FR2939889A1 - Dispositif et procede de detection de fuite - Google Patents

Abstract

La présente invention conceme un dispositif de détection de fuite (1) adapté à être intégré dans un réseau pneumatique (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21). Le dispositif (1) comporte un passage pneumatique principal (2) équipé d'une vanne principale (3), une unité de contrôle (7) apte à gérer ladite vanne principale (3), ainsi qu'une source d'énergie (8). Il comporte encore un passage pneumatique secondaire (4) parallèle à la partie du passage principal (2) et équipé d'une vanne secondaire (5), et au moins un capteur de pression (6). La vanne secondaire (5) est gérée par l'unité de contrôle (7) relevant les signaux de pression (6), de façon à permettre de déterminer le taux de fuite (Q) dans le réseau pneumatique (20). L'invention conceme encore un procédé de détection correspondant.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de détection de fuites adapté à être intégré dans un réseau pneumatique industriel comportant des consommateurs pneumatiques et une source de gaz comprimé fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs, le dispositif comportant un passage pneumatique principal équipé d'une vanne principale par laquelle le gaz peut être fourni auxdits consommateurs, une unité de contrôle apte à gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale, ainsi qu'une source d'énergie fournissant ro l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif. L'invention concerne également un procédé de détection de fuites correspondant.

Des détecteurs de ce genre sont déjà connus dans l'art antérieur, mais nécessitent souvent la connaissance du volume total du réseau pneumatique 15 auquel ils sont connectés pour permettre de calculer le taux de fuite. Tel est, par exemple, le cas pour le dispositif décrit dans la demande de brevet US 6,070,453. Ceci représente évidemment un inconvénient majeur, car il n'est pas toujours facile de déterminer le volume total du réseau pneumatique concerné. Par ailleurs, chaque modification du réseau pneumatique nécessite par la suite une 20 adaptation du procédé de calcul des fuites. Un autre type de détecteur de fuites correspond à l'appareil décrit dans le brevet US 5,866,802. Ce type d'appareil fait recours à un débitmètre pour déterminer la taille d'une fuite détectée sur un réseau pneumatique. L'utilisation d'un débitmètre présente pourtant l'inconvénient d'être opérationnel que dans une plage de débit limitée couverte par le débitmètre 25 utilisé.

Le but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients précités des systèmes actuels et de permettre la réalisation d'un dispositif et d'un procédé de détection de fuites sur un réseau pneumatique industriel qui soit simple et relativement peu coûteux à mettre en oeuvre. De plus, la détection de fuites devra être possible sans connaître le volume total du réseau pneumatique, voire de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle, le dispositif est connecté. Par ailleurs, la détection d'une fuite et le calcul du taux de fuite devra pouvoir se faire sur une très large plage.

La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de détection de fuites du genre susmentionné qui se distingue par le fait qu'il comporte au moins un passage pneumatique secondaire parallèle à la partie du passage principal io comportant ladite vanne principale et équipé d'une vanne secondaire, cette dernière étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise et un détecteur de pression, l'ouverture et la fermeture de ladite vanne secondaire étant gérée par ladite unité de contrôle relevant les signaux pris par ledit capteur de pression, de façon à permettre de déterminer le taux de fuite se produisant dans le is réseau pneumatique ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle, le dispositif est connecté.

Le dispositif selon la présente invention, peut comporter un capteur de pression absolue, apte à mesurer la pression absolue au niveau de la sortie du 20 passage pneumatique du dispositif ou un capteur de pression différentielle apte à mesurer la différence de pression entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique. De plus, il peut également comporter un capteur de pression absolue apte à mesurer la pression absolue au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal du dispositif. 25 Le dispositif selon la présente invention peut également être équipé de plusieurs passages pneumatiques secondaires, chacun parallèle à la partie du passage principal comportant ladite vanne principale et équipé d'une vanne secondaire, ces vannes secondaires étant des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise, leur capacité de débit étant choisie parmi plusieurs tailles successives, de manière à pouvoir traiter des fuites dans le réseau industriel correspondant à une large plage de taux de fuite.

