FR2993984A1

FR2993984A1 - Dispositif de mesure de l'impermeabilite des moyens d'etancheite d'une cartouche de filtre et procede correspondant

Info

Publication number: FR2993984A1
Application number: FR1257161A
Authority: FR
Inventors: Philippe Claudon; Ludovic Pesenti
Original assignee: GE Energy Products France SNC
Current assignee: GE Energy Products France SNC
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: FR2993984B1; WO2014018633A1; US9869627B2; US20140026643A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif 1 de mesure de l'imperméabilité des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre 2, comprenant: - un moyen d'obturation 9 de la cartouche, - un châssis 7 apte à coopérer hermétiquement avec les moyens d'étanchéité de la cartouche, - un moyen de fermeture amovible 8, apte à coopérer avec le châssis 7 pourvu de la cartouche et du moyen d'obturation, de manière à former une chambre hermétique 10, et - un moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide monté sur une entrée 11 du moyen de fermeture 8 et capable de créer une dépression ou une surpression à l'intérieur de la chambre hermétique 10 afin de détecter des fuites. L'invention concerne également le procédé de mesure correspondant.

Description

Dispositif de mesure de l'imperméabilité des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre et procédé correspondant La présente invention concerne les filtres, notamment à air.

Plus particulièrement, la présente invention concerne la caractérisation de l'imperméabilité de cartouches de filtre, notamment l'imperméabilité à l'air. Les filtres à air sont couramment utilisés dans des dispositifs industriels pour séparer un gaz des particules qu'il contient. Le filtre à air peut être utilisé en sortie d'un dispositif, pour purifier les gaz avant rejet dans l'atmosphère, ou bien en entrée d'un dispositif, pour purifier l'air ou le gaz utilisé dans le dispositif, par exemple à l'entrée d'un compresseur de turbine à gaz. Par construction, les filtres à air séparent les particules du gaz en les retenant à la manière d'un tamis. Les interstices du filtre permettent d'empêcher le passage des particules tout en laissant le gaz ou l'air s'écouler. Cependant, les particules retenues dans le filtre limitent le volume efficace du filtre, et le nettoyage ou le remplacement du filtre est rendu nécessaire après un certain temps d'utilisation de celui-ci. Les filtres sont ainsi fabriqués sous forme de cartouches. Les cartouches sont munies de moyens d'étanchéité qui comprennent des moyens de fixation et un ou plusieurs joints d'étanchéité, permettant de remplacer facilement et rapidement le filtre lorsque celui-ci est bouché ou encombré.

Toutefois, afin de permettre au filtre d'assurer correctement sa fonction, il est également nécessaire que la cartouche de filtre et ses moyens d'étanchéité soient étanches, ou imperméables, à l'air ou au gaz, afin de s'assurer que l'air ou le gaz circulant traverse bien le filtre et n'emprunte pas un chemin parallèle le long duquel il n'est pas filtré. Un but de la présente invention est de caractériser l'imperméabilité, notamment à l'air, des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre, ainsi que l'imperméabilité du contact des moyens d'étanchéité sur le support de la cartouche.

