.

En effet, les principes de détection de fluides conducteurs et de fluides non-conducteurs sont différents et les installations de détection respectives sont de ce fait également différentes. En conséquence, on connaît des détecteurs spécifiques à la détection d'hydrocarbures et des détecteurs spécifiques à la détection d'eau.

Ainsi, on connaît par US-A-3 470 340, un détecteur pour la détection de fuites de carburant qui comprend des premier et second conducteurs électriques espacés l'un de l'autre par un isolant et entourés par une masse de caoutchouc. Lorsqu'une fuite d'hydrocarbure intervient, l'isolant est dissous en présence de l'hydrocarbure et le caoutchouc gonfle. le caoutchouc est entouré d'un boîtier perforé ou dissous par un hydrocarbure. Lorsque le boîtier est perforé, il laisse passer 1' hydrocarbure qui entraîne le gonflement du caoutchouc et la présence du boîtier privilégie le gonflement du caoutchouc vers l'intérieur et force donc le contact physique et électrique des conducteurs. Dans le cas d'un boîtier se dissolvant, des colliers mis à espacements réguliers le long du capteur forcent le gonflement du caoutchouc vers l'intérieur.

On connaît également, par EP-B-0 222 013, un détecteur comportant une âme centrale isolante allongée, un premier élément conducteur allongé en contact avec ladite âme, un deuxième élément conducteur allongé également en contact avec l'âme isolante et espacé du premier élément conducteur, un élément allongé se gonflant en présence d'un fluide, un troisième élément conducteur allongé espacé et isolé électriquement d'au moins l'un des autres éléments conducteurs ainsi qu'un séparateur en une matière isolante, l'ensemble étant maintenu dans un élément perforé de maintien.

Lorsqu'une fuite intervient, le fluide traverse l'élément de maintien perforé et entre en contact avec l'élément gonflant.

Celui-ci, en présence du fluide, gonfle et est forcé en gonflement vers l'intérieur par l'élément de maintien de sorte qu'il déforme le troisième élément conducteur autour du séparateur et le met en contact avec les deux premiers éléments conducteurs. On provoque ainsi une liaison électrique des premier et deuxième éléments conducteurs. Ce type de détecteurs est utilisé principalement pour la détection et la localisation de fluides organiques.

Les détecteurs décrits ci-dessus présentent comme principal inconvénient de ne pas être réutilisables après la détection d'une fuite du fait d'un gonflement le plus souvent irréversible de l'élément gonflant. Il est alors nécessaire de changer le détecteur. En outre, le temps de détection est relativement important, dans la mesure où le gonflement actif, c'est-à-dire provoquant la mise en contact des éléments conducteurs, n'intervient qu'avec un volume déjà important de fluide.

On connaît également, par EP-A-0 144 211, un détecteur pour la localisation d'électrolyte comprenant des premier, deuxième et troisième moyens de connexion électrique allongés et enroulés. Le premier moyen présente une âme métallique entourée électriquement par une enveloppe en polymère conducteur, le deuxième moyen comporte une âme métallique également entourée par un polymère conducteur et possède une impédance caractéristique de sa longueur. Ce deuxième moyen est isolé électriquement du premier moyen en l'absence d'un électrolyte et est relié électriquement audit premier moyen en présence d'un électrolyte à au moins un point de connexion caractéristique de l'emplacement où se trouve l'électrolyte, le troisième moyen de connexion électrique étant relié électriquement aux premier et deuxième moyens en présence d'un électrolyte, ces moyens de connexion électrique étant de préférence spiralés.

Un tel détecteur permet donc de détecter et de localiser des fuites de fluides conducteurs.

On connaît, par EP-B-0 393 172, un câble permettant la détection et la localisation de fuites de produits chimiques liquides et d'eau, ce câble comportant trois conducteurs électriques coaxiaux. La structure du câble est telle que le premier conducteur formant l'âme centrale est recouvert d'une couche d'isolant perméable uniquement aux produits chimiques, puis est mis en place un deuxième conducteur tressé recouvert d'une couche d'isolant perméable aux produits chimiques mais hydrophobe empêchant le passage de l'eau, recouverte elle même d'une couche d'isolant perméable à l'eau et aux produits chimiques recouverte elle-même du troisième conducteur tressé, lui-même recouvert d'une couche isolante protectrice tressée. Lors de l'apparition d'une fuite l'impédance caractéristique d'un circuit comportant le câble change du fait du changement du caractère diélectrique des matériaux isolants entre les conducteurs.