Par ailleurs, les vannes utilisées sont de préférence des électrovannes, en particulier des électrovannes bistables ou valves piëzo. Ladite unité de contrôle comporte normalement un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression relevées en fonction du temps et de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principales et secondaires. L'unité de contrôle peut également io comporter des moyens de calcul permettant de déterminer le taux de fuite basés sur les données enregistrées. De plus, le dispositif, selon la présente invention, peut être équipé des moyens de communication, de préférence sans fil ou filaires, permettant de communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à une entité extérieure du dispositif. 15 Un autre objet de la présente invention consiste en un procédé de détection d'une fuite dans un réseau pneumatique industriel comportant des consommateurs pneumatiques et une source de gaz comprimé fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs en utilisant un gaz un dispositif tel que 20 mentionné ci-dessus. Ce procédé se distingue par le fait qu'il prévoit de fermer ladite vanne principale le long du passage pneumatique principal à un instant donné lors d'une période d'arrêt des consommateurs du réseau pneumatique, respectivement de la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté, afin d'arrêter la fourniture de gaz auxdits consommateurs, 25 la vanne secondaire le long du passage pneumatique secondaire étant fermée, puis, après écoulement d'un premier temps prédéterminé, d'ouvrir la vanne secondaire, afin de permettre à la source de gaz comprimé de fournir, à travers le passage pneumatique secondaire, du gaz à haute pression au réseau pneumatique, respectivement à la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté, après écoulement d'un deuxième temps apte à permettre à la pression au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif soit d'atteindre sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale soit d'atteindre une valeur de saturation, refermer la vanne secondaire, et finalement calculer, par l'intermédiaire de la capacité de débit de gaz connue de la vanne secondaire, des valeurs de pression mesurées, et des valeurs de temps mesurées, le taux de fuite présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté. i0 L'étape du procédé de calcul du taux de fuite peut utiliser la valeur absolue de la pression mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif, ou la valeur de la différence de pression entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal du dispositif. Le procédé peut aussi comprendre, 15 avant de calculer le taux de fuite, l'étape de réouvrir de la vanne principale, afin de permettre de vérifier la pression à l'entrée du passage pneumatique du dispositif. En particulier, le procédé peut encore comprendre, si la pression au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif n'atteint pas soit sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale soit une valeur de saturation, l'étape 20 de réitérer la deuxième et la troisième étape du procédé avec au moins une autre vanne secondaire d'une capacité de débit successivement de plus en plus grande, la vanne secondaire précédemment utilisée restant pendant ce temps fermée pour ouvrir et fermer à sa place ladite autre vanne secondaire. Par ailleurs, le calcul du taux de fuite peut être effectué soit dans le régime subsonique, soit dans le régime 25 sonique; de plus le procédé peut être itéré plusieurs fois, le taux de fuite calculé n'étant confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description exposant ci-après l'invention plus en détail.

Les dessins annexés représentent, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention.

La figure 1 montre un schéma de principe d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention intégré dans un réseau pneumatique industriel io entre une source de gaz comprimé d'un côté et des consommateurs pneumatiques de l'autre côté.

La figure 2a montre schématiquement l'état des parties du dispositif de détection de fuites selon la présente invention lors du fonctionnement normal du 15 réseau pneumatique équipé d'un tel dispositif; la figure 2b montre l'état des parties du dispositif lors de la première phase de la détection d'une fuite.

La figure 3a montre de manière schématique les étapes suivantes de la détection d'une fuite par le dispositif selon la présente invention, ainsi que les états 20 correspondants du dispositif selon la présente invention, ceci pour le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression absolue et pour le cas d'une petite fuite; la figure 3b montre la même constellation dans le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression différentielle.

25 La figure 4a montre de manière schématique les étapes de la détection d'une fuite, ainsi que les états correspondantes des parties du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ceci pour le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression absolue en cas de fuite importante sur le réseau pneumatique; la figure 4b illustre schématiquement la même constellation pour le cas d'un dispositif de détection de fuites équipé d'un capteur de pression différentielle.

La figure 5a illustre schématiquement un dispositif de détection de fuites s selon la présente invention équipé de deux capteurs de pression absolue; la figure 5b illustre un dispositif de détection de fuites équipé d'un capteur de pression différentielle ainsi que d'un capteur de pression absolue; la figure 5c montre schématiquement un dispositif de détection de fuites selon la présente invention comportant plusieurs vannes secondaires. io Les figures 6a, 6b et 6c illustrent schématiquement et plus en détail le calcul du taux de fuite dans le réseau industriel, tel qu'effectué lors du procédé selon la présente invention. L'invention va maintenant être décrite en détail en référence aux dessins annexés illustrant schématiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que du procédé correspondant. 20 La figure 1 illustre à titre d'exemple et de façon schématique les constituants d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que son intégration dans un réseau pneumatique industriel. Un tel réseau pneumatique 20 comporte habituellement plusieurs consommateurs 25 pneumatiques 22 ainsi qu'une source de gaz comprimé 21 qui fournit un gaz à haute pression auxdits consommateurs 22. Le dispositif de détection de fuites 1 selon la présente invention est d'intégré dans le réseau, voire dans une partie de ce réseau, ceci entre la source de gaz comprimé 21 et le voire les consommateurs pneumatiques 22. Le dispositif 1 comporte un passage pneumatique principal 2 15 équipé d'une vanne principale 3 par laquelle le gaz peut être fourni aux consommateurs 22 et une unité de contrôle 7 intégrée dans le dispositif 1 ainsi qu'apte à gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale 3. Le dispositif 1 dispose également d'une source d'énergie 8 fournissant l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, cette source d'énergie 8 pouvant par exemple consister en une batterie. A l'évidence, il est également possible que cette source d'énergie consiste simplement en une connexion électrique permettant de connecter le dispositif 1 au secteur.