Selon l'invention, il est proposé un dispositif de mesure de l'imperméabilité, notamment à l'air, des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre, comprenant: - un moyen d'obturation de la cartouche, - un châssis apte à coopérer hermétiquement avec les moyens d'étanchéité de la cartouche, - un moyen de fermeture amovible, apte à coopérer avec le châssis pourvu de la cartouche et du moyen d'obturation, de manière à former une chambre hermétique, et - un moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide, par exemple une pompe, monté sur une entrée du moyen de fermeture et capable de créer une dépression ou une surpression à l'intérieur de la chambre hermétique afin de détecter des fuites sur la cartouche. Ainsi, en fermant l'entrée du filtre et en appliquant une dépression ou une surpression sur la cartouche, le dispositif est capable de mettre en évidence des fuites de gaz ou de liquide au niveau de la cartouche, en fonction de la surpression ou dépression appliquée, notamment au niveau des moyens d'étanchéité. Préférentiellement, le moyen de fermeture amovible comprend également un capteur de pression. Dans ce cas, le dispositif évalue l'imperméabilité de la cartouche de filtre en fonction de l'évolution dans le temps de la pression à l'intérieur de la chambre hermétique. Préférentiellement, le moyen de fermeture amovible comprend également un capteur de température pour mesurer la température du 25 fluide à l'intérieur de la chambre hermétique, et plus préférentiellement deux capteurs de température pour mesurer la température ambiante et la température du fluide à l'intérieur de la chambre hermétique. Dans ce cas, l'imperméabilité de la cartouche est analysée en fonction de la température du fluide, par exemple un gaz 30 tel que l'air ou un liquide. Préférentiellement, le dispositif de mesure comprend un moyen de contrôle apte à déterminer l'évolution de la pression, et éventuellement de la température, à l'intérieur de la chambre hermétique, en fonction du temps, par exemple sur une durée comprise entre 5 et 300 minutes, de préférence entre 30 et 240 minutes, plus préférentiellement entre 60 et 180 minutes. Le moyen de contrôle peut ainsi être un ordinateur recevant en entrées les mesures de pression, et éventuellement de température, et étant apte à tracer l'évolution de ces mesures en fonction du temps. Selon un mode de réalisation, la cartouche présente une entrée, une sortie sensiblement parallèle à l'entrée et un filtre monté entre l'entrée et la sortie. Le filtre est destiné à être monté à l'extérieur de la chambre hermétique et le moyen d'aspiration ou d'injection d'air ou de gaz est apte à introduire un fluide sous pression à l'intérieur de la chambre hermétique. Préférentiellement, le châssis comprend un rebord apte à venir en appui avec les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre, et dans lequel le dispositif comprend également un film sensible à la pression apte à être monté entre le rebord du châssis et les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre. Un tel film permet de connaître la répartition/distribution des forces de pression s'exerçant entre la cartouche et le châssis, notamment au niveau du joint d'étanchéité de la cartouche.

Selon un autre mode de réalisation, la cartouche comprend une première plaque circulaire présentant une ouverture définissant une section de sortie, une deuxième plaque circulaire fixée à distance de la première plaque, et un filtre à symétrie cylindrique monté entre la première plaque et la deuxième plaque. Le filtre est destiné à être monté à l'intérieur de la chambre hermétique et le moyen d'aspiration ou d'injection du fluide est apte à créer une dépression à l'intérieur de la chambre hermétique. Préférentiellement, le dispositif comprend également un moyen de chauffage apte à chauffer le fluide présent ou introduit dans la chambre hermétique. L'invention concerne également, selon un autre aspect, un procédé de mesure de l'imperméabilité, notamment à l'air, des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre, dans lequel : a) on assemble la cartouche à un dispositif selon l'une des revendications précédentes, b) on dispose le moyen d'obturation sur l'entrée du filtre ou à la place d'au moins une partie du filtre, c) on dispose le moyen de fermeture sur le châssis de manière à former une chambre hermétique, d) on créé une surpression ou une dépression dans la chambre hermétique, et e) on mesure l'évolution dans le temps de la pression, et éventuellement de la température, à l'intérieur de la chambre hermétique. Préférentiellement, préalablement à une mesure de l'imperméabilité de la cartouche, on assemble une paroi hermétique au dispositif et on effectue les étapes c) à e) de manière à détecter des fuites sur le dispositif de mesure de l'imperméabilité. Il est ainsi possible de caractériser le dispositif de mesure avant de l'utiliser avec des cartouches de filtre. Préférentiellement, le dispositif comprend un rebord d'appui pour la cartouche de filtre et, préalablement à une mesure de l'imperméabilité de la cartouche, on dispose un film sensible à la pression de contact entre les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre et le rebord d'appui du filtre. On peut ainsi déterminer la répartition/distribution de la pression de contact exercée par les moyens d'étanchéité sur le rebord d'appui, et donc déterminer la répartition/distribution de la pression d'appui exercée par la cartouche de filtre sur son support, notamment au niveau de joints d'étanchéité. Préférentiellement, on mesure l'évolution de la pression, et éventuellement de la température, à l'intérieur de la chambre hermétique, sur une durée comprise entre 5 et 300 minutes, de préférence entre 30 et 240 minutes, plus préférentiellement entre 60 et 180 minutes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de deux modes de réalisation de l'invention nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente, de manière schématique, une coupe d'un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation adapté par exemple pour tester des filtres dits statiques ; la figure 2 représente, de manière schématique, une coupe d'un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation adapté par exemple pour tester des filtres dits auto-nettoyants. La figure 1 représente de manière schématique une coupe d'un dispositif de mesure 1 selon un premier mode de réalisation. Le dispositif 1 permet de mesurer l'imperméabilité d'une cartouche de filtrage 2, en particulier des moyens d'étanchéité de la cartouche 2.