Dans le brevet WO-A-9301482, un tel câble est utilisé dans un circuit de mesure de capacité, comprenant un onduleur, une source de courant, un comparateur et un chronométreur. La capacité étant proportionnelle au temps de charge entre un premier et un second potentiel, l'apparition d'une fuite modifie la capacité et donc le temps de charge ce qui permet de détecter la fuite.

Un tel câble permet donc de détecter à la fois une fuite d'eau et une fuite de produits chimiques liquides. Cependant, une telle structure de câble est relativement compliquée à mettre en oeuvre et donc coûteuse.

En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un détecteur dont la structure permet indifféremment la détection de fuites de fluides conducteurs et de fluides non conducteurs tout en offrant une possibilité de réutilisation sans changement dudit détecteur après qu'une fuite ait été détectée et ce, tout en offrant une structure simple à réaliser et d'un coût avantageux.

A cet effet, la présente invention a pour objet un détecteur de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs comportant au moins trois conducteurs électriques isolés électriquement les uns des autres, caractérisé en ce qu'un premier conducteur enrobé d'une couche de matière plastique de faible constante diélectrique constitue l'âme centrale du câble, au moins un deuxième conducteur est enroulé en spirale autour de ladite âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique de faible constante diélectrique entourant ladite âme centrale et un troisième conducteur sous forme d'une gaine tressée perméable aux fluides recouvre l'ensemble, le canal d'incrustation du deuxième conducteur dans la couche de matière plastique entourant l'âme centrale ménageant un espace isolant rempli d'air entre ledit deuxième conducteur et ledit troisième conducteur.

Un milieu isolant tel que l'air compris entre deux conducteurs électriques présente des propriétés électriques et magnétiques déterminées, appelées respectivement permittivité et perméabilité magnétique. Lorsqu'on applique un champ électrique entre les deux conducteurs, on obtient une capacité C résultant du produit de la constante diélectrique ou permittivité du milieu gro et d'une constante k dont la valeur reste constante tant que les propriétés électriques du milieu isolant sont constantes, c'est-à-dire tant que celui-ci est homogène.

Dès qu'on se trouve en présence d'une rupture de l'homogénéité du milieu isolant, celui-ci présentant par exemple une impureté, et qu'on applique toujours un champ électrique entre les deux conducteurs, la capacité est modifiée et dépend également de la permittivité du milieu ayant rompu l'homogénéité du milieu isolant. On constate donc une augmentation de la capacité en fonction de la taille et de la nature de l'impureté.

De plus, un conducteur placé dans un milieu homogène voit en, présence d'une impureté rompant l'homogénéité dudit milieu, son inductance modifiée, cette inductance variant de manière équivalente à la capacité étudiée ci-dessus.

Dans un détecteur selon l'invention, l'espace rempli d'air ménagé entre un deuxième conducteur et le troisième conducteur constitue un milieu isolant présentant une constante diélectrique et une constante magnétique déterminées correspondant aux constantes diélectrique et magnétique de l'air et servant à déterminer la capacité et l'inductance.

Lorsqu'intervient une fuite de fluide et une mise en contact dudit fluide avec le détecteur selon l'invention, la structure tressée du troisième conducteur autorise le passage du fluide au travers de la gaine et le fluide pénètre donc dans l'espace entre ledit troisième conducteur et le deuxième conducteur. La présence du fluide dans le canal d'incrustation constitue une rupture du milieu isolant constitué par l'air et de ce fait, une modification des constantes diélectrique et magnétique. De ce fait, dans un circuit électrique comportant un tel détecteur, il en résulte une variation de la capacité, plus particulièrement une augmentation de ladite capacité, fonction de la quantité de fluide et de sa nature ainsi qu'une variation de l'inductance.

Un détecteur selon l'invention permet donc de détecter une fuite à partir des deux éléments sensibles que sont la capacité, dépendant du changement de permittivité et l'inductance dépendant du changement de la perméabilité magnétique.

Lors de la pénétration d'un fluide dans le détecteur et ce quelle que soit la nature de ce fluide, à la fois la capacité et l'inductance vont augmenter en fonction de la quantité et de la nature du fluide. La variation de l'inductance permet d'augmenter la sensibilité de la détection. En particulier, elle rend possible les détections de petites fuites de fluides présentant une faible constante diélectrique, tels que par exemple le gasoil.

Ainsi, il suffit donc de mesurer ces deux variations pour déterminer la présence d'une fuite. Cette mesure peut être effectuée directement par mesure de la capacité et de l'inductance, elle peut être effectuée par la mesure de la fréquence de résonance du détecteur, la mesure du changement de la fréquence d'un oscillateur comprenant le détecteur.