to Le dispositif 1 selon la présente invention comporte notamment au moins un passage pneumatique secondaire 4 arrangé parallèlement à la partie du passage principal 2 comportant ladite vanne principale 3. Ce passage pneumatique secondaire 4 est équipé d'une vanne secondaire 5, cette vanne secondaire étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise. is Chaque vanne secondaire 5 du dispositif de détection de fuites 1 a donc attribué un facteur d'écoulement C, précisément connu. Le dispositif 1 comporte encore au moins un capteur de pression 6 qui peut consister en un capteur de pression absolue 6.1 apte à mesurer la pression absolue p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif ou en un capteur de pression différentielle 6.2 20 apte à mesurer la différence de pression Ap entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif, tel que cela sera expliqué plus en détail ci-dessous. L'unité de contrôle 7 est également adaptée à gérer l'ouverture et la fermeture desdites vannes secondaires 5, ainsi qu'à relever des signaux émis par lesdits au moins capteur de pression 6. Ainsi, il devient possible de déterminer le taux de 25 fuite Q se produisant dans le réseau pneumatique 20 ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif de détection de fuites 1 selon la présente invention est connecté.

Tel que cela est représenté schématiquement à la figure 2a, le dispositif 1 arrangé dans le réseau pneumatique 20 entre la source de gaz comprimé 21 et les consommateurs pneumatiques 22 se trouve lors du fonctionnement normal du réseau pneumatique, respectivement de ses consommateurs pneumatiques, dans un état où la vanne principale 3 est ouverte et la vanne secondaire 5 est fermée. Dans cet état du dispositif 1, le gaz est fourni aux consommateurs pneumatiques 22 de façon tout à fait régulière, permettant ainsi l'opération conventionnelle des consommateurs 22 qui peuvent, par exemple, consister en des machines pneumatiques. Quand la présence ou non d'une fuite sur le réseau pneumatique io 20 doit être vérifiée, le dispositif de détection 1 passe dans l'état illustré schématiquement à la figure 2b. Dans cette constellation, tous les consommateurs sur le réseau pneumatique 20 se trouvent à l'arrêt et ne consomment par conséquent plus de gaz, tandis que la source de gaz comprimé 21 est toujours en fonctionnement. Cette vérification peut être programmée pour être effectuée de ts façon régulière, par exemple toutes les nuits, ou peut être déclenchée manuellement lorsqu'une fuite est suspectée sur le réseau pneumatique 20. Comme le montre la figure 2b, le dispositif de détection de fuites 1 se trouve lors de cette phase de début de détection de fuite dans un état où également la vanne principale 3 est fermée, et non seulement la vanne secondaire 5, tel que cela a 20 déjà été le cas dans la constellation illustrée à la figure 2a. II s'ensuit que dans cette constellation, hormis une fuite éventuellement présente sur le réseau pneumatique 20, aucune consommation de gaz devrait se produire sur la partie du réseau pneumatique arrangée côté consommateurs du dispositif 1. En fonction de l'importance de la fuite sur le réseau pneumatique 20 ainsi que des 25 caractéristiques intrinsèques de ce réseau, plusieurs cas de figure peuvent se produire, ces derniers pouvant être traités par le dispositif, respectivement le procédé de détection de fuites selon la présente invention, éventuellement en adaptant le dispositif, voire le procédé au cas spécifique. Quelques uns de ces cas différents seront expliqués de manière détaillée dans ce qui suit, à titre d'exemple, d'autres cas de figure étant ensuite à la portée de l'homme du métier au vu de ces explications. Le cas de figure illustré schématiquement aux figures 3a et 3b est celui d'une fuite relativement peu importante se produisant sur le réseau pneumatique 1. Ces figures 3a et 3b montrent chaque fois, sur leur partie inférieure, les étapes du procédé de détection de fuites selon la présente invention une fois que les deux vannes principales 3 et secondaires 5 ont été fermées, tel que mentionné ci-dessus, et, sur leur partie supérieure, l'état du dispositif 1 correspondant à chaque io étape du procédé. La figure 3a illustre notamment le traitement d'une fuite de faible importance sur le réseau pneumatique par un dispositif de détection 1 équipé d'un capteur de pression absolue 6.1 qui mesure la pression absolue P2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif 1, tandis que la figure 3b montre schématiquement le cas d'un dispositif 1 équipé d'un capteur de is pression différentielle 6.2 qui mesure la différence de pression ~p entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal. En effet, tel qu'indiqué de façon schématique sur la partie inférieure de la figure 3a, une fois que la vanne principale 3 le long du passage pneumatique 20 principal 2 a été fermée à un instant donné to lors d'une période d'arrêt des consommateurs 22 du réseau pneumatique, respectivement de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté, la vanne secondaire 5 le long du passage pneumatique secondaire 4 étant également fermée, la pression du gaz côté consommateurs du réseau pneumatique 20, respectivement 25 de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté va diminuer s'il y a effectivement une fuite présente sur le réseau. Du fait que tous les consommateurs 22 du réseau pneumatique 20 sont à l'arrêt, la baisse de pression indiquée schématiquement entre to et t1 sur la partie inférieure de la figure 3a est uniquement due aux fuites présentes dans le réseau 30 pneumatique 20. Après écoulement d'un premier temps prédéterminé dont la durée peut être par exemple de plusieurs secondes ou qui peut correspondre à une chute de pression prédéterminée, et qui dépend notamment des caractéristiques du réseau voire du dispositif 1, la prochaine étape du procédé de détection de fuites selon la présente invention consiste à ouvrir la vanne secondaire 5, afin de permettre à la source de gaz comprimé 21 de fournir, à travers le passage pneumatique secondaire 4, du gaz sous haute pression au réseau pneumatique 20, respectivement à la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté. L'état correspondant du dispositif 1 avec la vanne principale 3 fermée, ainsi que la vanne secondaire 5 ouverte, est indiqué schématiquement sur la partie supérieure de la figure 3a. La io partie inférieure de la figure 3a montre également qu'étant donné la faible importance de la fuite sur le réseau, la pression P2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal atteint, après écoulement d'un deuxième temps t2, son niveau avant fermeture de la vanne principale 3. A cet instant t2, quand Ap = p(to) - p(t2) = 0, la vanne secondaire 5 est refermée, et normalement la vanne 15 principale 3 est ouverte. Pendant tout ce temps, les valeurs de pression, ainsi que les états correspondants des vannes principales et secondaires ont été mesurés et enregistrés. Connaissant précisément le facteur d'écoulement respectivement la capacité de débit de gaz de la vanne secondaire 5 utilisée, ainsi qu'en utilisant les valeurs de pression et de temps mesurées, le volume de gaz 20 injecté entre le temps t1 et t2 et par conséquent le taux de fuite Q présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté peut être calculé, tel que cela sera explicité plus en détail ci-après. 25 Tandis que dans le cas décrit ci-dessus, des valeurs absolues de la pression pneumatique 2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal ont été utilisées, le procédé de détection de fuites illustré à la figure 3b utilise des valeurs mesurées par un détecteur de pression différentiel 6.2 qui mesure directement la différence de pression Ap entre l'entrée et la sortie du passage 30 pneumatique du dispositif 1. Cela ne change, par contre, rien au principe du procédé exposé ci-dessus, sauf que la valeur de Ap est obtenue directement par mesure. Dans les deux cas, le procédé peut être réitéré plusieurs fois, de manière à ce que le taux de fuite Q calculé n'est confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.

