FR3136551A1 - Installation de détection de fuites et procédé de contrôle de l’étanchéité - Google Patents
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Abstract
Installation de détection de fuites (1) pour le contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet (3) présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3 et contient un gaz traceur, comprenant une unité de pilotage (19) configurée pour piloter des vannes de prévidage (8, 9) et une vanne de test (12) en fonction des mesures d’un premier et d’un deuxième capteur de pression (6, 11), afin de mettre en œuvre :- une première étape (102a) d’une étape de prévidage (102) au cours de laquelle on met en communication la chambre de test (2) avec le volume tampon (VT) et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test (2) par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test (2) au moyen du premier capteur de pression (6), - et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape (102b) successive à la première étape (102a) dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test (2) jusqu’à ce que la pression mesurée par le deuxième capteur de pression (11) atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression (103) par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen du détecteur de fuites (13), la durée de l’étape de prévidage (102) étant inférieure ou égale à deux secondes. Figure d’abrégé : figure 1
Description
La présente invention concerne une installation de détection de fuites pour le contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur, le au moins un objet étant placé dans une chambre de test dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité intérieure de l’objet. L’invention concerne également un procédé de contrôle de l’étanchéité de très haute cadence dudit au moins un objet.
Pour s’assurer de l’étanchéité d’objets creux refermables, notamment pour contrôler l’étanchéité de fermeture de ces objets, une méthode connue consiste à réaliser un test de fuites utilisant un gaz traceur tel que de l’hélium.
Pour cela, du gaz traceur est introduit dans la cavité de l’objet qui est ensuite fermé et placé dans une chambre de test étanche que l’on met sous vide. Une fois le vide approprié atteint dans la chambre de test, on recherche à l’aide d’un détecteur de fuites la présence éventuelle du gaz traceur dans l’atmosphère interne de la chambre de test.
Une problématique est que, pour certaines utilisations, le volume de la chambre est surdimensionné par rapport à celui de l’objet à tester, par exemple pour recevoir des objets encombrants de par leurs formes complexes.
Actuellement, lorsque la pièce à contrôler présente un volume interne faible par rapport à celui de la chambre contenant cette pièce (rapport de 1/5 minimum), un volume relativement important entourant l’objet à tester doit être mis sous vide, ce qui prend un temps non négligeable. Dans le cas de grosses fuites de l’objet, typiquement pour des dimensions de fuites supérieures ou égales à 0,2mm, et dans le cas d’objets de cavité interne de faible volume, typiquement lorsque le volume intérieur de l’objet à tester est inférieur à 50cm3, cette trop longue phase de descente en pression laisse le temps à la cavité de l’objet de se vider complétement et il peut arriver qu’au moment où l’analyseur peut être mis en communication avec la chambre de test, tout le gaz traceur a disparu. Il n’est donc pas possible de détecter des grosses fuites par gaz traceur par cette méthode. Un autre problème pour la détection de plus petites fuites de ces objets dans des chambres de test de plus grand volume, est que le temps de descente en pression de ces grands volumes est trop long pour être compatible avec les cadences de production.
Une autre méthode n’utilisant pas de gaz traceur permet de déceler des grosses fuites de l’objet à tester. Cette méthode consiste à mettre en communication quelques instants, de l’ordre de quatre secondes, la chambre de test à pression atmosphérique avec un volume tampon préalablement mis sous vide. La pression s’équilibre entre la chambre de test et le volume tampon et on isole la chambre de test. La surveillance de l’évolution de la mesure de pression dans la chambre de test permet de déceler des grosses fuites (de dimension supérieure ou égale à 0,2mm) sur des durées de test de l’ordre de deux secondes. Cependant, la durée cumulée, de l’ordre de six secondes, est trop longue. De plus, ce temps de détection augmente encore lorsque l’on cherche à augmenter la sensibilité du test, c’est-à-dire lorsque l’on cherche à détecter de plus petites fuites, pour atteindre de quatre à six secondes de temps de détection pour des fuites de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres. Au-delà, cette méthode ne permet pas de détecter les petites fuites de l’objet car celles-ci deviennent difficiles à détecter dans le bruit de fond du dégazage des parois de la chambre de test. Il faut alors attendre la fin du dégazage, soit jusqu’à quinze secondes d’attente, pour obtenir une estimation correcte du taux de fuites.