Le dispositif de mesure 1 est adapté pour coopérer avec la cartouche 2. La cartouche 2 comprend un carter 3 définissant, à deux extrémités de la cartouche 2, une entrée et une sortie sensiblement parallèles. La cartouche 2 comprend également un filtre (non représenté) monté entre l'entrée et la sortie. Le filtre peut être par exemple un filtre statique. Le carter 3 peut être, par exemple, de section cylindrique avec deux surfaces de base formant l'entrée et la sortie de la cartouche 2. La cartouche 2 comprend, à proximité de l'entrée, par exemple sur la circonférence de la surface de base formant l'entrée, des moyens d'étanchéité permettant de monter, de manière hermétique, la cartouche de filtre 2 dans le dispositif final. Les moyens d'étanchéité comprennent ainsi un moyen de fixation 4 apte à maintenir la cartouche 2 sur un support, un rebord 5 formant butée pour le support, et un joint 6 d'isolation disposé sur le rebord 5 apte à créer une étanchéité entre le support et le rebord 5.

Le dispositif de mesure 1 comprend un châssis 7 apte à coopérer avec le rebord 5 de la cartouche 2. Le châssis présente une section semblable à celle du carter 3 et comprend un rebord d'appui 70. Le rebord 5 de la cartouche de filtre 2 est ainsi maintenu, par le moyen de fixation 4, en butée contre le rebord d'appui 70 du châssis, de manière à exercer une pression sur le joint 6 assurant l'étanchéité entre le dispositif de mesure 1 et la cartouche de filtre 2. Le châssis 7 du dispositif de mesure 1 est semblable à celui du dispositif final pour lequel est destiné la cartouche de filtre 2, afin de permettre de tester l'imperméabilité de la cartouche 2 dans des conditions similaires à celles de l'utilisation finale. Le dispositif de mesure 1 comprend également un moyen de fermeture amovible 8 et un moyen d'obturation 9. Le moyen d'obturation 9 est destiné à fermer la cartouche de filtre 2, par exemple en fermant l'entrée du filtre ou en prenant la place d'au moins une partie du filtre, afin de permettre de contrôler la pression en amont de la cartouche 2. Le moyen de fermeture amovible 8 est apte à coopérer avec le châssis 7 de manière hermétique, de façon à former, lorsque la cartouche de filtre 2 est montée dans le châssis 7 avec le moyen d'obturation 9, une chambre hermétique 10. Par exemple, un joint d'étanchéité (non représenté) peut être monté entre le châssis 7 et le moyen d'obturation 9. Le moyen de fermeture amovible 8 comprend par ailleurs une entrée 11 sur laquelle peut être montée un moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide (air ou gaz ou liquide) (non représenté), par exemple une pompe, afin de créer une surpression ou une dépression à l'intérieur de la chambre hermétique 10. Le moyen de fermeture amovible 8 peut également comprendre un capteur de température 12 et/ou un capteur de pression 13. Le capteur de température 12 permet de connaître la température du fluide présent dans la chambre hermétique 10, et permet donc de caractériser l'imperméabilité de la cartouche 2 en fonction de la température du fluide. Le capteur de pression 13 permet de déterminer l'évolution dans le temps de la pression à l'intérieur de la chambre hermétique 10.