Les figures 4a et 4b correspondent sensiblement aux figures 3a et 3b, mais illustrent le cas de figure d'une fuite relativement importante, présente sur le réseau pneumatique 20. De nouveau, la figure 4a illustre schématiquement le traitement de ce cas de figure par un dispositif 1 équipé d'un capteur de pression absolue 6.1, tandis que la figure 4b montre le cas d'un dispositif 1 équipé d'un capteur de pression différentielle 6.2. Tel qu'indiqué sur les parties inférieures de io ces figures 4a et 4b, les étapes du procédé de détection de fuites sont les mêmes que décrites ci-dessus, y compris l'étape d'ouverture de la vanne secondaire 5. Par contre, la fuite présente sur le réseau pneumatique 20 est dans ce cas de figure si importante que la pression P2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif 1 ne peut pas atteindre son niveau avant 15 fermeture de la vanne principale 3, mais n'atteint qu'une valeur de saturation. Une fois cette valeur de saturation stabilisée, après écoulement d'un deuxième temps t2 correspondant, on peut refermer en analogie au cas d'une petite fuite la vanne secondaire 5. Alternativement, tel qu'indiqué au figures 4a et 4b, on peut laisser ouverte la vanne secondaire 5, dans les deux constellations illustrées aux figures 20 4a et 4b, afin de continuer à surveiller la valeur de saturation. Le dispositif illustré à la figure 4a utilisant des valeurs absolues de pression p2, il est nécessaire dans ce cas de vérifier la valeur de la pression pi, car le calcul du taux de fuite utilise la valeur Ap = p(to) - p(t2), supposant que la pression p(to) est restée inchangée. Cette supposition peut être vérifiée en ouvrant de nouveau la vanne principale 3 à 25 l'instant t2, avec la vanne secondaire 5 ouverte ou fermée. Si la pression p2 mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif 1 remonte ensuite de nouveau à son niveau initial, il est clair que la pression pl est restée constante et que le calcul du taux de fuite Q peut être effectué correctement tel que cela sera expliqué en détail ci-dessous. Sinon, le procédé de détection de fuite doit être réitéré.