Un des buts de la présente invention est de pallier au moins partiellement ces inconvénients en proposant un procédé de contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet présentant un volume de cavité interne contenant un gaz traceur inférieur ou égal à 50cm3, inférieur à celui de la chambre de test (au moins cinq fois inférieur), ce procédé pouvant détecter aussi bien des petites que des grosses fuites, et de plus dans des temps de détection très courts.
A cet effet, l’invention a pour objet une installation de détection de fuites pour le contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur, l’installation de détection de fuites comprenant :
- une chambre de test dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne dudit au moins un objet, la chambre de test étant destinée à recevoir le au moins un objet,
- un premier capteur de pression configuré pour mesurer la pression du volume interne de la chambre de test entourant le au moins un objet,
- une ligne de test fluidiquement raccordée à la chambre de test, comportant une vanne de test et un détecteur de fuites configuré pour mesurer une concentration de gaz traceur dans le volume interne de la chambre de test,
- une ligne de prévidage fluidiquement raccordée à la chambre de test comprenant un premier dispositif de pompage, une première et une deuxième vannes de prévidage, un volume tampon interposé entre la première et la deuxième vannes de prévidage, la première vanne de prévidage étant interposée entre la chambre de test et la deuxième vanne de prévidage, la deuxième vanne de prévidage étant interposée entre la première vanne de prévidage et le premier dispositif de pompage, le rapport du volume interne de la chambre de test sur le volume tampon étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la ligne de prévidage comportant un deuxième capteur de pression configuré pour mesurer la pression dans le volume tampon, et
- une unité de pilotage configurée pour piloter les vannes de prévidage et la vanne de test en fonction des mesures du premier et du deuxième capteur de pression, afin de mettre en œuvre :
- une première étape d’une étape de prévidage au cours de laquelle on met en communication la chambre de test avec le volume tampon et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test au moyen du premier capteur de pression,
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape successive à la première étape dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test jusqu’à ce que la pression mesurée par le deuxième capteur de pression atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen du détecteur de fuites,
- la durée de l’étape de prévidage étant inférieure ou égale à deux secondes.
- une chambre de test dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne dudit au moins un objet, la chambre de test étant destinée à recevoir le au moins un objet,
- un premier capteur de pression configuré pour mesurer la pression du volume interne de la chambre de test entourant le au moins un objet,
- une ligne de test fluidiquement raccordée à la chambre de test, comportant une vanne de test et un détecteur de fuites configuré pour mesurer une concentration de gaz traceur dans le volume interne de la chambre de test,
- une ligne de prévidage fluidiquement raccordée à la chambre de test comprenant un premier dispositif de pompage, une première et une deuxième vannes de prévidage, un volume tampon interposé entre la première et la deuxième vannes de prévidage, la première vanne de prévidage étant interposée entre la chambre de test et la deuxième vanne de prévidage, la deuxième vanne de prévidage étant interposée entre la première vanne de prévidage et le premier dispositif de pompage, le rapport du volume interne de la chambre de test sur le volume tampon étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la ligne de prévidage comportant un deuxième capteur de pression configuré pour mesurer la pression dans le volume tampon, et
- une unité de pilotage configurée pour piloter les vannes de prévidage et la vanne de test en fonction des mesures du premier et du deuxième capteur de pression, afin de mettre en œuvre :
- une première étape d’une étape de prévidage au cours de laquelle on met en communication la chambre de test avec le volume tampon et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test au moyen du premier capteur de pression,
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape successive à la première étape dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test jusqu’à ce que la pression mesurée par le deuxième capteur de pression atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen du détecteur de fuites,
- la durée de l’étape de prévidage étant inférieure ou égale à deux secondes.
Un seul test permet ainsi de déceler à la fois une petite fuite par détection de gaz traceur ou une grosse fuite de l’objet par surveillance de la variation de pression et donc de contrôler l’étanchéité de l’objet sur toute la gamme de fuites dans un même cycle de détection.
La durée de prévidage est réduite par rapport à la méthode de détection de grosses fuites de l’art antérieur.Ce gain de temps permet d’éviter de vider la cavité interne de l’objet de tout le gaz traceur qu’elle contient et permet ainsi que les petites fuites éventuelles de l’objet puissent être détectées dans l’étape de test à basse pression de plus grande sensibilité. Ce gain de temps permet également d’améliorer la cadence de production.
Le procédé de contrôle de l’étanchéité peut en outre être en tout ou partie automatisé.