Afin de s'assurer de l'origine des fuites détectées par le dispositif de mesure 1, une plaque hermétique peut être montée à la place de la cartouche 2, et une mesure test d'imperméabilité peut être effectuée sur le dispositif lui-même. Une telle mesure permet alors de déterminer l'imperméabilité du dispositif de mesure 1 (notamment, le châssis, le moyen de fermeture, les capteurs), et donc de déterminer les performances du dispositif de mesure 1. A titre d'exemple, une surpression de 10 000 Pa peut être appliquée pendant deux heures, puis une surpression de 150 Pa, pendant deux heures. En cas de fuite, de la fumée ou de l'hélium peuvent être utilisés pour localiser et quantifier les fuites, afin de les réparer. Lors d'une mesure d'imperméabilité, le moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide est utilisé pour augmenter la pression à l'intérieur de la chambre hermétique 10, puis l'entrée 11 est fermée et le capteur de pression mesure l'évolution dans le temps de la pression. La surpression créée dans la chambre hermétique 10 peut être d'au moins 10 000 Pa (100 mBar). Plus particulièrement, la surpression peut varier en fonction du temps : on peut ainsi appliquer une surpression de 4000 Pa pendant 15 minutes, puis 150 Pa pendant 15 minutes, puis 2500 Pa pendant 15 minutes, puis 650 Pa pendant 15 minutes, puis 4000 Pa pendant 15 minutes, puis 150 Pa pendant 15 minutes et enfin 6300 Pa pendant 60 minutes. Une telle mesure peut également être effectuée à différentes températures, notamment pour déterminer l'influence de la dilatation thermique sur l'imperméabilité de la cartouche 2. Ainsi, des mesures de pression pourront être effectuées à quatre températures différentes : 50°C, 15°C, -20°C et -60°C. Préférentiellement, un film sensible à la pression peut être monté sur le rebord 70 du châssis, afin de déterminer la répartition/distribution de la pression exercée par la cartouche de filtre (et plus particulièrement le joint d'étanchéité 6) sur le rebord d'appui 70. A cet effet, on peut mesurer la répartition de la pression avant l'injection du fluide dans la chambre hermétique, et augmenter les forces s'exerçant entre la cartouche et le châssis en lestant la cartouche, par exemple en plaçant le dispositif à l'horizontal et en disposant un poids sur la cartouche. Alternativement, on peut laisser le film pendant les mesures d'imperméabilité au fluide. A la fin des mesures, le film sensible à la pression est retiré puis analysé pour déterminer si des parties du joint d'étanchéité 6 de la cartouche ne sont pas soumises à une pression suffisante pour assurer l'étanchéité voulue. La figure 2 représente de manière schématique une coupe d'un dispositif de mesure 14 selon un deuxième mode de réalisation. Le dispositif 14 permet de mesurer l'imperméabilité, notamment à l'air, d'une cartouche de filtre 15, en particulier des moyens d'étanchéité de la cartouche 15. Le dispositif de mesure 14 est adapté pour coopérer avec la cartouche 15 à l'aide d'un moyen de fixation 16. La cartouche 15 comprend une première plaque circulaire 17 présentant une ouverture définissant une section de sortie, une deuxième plaque circulaire 18 fixée à distance de la première plaque 17, et un filtre 19 à symétrie cylindrique monté entre la première plaque et la deuxième plaque. Le filtre 19 peut être un filtre auto-nettoyant par décolmatage pneumatique, par exemple par jet d'air, pour expulser la poussière du filtre et réduire la perte de charge pendant le fonctionnement. Le filtre 19 peut être cylindrique ou conique, et être constitué d'un matériau filtrant plissé, sur base cellulosique ou synthétique. Le maintien des plis du filtre permet de garantir une surface filtrante constante tout au long de la durée de vie du filtre. Le filtre 19 peut également être protégé en intérieur et en extérieur par un grillage métallique ou polypropylène (non représenté). Le dispositif de mesure 14 comprend un châssis 20 apte à coopérer avec la cartouche 15. Le châssis 20 est fixé par le moyen de fixation 16 contre la première plaque 17, en exerçant une pression sur un joint 21 afin d'assurer une étanchéité entre le dispositif de mesure 14 et la cartouche 15. Les moyens d'étanchéité de la cartouche 15 comprennent ainsi le moyen de fixation 16 et le joint 21. Le moyen de fixation 16 comprend notamment un tripode 22. Le tripode 22 est fixé au châssis 20 au niveau des pieds, et à la deuxième plaque 18 au niveau de la tête, par exemple par un écrou 23. Le châssis 20 du dispositif de mesure 14 est semblable à celui du dispositif pour lequel est destinée la cartouche 15, afin de permettre de tester l'imperméabilité des moyens d'étanchéité de la cartouche, dans des conditions similaires à celles de l'utilisation finale de celle-ci. Le dispositif de mesure 14 comprend également un moyen de fermeture amovible 24 et un moyen d'obturation 25. Le moyen d'obturation 25 est destiné à fermer l'entrée du filtre 19, afin de permettre de contrôler la pression en amont de la cartouche 15. Le moyen de fermeture amovible 24 est apte à coopérer avec le châssis 20 de manière hermétique, de façon à former, lorsque la cartouche 15 est montée dans le châssis 20 avec le moyen d'obturation 25, une chambre hermétique 26. Le moyen de fermeture amovible 24 comprend par ailleurs une entrée 27 sur laquelle peut être montée un moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide (air ou gaz) (non représenté), par exemple une pompe, afin de créer une surpression ou une dépression à l'intérieur de la chambre hermétique 26. Le moyen de fermeture amovible 24 peut également comprendre un capteur de température 28 et/ou un capteur de pression 29. Le capteur de température 28 permet de connaître la température du gaz présent dans la chambre hermétique 26, et permet donc de caractériser l'imperméabilité de la cartouche en fonction de la température du fluide. Le capteur de pression 29 permet de déterminer l'évolution dans le temps de la pression à l'intérieur de la chambre hermétique 26. Ainsi, grâce aux dispositifs de mesure précédemment décrits, il est possible de caractériser aisément l'imperméabilité d'une cartouche de filtre, en plus particulièrement l'imperméabilité à l'air des moyens d'étanchéité. Grâce à un châssis semblable à celui dans lequel sera disposée la cartouche pour son utilisation finale, les dispositifs de mesure reproduisent les mêmes conditions de fonctionnement et permettent d'identifier au mieux les fuites éventuelles au niveau des interfaces entre la cartouche et le châssis. Les dispositifs peuvent notamment permettre de déterminer précisément la répartition des forces de pression d'exerçant entre la cartouche et le support. Enfin, les dispositifs de mesure permettent également de tester les