Tel que cela ressort de la partie inférieure de la figure 4b, cette dernière étape de réouverture de la vanne principale n'est pas nécessaire lors du procédé de détection de fuites lorsqu'on utilise des valeurs de différence de pression Lp mesurées directement par un détecteur de pression différentielle 6.2. Dans ce cas de figure, le calcul du taux de fuite Q peut être effectué directement après l'instant t2 sur la base de la différence de pression 1p mesurée, une fois que la valeur de saturation de la pression à la sortie du passage pneumatique principal est atteint. De nouveau, le procédé de détection de fuite peut être réitéré plusieurs fois dans les deux constellations illustrées aux figures 4a et 4b avant que le taux de fuite Q soit confirmé, ceci ne se produisant que quand le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.

Suite à la discussion ci-dessus du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que des étapes principales du procédé de détection correspondant, d'autres variantes d'un tel dispositif seront discutées par la suite. En outre, la figure 5a illustre schématiquement une forme d'exécution du dispositif qui comporte encore un capteur de pression absolue 6.3 apte à mesurer la pression absolue pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif. Ce capteur de pression supplémentaire 6.3 peut être prévu dans les deux cas précités dans lesquels le dispositif est équipé soit d'un capteur de pression absolue 6.1 pour mesurer la pression absolue P2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal, soit un capteur de pression différentielle 6.1 pour mesurer la différence de pression Ap entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal, ce dernier cas étant illustré à la figure 5b.

Une autre forme d'exécution intéressante du dispositif selon la présente invention consiste à prévoir plusieurs passages pneumatiques secondaires 4.1, 4.2 qui sont chacun parallèles à la partie du passage principal 2 comportant ladite vanne principale et équipés d'une vanne secondaire 5.1, 5.2. De nouveau, ces vannes secondaires 5.1, 5.2 sont des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise. La capacité de débit de ces vannes secondaires est choisie de manière à se succéder, ceci permettant de traiter des fuites dans les réseaux industriels correspondant à une large plage du taux de fuite. En effet, dans ce cas de figure illustré schématiquement et à titre d'exemple pour deux vannes io secondaires à la figure 5c, le procédé de détection de fuites correspondant comprend au moins une étape supplémentaire qui permet de quasiment toujours atteindre, même en cas de fuite très importante, soit le niveau de la pression à la sortie du passage pneumatique principal avant fermeture de la vanne principale 3, soit une valeur de saturation. Ceci n'est pas forcement le cas pour toute fuite si le 15 détecteur ne dispose que d'une vanne secondaire par exemple d'une capacité de débit assez petite et ne permet par conséquent pas, dans ce cas, le calcul du taux de fuite. Concrètement, si cette pression p2, après ouverture de la première vanne secondaire 5.1 n'atteint ni son niveau avant fermeture de la vanne principale 3, ni une valeur de saturation au moment t2, la deuxième vanne secondaire 5.2 ayant 20 une capacité de débit plus grande que la première vanne secondaire 5.1 est ouverte, afin de permettre à la pression p2 d'atteindre soit le niveau avant fermeture de la vanne principale 3, soit une valeur de saturation. Evidemment, cette étape pourrait être réitérée avec plusieurs autres vannes secondaires ayant des capacités de débit successivement de plus en plus grandes, jusqu'à ce qu'une 25 valeur de saturation ou la pression P2 avant fermeture de la vanne principale soit atteinte, ceci permettant alors le calcul du taux de fuite Q. Ce genre de dispositif présente l'avantage d'être utilisable de manière très flexible et de pouvoir déterminer des taux de fuite très importants.