Ce mode de réalisation présente l’avantage de nécessiter un nombre limité de vannes, ce qui permet de ne pas augmenter le volume de la chambre de test et donc de ne pas augmenter les temps de descente en pression des première et deuxième étape de l’étape de prévidage. De plus, cela permet de limiter les couts de l’installation.
Un autre avantage est que le prévidage de la chambre de test au moyen d’un volume tampon, c’est-à-dire isolé de tout dispositif de pompage, permet de rendre le procédé de contrôle de l’étanchéité reproductible d’un objet à l’autre, puisque relativement indépendant des capacités de pompage dudit dispositif de pompage.
Les rapports des volumes interne de la chambre de test sur le volume tampon permettent d’abaisser la pression dans la chambre de test depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression d’équilibre, par exemple inférieure ou égale à 40000Pa (400mbars) dans un temps inférieur à une seconde, tel qu’en 500 millisecondes. Il permet également que la deuxième étape présente une durée inférieure ou égale à une seconde. La durée de prévidage cumulant les deux étapes est par conséquent inférieure ou égale à deux secondes, d’une part, par la diminution de la durée de la première étape et d’autre part, par la diminution de la durée de la deuxième étape.
L’installation de détection de fuites peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Le volume de la chambre de test est par exemple supérieur ou égal à 40cm3.
Le premier capteur de pression peut être configuré pour mesurer des pressions comprises entre 20000Pa et 60000Pa, par exemple avec une précision de +/- 50Pa, notamment avec un temps de réponse (ou de stabilisation) inférieur à 50millisecondes.
Le premier capteur de pression est par exemple un capteur piézoélectrique.
Le deuxième capteur de pression est par exemple configuré pour mesurer des pressions comprises entre 1Pa et 1000Pa par exemple avec une précision de +/- 1Pa.
L’invention a aussi pour objet un procédé de contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur, le procédé de contrôle de l’étanchéité comprenant une étape de chargement au cours de laquelle on place le au moins un objet dans une chambre de test dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne dudit au moins un objet, le procédé de contrôle de l’étanchéité comportant une étape de prévidage précédant une étape de test à basse pression, caractérisé en ce que l’étape de prévidage présente une durée de prévidage inférieure ou égale à deux secondes, et comporte :
- une première étape au cours de laquelle on met en communication la chambre de test avec un volume tampon interposé entre une première et une deuxième vannes de prévidage, en fermant une deuxième vanne de prévidage mettant le volume tampon en communication avec le premier dispositif de pompage et en ouvrant une première vanne de prévidage, le rapport du volume interne de la chambre de test sur le volume tampon étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la première vanne de prévidage étant interposée entre la chambre de test et la deuxième vanne de prévidage, la deuxième vanne de prévidage étant interposée entre la première vanne de prévidage et le premier dispositif de pompage, et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test au moyen d’un premier capteur de pression,
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape successive à la première étape dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test en ouvrant la deuxième vanne de prévidage pour abaisser la pression dans la chambre de test au moyen du premier dispositif de pompage à travers le volume tampon jusqu’à ce que la pression mesurée par un deuxième capteur de pression atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen d’un détecteur de fuites.
- une première étape au cours de laquelle on met en communication la chambre de test avec un volume tampon interposé entre une première et une deuxième vannes de prévidage, en fermant une deuxième vanne de prévidage mettant le volume tampon en communication avec le premier dispositif de pompage et en ouvrant une première vanne de prévidage, le rapport du volume interne de la chambre de test sur le volume tampon étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la première vanne de prévidage étant interposée entre la chambre de test et la deuxième vanne de prévidage, la deuxième vanne de prévidage étant interposée entre la première vanne de prévidage et le premier dispositif de pompage, et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test au moyen d’un premier capteur de pression,
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape successive à la première étape dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test en ouvrant la deuxième vanne de prévidage pour abaisser la pression dans la chambre de test au moyen du premier dispositif de pompage à travers le volume tampon jusqu’à ce que la pression mesurée par un deuxième capteur de pression atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen d’un détecteur de fuites.
Avant la première étape, le volume tampon peut être mis sous vide par le premier dispositif de pompage à une pression avantageusement inférieure à 1000Pa, telle qu’inférieure ou égale à 200Pa, comme par exemple 100Pa.
Il est également possible de comparer préalablement l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test avec un seuil de contrôle pour confirmer la présence de l’objet dans la chambre de test avant de réaliser le test grosses fuites proprement dit.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
La représente un exemple d’installation de détection de fuites 1 pour le contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet 3 présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur. L’objet 3 à tester est par exemple refermable.