De préférence, le canal d'incrustation du deuxième conducteur dans la matière plastique entourant l'âme centrale présente une largeur propre à favoriser la propagation d'un fluide le long du détecteur par effet capillaire. Ainsi, à partir d'un contact ponctuel du détecteur avec le fluide, on obtient une répartition du fluide le long du détecteur rendant ainsi la détection plus efficace.

Selon une forme de réalisation préférée du détecteur selon l'invention, celui-ci présente un second deuxième conducteur électrique enroulé en spirale autour de l'âme centrale et incrusté dans la couche de matière plastique entourant ladite âme centrale, les extrémités opposées du premier deuxième conducteur et du second deuxième conducteur étant connectées entre elles.

Cette forme de réalisation particulière permet d'annuler les perturbations électromagnétiques de basse fréquence. Ainsi, en présence d'un champ électromagnétique, une tension présentant une certaine fréquence est créée et est la même sur les deux deuxième conducteurs. Ceux-ci étant connectés en opposition de phases, le bruit est alors annulé au point de connexion.

L'invention concerne également un procédé de détection de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs, caractérisé en ce qu'on mesure le signal de sortie d'un oscillateur comportant dans son circuit un détecteur dont la capacité et l'inductance varient lors de la mise en contact dudit détecteur avec un fluide conducteur ou non conducteur, on analyse et on compare la fréquence mesurée à des valeurs de fréquences prédéterminées, on déclenche une alarme lorsque la fréquence mesurée a changé et correspond à une valeur de seuil de détection, l'apparition d'une fuite ayant modifié la capacité et l'inductance du détecteur et, en conséquence, la fréquence du signal de sortie mesuré, et on acquitte l'alarme dès qu'on mesure une fréquence correspondant à un seuil d'acquittement.

Le détecteur selon l'invention est de préférence utilisé dans un tel procédé.

L'invention a également pour objet une installation de détection de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs par détection du changement de fréquence d'un signal de sortie d'un oscillateur, caractérisé en ce que l'oscillateur sous tension comporte un amplificateur ou un comparateur, un détecteur dont la capacité et l'inductance varient lors de la mise en contact dudit détecteur avec un fluide conducteur ou non conducteur, ledit détecteur étant connecté dans le circuit dudit oscillateur, ladite installation comportant en outre des moyens de mesure de la fréquence dudit signal, des moyens de comparaison de ladite fréquence par rapport à un seuil de détection et un seuil d'acquittement prédéterminés, des moyens de commande d'une alarme en cas de non correspondance entre la fréquence mesurée et le seuil de détection et des moyens d'extinction de l'alarme en cas de correspondance avec le seuil d'acquittement.

Une installation selon l'invention, utilise de préférence un détecteur tel que décrit dans l'invention mais peut utiliser un détecteur autre dont la capacité et l'inductance varient lors de la mise en contact du détecteur avec un fluide conducteur ou non conducteur.

Ainsi, un détecteur selon l'invention entre dans le circuit de l'oscillateur en tant que composant électronique au même titre, par exemple, qu'une résistance ou une capacité et permet une détection d'une fuite.

L'installation selon l'invention peut se présenter sous la forme d'une pluralité d'installations telle que celle décrite ci-dessus, lesdites installations unitaires étant toutes reliées à une unité centrale de gestion des informations émises par toutes ces unités.

L'information donnée par le détecteur concerne donc un site dans lequel est placé ledit détecteur. Celui-ci, de préférence d'une longueur déterminée, couvre donc un site déterminé qu'il convient de vérifier lorsqu'une alarme a été déclenchée.

Avec une installation selon l'invention, on obtient une détection quasi immédiate d'une fuite, et ce, que les fluides soit conducteurs ou non conducteurs. Les matériaux utilisés sont en outre résistants aux hydrocarbures, à l'eau et autres liquides car la détection s'effectue de manière purement électrique sans dégradation quelconque d'un des matériaux.

La fréquence d'oscillation est assez basse, inférieure à 50 kHz, et la connexion à la terre du troisième conducteur sous forme de gaine métallique tressée protège le détecteur des perturbations électromagnétiques.

On décrira maintenant des exemples de réalisation de l'invention en référence au dessin dans lequel la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un détecteur selon un premier exemple de réalisation de l'invention la figure 2 représente une vue en élévation latérale d'un détecteur selon la figure 1 dans lequel le troisième conducteur et une partie de l'âme centrale sont représentés en coupe la figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un détecteur selon la figure 1 la figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation de l'invention la figure 5 représente schématiquement le circuit équivalent que constitue le détecteur selon la figure 1 la figure 6 représente schématiquement une installation comportant un détecteur selon l'invention ; et la figure 7 représente schématiquement le circuit électrique de l'oscillateur d'une installation selon l'invention.