Par ailleurs, les vannes 3, 5 utilisées dans un dispositif selon la présente invention sont de préférence des électrovannes. Afin de diminuer au maximum l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, ces vannes sont de préférence bistables. En ce qui concerne l'unité de contrôle 7 mentionnée ci-dessus, elle comporte normalement un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression pi, p2, Ap relevées, ceci en fonction du temps to, t1, t2 et en fonction de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principales 3 et secondaires 5. Alternativement, ou de manière supplémentaire, le dispositif peut également être équipé des moyens de communication, de préférence sans fil, permettant de io communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à une entité extérieure du dispositif 1. Par exemple, le dispositif 1 peut être équipé d'un récepteur/transmetteur travaillant dans la bande des radiofréquences, afin de permettre le transfert des données entre le dispositif 1 et un ordinateur central collectant toutes les informations relevées sur plusieurs dispositifs distribués sur 15 un grand réseau pneumatique 20. Ainsi, les différentes parties du réseau peuvent être facilement surveillées, le réseau étant de cette manière segmenté en plusieurs zones de plus petite taille. De préférence, la communication sans fil entre le dispositif 1 et l'ordinateur central utilise le protocole ZigBee. Alternativement, il est évidemment possible de câbler le dispositif 1 afin de 20 permettre un tel transfert de données (tel qu'ethemet). Finalement, ladite unité de contrôle 7 peut également comporter un moyen de calcul permettant de déterminer le taux de fuite Q basé sur les données enregistrées directement dans le dispositif 1 lui-même. Cette variante représente en effet la forme d'exécution préférée car elle permet de calculer directement dans le dispositif le taux de fuite 25 Q et de transmettre toutes les informations à tout moment désiré à une autre entité extérieure, si nécessaire.

En se référant aux figures 6a à 6c, le calcul du taux de fuite Q effectué lors du procédé selon la présente invention sera décrit plus en détail ci-après. En effet, suite à la description ci-dessus du dispositif, respectivement des étapes du procédé de détection de fuites selon la présente invention, il est clair pour l'homme de métier qu'il est possible de calculer, sur la base de la capacité de débit précise connue de la vanne secondaire 5, ainsi que des pressions mesurées en fonction du temps, le volume de gaz injecté au réseau pneumatique pendant que la vanne secondaire est ouverte entre les instants de temps t1 et t2 précités. Par conséquent, l'homme de métier saura calculer sur cette base le taux de fuite Q causé par une fuite ou des fuites présentes sur le réseau pneumatique, voire sa partie à laquelle le dispositif 1 est connecté. i0 Néanmoins, ce calcul nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs. En outre, il est connu qu'une source de gaz comprimé, telle qu'un compresseur 21, ne fournit pas une pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal du dispositif 1 toujours absolument constante dans le temps. Par 15 exemple, si la pression pi fournie par les compresseurs 21 devait se trouver à une valeur nominale de la pression du réseau pneumatique située dans la plage de 10 à 15 bar, la variation de cette valeur nominale peut facilement atteindre l'ordre de 1 bar et peut donc représenter quelques pourcentages de la valeur nominale.

20 Le calcul du taux de fuite Q devrait donc tenir compte de cette variation, notamment au cas où le dispositif 1 ne comporte qu'un seul capteur de pression absolue. Ceci peut être réalisé en utilisant, los du calcul du taux de fuite Q, la pente de la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal observée au du début du procédé de détection de fuites. Par ailleurs, pour un 25 rapport de p2 à pi qui est supérieur à la pression critique b, les formules données ci-dessous pour le calcul du taux de fuite Q seront celles du régime subsonique. Pour un rapport de p2 à p, qui est inférieur ou égale à la pression critique b, les formules données pour le calcul du taux de fuite Q seront celles du régime supersonique. Les autres constantes et paramètres utilisés dans les formules indiquées ci-dessous sont le facteur d'écoulement Cv, le facteur de correction de température k, = 293 , le facteur de correction pour le poids spécifique 273 +T(gaz) du gaz utilisé yair/ygaz, ainsi que les densités Pair et Pgas. En analogie aux explications ci-dessus, la description suivante sera faite séparément pour, d'une part, une fuite relativement peu importante et, d'autre part, une fuite relativement importante.

Dans le cas d'une fuite relativement peu importante, le flux à travers la vanne secondaire 5 suffit, telle que mentionnée dans la description des figures 3a io et 3b, à ce que la pression p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal atteint le niveau de la pression pi au niveau de l'entrée dudit passage pneumatique. Dans ce cas, une intégration du volume du gaz réinjecté à travers la vanne secondaire 5 dans le réseau pneumatique est effectuée, ceci en tenant compte de la pente enregistrée pour la pression pl au du début du procédé de 15 détection de fuites, notamment jusqu'au moment to indiqué aux figures 3a à 4b.