On utilise généralement l’hélium ou l’hydrogène comme gaz traceur car ces gaz traversent les petites fuites plus aisément que les autres gaz, du fait de la petite taille de leur atome ou molécule.
L’installation de détection de fuites 1 comporte une chambre de test 2 destinée à recevoir le au moins un objet 3 dont on cherche à vérifier l’étanchéité, une ligne de test 4, une ligne de prévidage 5, les lignes de test 4 et de prévidage 5 étant fluidiquement raccordées à la chambre de test 2, et un premier capteur de pression 6 configuré pour mesurer la pression du volume interne de la chambre de test 2 entourant ledit au moins un objet 3 à tester.
La ligne de prévidage 5 comporte un premier dispositif de pompage 7, une première et une deuxième vanne de prévidage 8, 9, et un volume tampon VTinterposé entre la première et la deuxième vanne de prévidage 8, 9. Les vannes de prévidage 8, 9 sont agencées en série sur une première canalisation 10 de la ligne de prévidage 5 interposée entre la chambre de test 2 et le premier dispositif de pompage 7.
Plus précisément, la première vanne de prévidage 8 est interposée entre la chambre de test 2 et la deuxième vanne de prévidage 9. La deuxième vanne de prévidage 9 est interposée entre la première vanne de prévidage 8 et le premier dispositif de pompage 7. Le volume tampon VTest le volume intérieur de la première canalisation 10 interposée entre la première et la deuxième vanne de prévidage 8, 9. Le volume entre la deuxième vanne de prévidage 9 et le premier dispositif de pompage 7 est avantageusement minimisé pour réduire le temps de mise sous vide du volume tampon VT, puis du volume tampon VTet de la chambre de test 2 comme on le verra plus loin.
Le premier dispositif de pompage 7 comporte par exemple une pompe à vide primaire, telle qu’une pompe à palettes.
La ligne de prévidage 5 comporte également un deuxième capteur de pression 11 configuré pour mesurer la pression dans le volume tampon VT.
Ce deuxième capteur de pression 11 est par exemple un capteur de vide standard avec un temps de réponse de l’ordre de 200 millisecondes. Il est par exemple configuré pour mesurer des pressions comprises entre 1Pa et 1000Pa.
Le premier capteur de pression 6 est en revanche un capteur précis et rapide, notamment configuré pour mesurer des pressions comprises entre 200mbars (20000Pa) et 600mbars (60000Pa) avec par exemple un temps de réponse inférieur à 50millisecondes, comme par exemple de l’ordre de la milliseconde. C’est par un exemple un capteur piézoélectrique.
La ligne de test 4 comporte une vanne de test 12 et un détecteur de fuites 13 configuré pour mesurer une concentration de gaz traceur dans le volume interne de la chambre de test 2.
Le détecteur de fuites 13 comporte un deuxième dispositif de pompage 14, 15 et un dispositif d’analyse des gaz 16 pour mesurer la concentration d’au moins une espèce gazeuse utilisée comme gaz traceur.
Le deuxième dispositif de pompage 14, 15 comporte par exemple une pompe à vide secondaire 14, telle qu’une pompe turbomoléculaire, et une pompe à vide primaire 15 montées en série, la pompe à vide secondaire 14 étant agencée en amont de la pompe à vide primaire 15 dans le sens d’écoulement des gaz. La pompe à vide primaire 15 est par exemple une pompe à palettes ou une petite pompe à vide primaire sèche.
Le dispositif d’analyse des gaz 16 est par exemple raccordé à l'aspiration de la pompe à vide secondaire 14. La cellule de mesure du dispositif d’analyse des gaz 16 peut ainsi être placée sous une basse pression de l’ordre de 10-4mbars. Le dispositif d’analyse des gaz 16 comporte par exemple un spectromètre de masse.
La vanne de test 12 est fluidiquement raccordée au deuxième dispositif de pompage 14, 15 par exemple au niveau d’un étage de compression intermédiaire de la pompe à vide secondaire 14 et/ou à l’aspiration de la pompe à vide secondaire 14 (selon le niveau de fuites recherché).
La ligne de test 4 et la ligne de prévidage 5 sont par exemple agencées en parallèle.
Une ligne de mise à l’air 17 peut également être fluidiquement raccordée à la chambre de test 2, par exemple en parallèle des deux autres lignes 4, 5 pour permettre une entrée d’air dans la chambre de test 2 et le retour à pression atmosphérique.