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure (1, 14) de l'imperméabilité des moyens d'étanchéité d'une cartouche de filtre (2, 15), comprenant: - un moyen d'obturation (9, 25) de la cartouche, - un châssis (7, 20) apte à coopérer hermétiquement avec les moyens d'étanchéité de la cartouche, - un moyen de fermeture amovible (8, 24), apte à coopérer avec le châssis (7, 20) pourvu de la cartouche de filtre et du moyen d'obturation de manière à former une chambre hermétique (10, 26), et - un moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide monté sur une entrée (11, 27) du moyen de fermeture (8, 24) et capable de créer une dépression ou une surpression à l'intérieur de la chambre hermétique (10, 26) afin de détecter des fuites sur les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre.
2. Dispositif (1, 14) selon la revendication 1, dans lequel le moyen de fermeture amovible (8, 24) comprend également un capteur de pression (13, 29).
3. Dispositif (1, 14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moyen de fermeture amovible (8, 24) comprend également un capteur de température (12, 28).
4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cartouche (3) présente une entrée, une sortie sensiblement parallèle à l'entrée et un filtre monté entre l'entrée et la sortie.
5. Dispositif (1) selon la revendication 4, dans lequel le filtre est destiné à être monté à l'extérieur de la chambre hermétique (10) et dans lequel le moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide est apte à introduire un fluide sous pression à l'intérieur de la chambre hermétique (10).
6. Dispositif (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le châssis comprend un rebord (70) apte à venir en appui avec les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre, et dans lequel le dispositif (1) comprend également un film sensible à la pression apte à être montéentre le rebord (70) du châssis et les moyens d'étanchéité de la cartouche de filtre.
7. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la cartouche comprend une première plaque circulaire (17) présentant une ouverture définissant une section de sortie, une deuxième plaque circulaire (18) fixée à distance de la première plaque (17), et un filtre (19) à symétrie cylindrique monté entre la première plaque (17) et la deuxième plaque (18).
8. Dispositif (1, 14) selon la revendication 7, dans lequel le filtre (19) est destiné à être monté à l'intérieur de la chambre hermétique (26) et dans lequel le moyen d'aspiration ou d'injection d'un fluide est apte à créer une dépression à l'intérieur de la chambre hermétique (26).
9. Dispositif (1, 14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant également un moyen de chauffage apte à chauffer le fluide présent ou introduit dans la chambre hermétique.
10. Procédé de mesure de l'imperméabilité d'une cartouche de filtre, dans lequel : a) on assemble la cartouche à un dispositif (1, 14) selon l'une des revendications précédentes, b) on dispose le moyen d'obturation (9, 25) sur l'entrée du filtre ou à la place d'au moins une partie du filtre, c) on dispose le moyen de fermeture (8, 24) sur le châssis de manière à former une chambre hermétique (10, 26), d) on créé une surpression ou une dépression dans la chambre hermétique (10, 26), et e) on mesure l'évolution dans le temps de la pression, et éventuellement de la température, à l'intérieur de la chambre hermétique.