Le cas où cette pente est négative est illustré schématiquement à la figure 6a. Pour réaliser ladite intégration du volume de gaz réinjecté, l'on peut par exemple calculer le temps tu situé entre to et t1, tu étant l'instant où la pression P2 20 lors de la chute de pression suite à la fermeture de la vanne principale 3 correspond à la pression t2 enregistrée à l'instant t2 à la fin du procédé de détection de fuites. Ensuite, le débit D pendant un intervalle d'une durée prédéterminée entre le temps t1 et t2 peut être calculé en utilisant la formule du régime subsonique 25 D = Cv • PI estimé kT Il(1-((P2/P1 estimé -b)/(1-b))2) (Pair/Pgaz>) Ce débit D permet par intégration entre le temps t1 et t2 de déterminer le volume V du gaz injecté durant ce temps. Cette détermination du volume du gaz injecté peut évidemment être réalisée d'une autre manière. Le taux de fuite Q peut ensuite être calculé selon la formule Q=V/(t2-to'), le temps ta. dans cette formule tenant compte du fait que la pression nominale 5 varie et que la fuite était présente aussi avant t,, moment où l'injection du gaz par la vanne secondaire commençait. Le cas de figure d'une pente positive de la pression pi à l'entrée du passage pneumatique principal au début du procédé de détection de fuites est io illustré à la figure 6b. Par analogie au cas expliqué ci-dessus, l'on détermine dans ce cas tout d'abord le temps t2' entre t1 et t2 auquel la pression pi correspond à la pression au moment to. En utilisant la formule pour le débit D précité, l'on détermine ensuite le débit D pour chaque intervalle de temps d'une durée prédéterminée entre le temps t1 et t2.. En intégrant ce débit sur les intervalles de 1s temps d'une durée prédéterminée, le volume V du gaz injecté à travers la vanne secondaire 5 entre le temps tl et t2' peut alors être calculé, ce qui permet finalement de calculer le taux de fuite Q, selon la formule Q=V/(t2'-to), le temps t0 dans cette formule tenant de nouveau compte du fait que la pression 20 nominale varie et la fuite était présente aussi avant l'instant de temps t,.

Enfin, la figure 6c se réfère au cas d'une fuite relativement importante, dans laquelle le flux de gaz à travers la vanne secondaire 5 ne permet pas à la pression P2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal d'atteindre son niveau 25 avant fermeture de la vanne principale 3. Dans ce cas précis, une différence de pression Ap correspondant à la différence entre la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal et la pression p2 à sa sortie s'établit après saturation de la valeur de pression p2 suite à l'ouverture de la vanne secondaire 5. Dans ce cas, le taux de fuite Q peut être calculé directement sur la 30 base de la différence de pression Ap mesurée au moment t2 en utilisant la formule du régime subsonique pour un rapport de p2 à pi supérieur à la pression critique b Q(t2) = Cv ' Plestimé . kT ~J(1-((P2/ P1estimé -b)/(1-b))2) (Pair/Pgaz)) ou en utilisant la formule du régime supersonique pour un rapport de p2 à pi inférieur ou égale à la pression critique b Q(t2) = Cv ' P1 estimé ' kT ' (PairlPgaz))• Les explications ci-dessus se réfèrent au cas où le dispositif 1 ne comporte qu'un seul capteur de pression. Dans les autres formes d'exécution du dispositif mentionnées ci-dessus qui comportent un capteur de pression supplémentaire pour mesurer la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal, le calcul se simplifie du fait que la pression pi est alors connue par io mesure.

Au vu de la description détaillée ci-dessus, il est clair pour l'homme du métier que le dispositif de détection de fuites selon la présente invention, respectivement le procédé de détection de fuites correspondant, présente de 1s nombreux avantages par rapport à l'art antérieur connu. D'une part, il n'est pas nécessaire de connaître pour déterminer le taux de fuites sur le réseau, voire sur la partie à laquelle le dispositif est connecté, le volume total du réseau, respectivement de sa partie concernée. Ceci présente un avantage majeur, notamment en cas de modifications ultérieures sur le réseau entraînant une 20 modification du volume total, ce qui avait nécessité auparavant une intervention également sur les dispositifs de détection de fuites de l'art antérieur, tandis que cela n'est pas nécessaire pour le dispositif selon la présente invention. D'autre part, le dispositif de détection de fuites selon la présente invention a une plage de débit qui est beaucoup plus large que d'autres instruments tel que qu'un 25 débitmètre . Par ailleurs, ce genre de dispositif selon la présente invention, voire le procédé correspondant, permet de surveiller des réseaux pneumatiques de taille importante qui peuvent être segmentés et équipés dans chaque segment par un voire plusieurs dispositifs de détection de fuites, afin de permettre de mieux localiser l'endroit de la fuite. Les informations collectées et calculées par le 30 dispositif peuvent également, de manière simple et efficace, être transmises à une entité centrale où toute évaluation ultérieure peut être centralisée. Si utile, le dispositif peut également être utilisé, par exemple lorsque la présence d'une fuite est connue mais sa réparation pas encore entamée, en tant que moyen de fermeture temporaire d'un secteur spécifique du réseau pneumatique.5

Claims (17)