Un détecteur 1 de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs comprend un premier conducteur électrique allongé 2 enrobé par une matière plastique 3 à constante diélectrique faible, l'ensemble constituant l'âme centrale du détecteur 1, la matière plastique 3 isolant électriquement ledit premier conducteur 2. De préférence, on utilise en tant que matière plastique à faible constante diélectrique du PEBD, du PEHD, etc. dont la constante diélectrique est, de préférence, légèrement supérieure à, ou égale à 2 (gr 2 2).

Un deuxième conducteur électrique sous forme d'un fil allongé 4 est enroulé en spirale autour de l'âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique 7 entourant l'âme centrale.

Cette couche de matière plastique, de préférence à constante diélectrique faible, de préférence légèrement supérieure ou égale à 2, peut être d'une seule pièce avec la couche de matière plastique 3 de l'âme centrale, ou bien elle peut être rapportée sur ladite âme centrale et peut donc être constituée d'une matière plastique différente pouvant présenter des propriétés particulières, ladite matière plastique 7 pouvant par exemple être ignifugée.

Puis, on met en place autour de l'âme centrale, pourvue du deuxième conducteur 4 spiralé dans la couche de matière plastique 7, un troisième conducteur 5 sous forme d'une gaine métallique tressée.

L'incrustation du deuxième conducteur 4 est réalisée de telle sorte que le canal d'incrustation présente une profondeur telle qu'il ménage entre le deuxième conducteur 4 et la gaine 5 un espace 6 rempli d'air.

En outre, la largeur dudit canal d'incrustation est choisie de manière à favoriser la propagation par effet capillaire d'un fluide entrant dans ledit canal.

Dans l'exemple représenté à la figure 4, le détecteur comporte deux deuxièmes conducteurs 41 et 42, le second deuxième conducteur 42 étant également enroulé en spirale autour de l'âme centrale et incrusté dans la matière plastique 7 entourant ladite âme centrale. Dans ce cas, les extrémités opposées du premier deuxième conducteur 41 et du second deuxième conducteur 42 sont connectées entre elles.

La figure 5 représente de manière schématique le circuit que constitue le détecteur 1 dans lequel la gaine métallique tressée formant le troisième conducteur 5 est connectée à la terre.

Le détecteur 1 selon l'invention est utilisé dans une installation de détection de fuite de fluides du type comportant un oscillateur sous tension dans lequel le détecteur 1 est relié au circuit de l'oscillateur. Le détecteur 1 peut donc être considéré comme un composant électronique du circuit de l'oscillateur au même titre qu'une résistance ou une capacité comme on peut le voir à la figure 7 qui représente le circuit électrique de l'oscillateur.

L'oscillateur de l'exemple ici représenté comporte un comparateur.

Le signal de sortie émis par l'oscillateur est mesuré par un fréquencemètre et la valeur mesurée est ensuite envoyée vers une unité centrale de gestion renfermant des moyens d'analyse et de comparaison de ladite valeur propres à vérifier la concordance des valeurs mesurées avec une valeur référence telle qu'un seuil de détection.

Ainsi, lors d'une fuite d'un fluide, celui-ci, lorsqu'il entre en contact avec le détecteur, peut traverser la gaine métallique tressée 5 et entrer dans l'espace 6 du canal d'incrustation entre ladite gaine métallique tressée 5 et le deuxième conducteur 4. Le milieu isolant constitué par l'air remplissant cet espace 6 n'est donc plus homogène et cette perturbation engendre une augmentation de la capacité et de l'inductance dans le détecteur tandis que la fréquence du signal de sortie de l'oscillateur tend à diminuer. Le fréquencemètre enregistre de manière permanente la fréquence de ce signal de sortie et, lorsque cette fréquence est détectée passer au-dessous d'un seuil de détection déterminé, par exemple 10% par rapport à la valeur de seuil, on indique qu'il existe une fuite.

Lorsque la fuite s'acquitte au fur et à mesure, la capacité et l'inductance diminuent, la fréquence d'oscillation augmentant, après le passage d'un seuil d'acquittement prédéterminé, le signal d'alarme cesse.