1. Revendications1. Dispositif de détection de fuites (1) adapté à être intégré dans un réseau pneumatique industriel (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21) fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs (22), le dispositif (1) comportant un passage pneumatique principal (2) équipé d'une vanne principale (3) par laquelle le gaz peut être fourni auxdits consommateurs (22), une unité de contrôle (7) apte à io gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale (3), ainsi qu'une source d'énergie (8) fournissant l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, caractérisé par le fait que le dispositif comporte au moins un passage pneumatique secondaire (4) étant parallèle à la partie du passage principal (2) comportant ladite vanne principale (3) et équipé d'une vanne secondaire (5), 15 cette vanne secondaire étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise, et par le fait qu'il comporte au moins un capteur de pression (6), l'ouverture et la fermeture de ladite vanne secondaire (5) étant gérées par ladite unité de contrôle (7) relevant les signaux pris par ledit au moins un capteur de pression (6), de façon à permettre de déterminer le taux de fuite (Q) 20 se produisant dans le réseau pneumatique (20) ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif (1) est connecté.
2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de pression absolue (6.1) apte à mesurer la pression 25 absolue (P2) au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de pression différentielle (6.2) apte à mesurer la différence de pression (Ap) entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif (1).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 2 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte encore un capteur de pression absolue (6.3) apte à mesurer la pression absolue (pi) au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs passages pneumatiques secondaires (4.1, 4.2) étant chacun parallèle à la partie du passage principal (2) comportant ladite vanne io principale (3) et équipé d'une vanne secondaire (5.1, 5.2), ces vannes secondaires (5.1, 5.2) étant des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise, leur capacité de débit étant choisie parmi plusieurs tailles successives de manière à pouvoir traiter des fuites dans le réseau industriel correspondant à une large plage du taux de fuite. 15
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les vannes (3, 5) sont des électrovannes, de préférence des électrovannes bistables ou valves pièzo. 20
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite unité de contrôle (7) comporte un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression (pi, p2, Ap) relevées en fonction du temps (to, ti, t2) et en fonction de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principale (3) et secondaire(s) (5). 25
8. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite unité de contrôle (7) comporte encore des moyens de calcul permettant de déterminer le taux de fuite (Q) basé sur les données enregistrées.
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est équipé des moyens de communication, de préférence des moyens de communication sans fil ou filaires, permettant de communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à une entité extérieure du dispositif (1).
10. 10. Procédé de détection d'une fuite dans un réseau pneumatique industriel (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21) fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs (22) en utilisant un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, io caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes de fermer, à un instant donné (to) lors d'une période d'arrêt des consommateurs (22) du réseau pneumatique respectivement de la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1) est connecté, ladite vanne principale (3) le long du passage pneumatique principal (2) afin 15 d'arrêter la fourniture de gaz auxdits consommateurs (22), la vanne secondaire (5) le long du passage pneumatique secondaire (4) étant fermée, après écoulement d'un premier temps prédéterminé (t1), ouvrir la vanne secondaire (5) afin de permettre à la source de gaz comprimé (21) de 20 fournir, à travers le passage pneumatique secondaire (4), du gaz à haute pression au réseau pneumatique, respectivement à la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1) est connecté, après écoulement d'un deuxième temps (t2) apte à permettre à la pression (P2) au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1), soit 25 d'atteindre sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale, (3) soit d'atteindre une valeur de saturation, refermer la vanne secondaire (5), calculer, par l'intermédiaire de la capacité de débit de gaz connue de la vanne secondaire (5), des valeurs de pression (pl, p2, Ap) mesurées et desvaleurs de temps (to, t1, t2) mesurées, le taux de fuite (Q) présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1) est connecté.
11. 11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'étape du calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur absolue de la pression (P2) mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1).
12. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'étape du io calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur de la différence de pression (hp) entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif (1).
13. 13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comprend encore, avant l'étape de calculer le taux de fuite (Q), l'étape de 15 réouverture de la vanne principale (3), permettant de vérifier la pression à l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1).
14. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, caractérisé par le fait que l'étape du calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur absolue de la 20 pression (pi) mesurée au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1).
15. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, caractérisé par le fait qu'il comprend encore, si la pression (P2) au niveau de la sortie du 25 passage pneumatique du dispositif (1) n'atteint pas soit sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale (3), soit une valeur de saturation, l'étape de réitération de la deuxième et la troisième étape du procédé avec au moins une autre vanne secondaire (5.2) d'une capacité de débit successivement de plus en plus grande, la vanne secondaire (5.1)précédemment utilisée restant pendant ce temps fermée pour ouvrir et fermer à sa place ladite autre vanne secondaire (5.2).
16. 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 14, caractérisé par s le fait que le calcul du taux de fuite (Q) est effectué soit dans le régime subsonique, soit dans le régime sonique.
17. 17. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 15, caractérisé par le fait qu'il est réitéré plusieurs fois, le taux de fuite (Q) calculé n'étant to confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.