La différence entre le seuil de détection et le seuil d'acquittement (hystérésis) permet une détection fiable.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS 1. Détecteur (1) de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs comportant au moins trois conducteurs électriques (2, 4, 5) isolés électriquement les uns des autres, caractérisé en ce qu'un premier conducteur (2) enrobé d'une couche de matière plastique (3) de faible constante diélectrique constitue l'âme centrale du détecteur (1), au moins un deuxième conducteur (4, 41, 42) est enroulé en spirale autour de ladite âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique (7) de faible constante diélectrique entourant ladite âme centrale et un troisième conducteur (5) sous forme d'une gaine métallique tressée recouvre l'ensemble, le canal d'incrustation du deuxième conducteur (4, 41, 42) dans la matière plastique (7) ménageant un espace isolant (6) rempli d'air entre ledit deuxième conducteur (4, 41, 42) et ledit troisième conducteur (5).
2. 2. Détecteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal d'incrustation du deuxième conducteur (4, 41, 42) présente une largeur propre à favoriser la propagation d'un fluide le long du détecteur par effet capillaire.
3. 3. Détecteur (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière plastique (3) est du

   PEBD, du PEHD, etc.
4. 4. Détecteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique a une constante diélectrique er > 2.
5. 5. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de matière plastique (7) entourant l'âme centrale est d'une seule pièce avec la couche de matière plastique (3) entourant le premier conducteur (2).
6. 6. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de matière plastique (7) est constituée d'une matière plastique différente de la couche de matière plastique (3) de l'âme centrale et est rapportée sur ladite âme centrale.
7. 7. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un second deuxième conducteur électrique (42) enroulé en spirale autour de l'âme centrale et incrusté dans la couche de matière plastique (7) entourant ladite âme centrale, les extrémités opposées du premier deuxième conducteur (4) et du second deuxième conducteur étant connectées entre elles.
8. 8. Procédé de détection de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs, caractérisé en ce qu'on mesure le signal de sortie d'un oscillateur comportant dans son circuit, un détecteur dont la capacité et l'inductance varient lors de la mise en contact dudit détecteur avec un fluide conducteur ou non conducteur, ledit détecteur étant constitué d'un premier conducteur (2) enrobé d'une couche de matière plastique (3) de faible constante diélectrique constituant l'âme centrale du détecteur (1), d'au moins un deuxième conducteur (4, 41, 42) enroulé en spirale autour de ladite âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique (7) de faible constante diélectrique entourant ladite âme centrale et d'un troisième conducteur (5) sous forme d'une gaine métallique tressée recouvrant l'ensemble, le canal d'incrustation du deuxième conducteur (4, 41, 42) dans la matière plastique (7) ménageant un espace isolant (6) rempli d'air entre ledit deuxième conducteur (4, 41, 42) et ledit troisième conducteur (5), on analyse et on compare la fréquence mesurée à des valeurs de fréquences prédéterminées, on déclenche une alarme lorsque la fréquence mesurée a changé et correspond à une valeur de seuil de détection, l'apparition d'une fuite ayant modifié la capacité et l'inductance du détecteur et, en conséquence, la fréquence du signal de sortie mesuré, et on acquitte l'alarme dès qu'on mesure une fréquence correspondant à un seuil d'acquittement.
9. 9. Installation de détection de fuites de fluides conducteurs et non conducteurs par détection du changement de fréquence d'un signal de sortie d'un oscillateur, caractérisé en ce que l'oscillateur sous tension comporte un amplificateur ou un comparateur, un détecteur dont la capacité et l'inductance varient lors de la mise en contact avec un fluide conducteur ou non conducteur, ledit détecteur étant connecté dans le circuit dudit oscillateur et étant constitué d'un premier conducteur (2) enrobé d'une couche de matière plastique (3) de faible constante diélectrique constituant l'rame centrale du détecteur (1), d'au moins un deuxième conducteur (4, 41, 42) enroulé en spirale autour de ladite âme centrale et incrusté dans une couche de matière plastique (7) de faible constante diélectrique entourant ladite âme centrale et d'un troisième conducteur (5) sous forme d'une gaine métallique tressée recouvrant l'ensemble, le canal d'incrustation du deuxième conducteur (4, 41, 42) dans la matière plastique (7) ménageant un espace isolant (6) rempli d'air entre ledit deuxième conducteur (4, 41, 42) et ledit troisième conducteur (5), ladite installation comportant en outre des moyens de mesure de la fréquence dudit signal, des moyens de comparaison de ladite fréquence par rapport à un seuil de détection et un seuil d'acquittement prédéterminés, des moyens de commande d'une alarme en cas de non correspondance entre la fréquence mesurée et le seuil de détection et des moyens d'extinction de l'alarme en cas de correspondance avec le seuil d'acquittement.
10. 10. Installation de détection de fuites de fluides selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'une pluralité desdites installations est reliée à une unité centrale de gestion des informations émises par lesdites installations.