La ligne de mise à l’air 17 comporte par exemple une vanne d’entrée d’air 18 mettant la chambre de test 2 en communication fluidique avec l’atmosphère extérieure ou avec un gaz neutre.
L’atmosphère contenue dans la chambre de test 2 peut être mise en communication avec la ligne de test 4 ou avec la ligne de prévidage 5 ou encore ici avec la ligne de mise à l’air 17.
La chambre de test 2 présente un volume interne au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne du au moins un objet 3. On cherche à minimiser ce volume le plus possible tout en permettant la réception du au moins un objet 3 à tester.
Ce volume interne de la chambre de test 2 est le volume de la chambre de test auquel on soustrait le volume externe du au moins un objet 3 (donc de tous les objets 3 lorsqu’il y en a plusieurs) et auquel on ajoute le volume des canalisations entre la chambre de test 2 et la première vanne de prévidage 8, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 le cas échéant (vannes fermées). C’est ce volume interne que le premier capteur de pression 6 est configuré pour en mesurer la pression, par exemple en étant fluidement raccordé à la chambre de test 2 ou entre la sortie de la chambre de test 2, la première vanne de prévidage 8, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18.
Le volume de la chambre de test 2 est par exemple supérieur ou égal à 40cm3.
Le rapport du volume interne de la chambre de test 2 sur le volume tampon VTest inférieur à un.
Le rapport du volume interne de la chambre de test 2 sur le volume tampon VTest supérieur à 0,2.
Ces rapports des volumes permettent d’abaisser la pression dans la chambre de test 2 depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression d’équilibre, par exemple inférieure ou égale à 40000Pa (400mbars) dans un temps inférieur à une seconde, tel qu’en 500 millisecondes.
Les vannes de prévidage 8, 9, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 peuvent être des électrovannes, telles que des vannes électromagnétiques ou peuvent être des vannes pneumatiques. Ces vannes présentent avantageusement des temps d’ouverture/fermeture rapides (temps < 50ms) et des conductances élevées.
Ces vannes de prévidage 8, 9, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 le cas échéant, sont pilotables par une unité de pilotage 19 de l’installation de détection de fuites 1, telle qu’un ordinateur ou un contrôleur, en fonction des mesures du premier et du deuxième capteur de pression 6, 11 afin de mettre en œuvre de manière cyclique et automatique, un procédé de contrôle de l’étanchéité 100 de très haute cadence dudit au moins un objet 3 comme nous allons le décrire en référence aux figures 1 et 2.
On considère que le premier dispositif de pompage 7, le deuxième dispositif de pompage 14, 15 et le dispositif d’analyse des gaz 16 sont opérationnels et fonctionnent sans interruption.
Au démarrage d’un cycle, la deuxième vanne de prévidage 9 est ouverte et toutes les autres vannes sont fermées.
Le volume tampon VTest donc mis sous vide par le premier dispositif de pompage 7 à une pression avantageusement inférieure à 1000Pa (ou 10mbar), telle qu’inférieure ou égale à 200Pa (ou 2mbar) comme par exemple 100Pa (ou 1mbar).
Cette pression est contrôlée par le deuxième capteur de pression 11. On s’assure ainsi de la pression régnant dans le volume tampon VTpermettant à la fois d’assurer l’équilibre des pressions attendu entre la chambre de test 2 et le volume tampon VTautour de la pression d’équilibre à laquelle le premier capteur de pression 6 est sensible pour le test grosses fuites, et que cette pression d’équilibre soit atteinte dans la courte durée requise.
Au cours d’une étape de chargement 101, on place au moins un objet 3 qui contient du gaz traceur dans la chambre de test 2 dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur au volume de la cavité interne de l’objet 3. La pression dans la chambre de test 2 est la pression de l’atmosphère régnant à l’extérieur de la chambre de test 2, c’est-à-dire la pression atmosphérique. Puis, on ferme la chambre de test 2 de manière étanche.
Puis, au cours d’une première étape 102a d’une étape de prévidage 102 faisant suite à l’étape de chargement 101, on met en communication la chambre de test 2 avec le volume tampon VTde la ligne de prévidage 5.
Pour cela, on ferme la deuxième vanne de prévidage 9 mettant le volume tampon VTen communication avec le premier dispositif de pompage 7 et on ouvre la première vanne de prévidage 8.
Le volume interne de la chambre de test 2 est alors mis fluidiquement en communication avec le volume tampon VT. Ce volume tampon VTà pression subatmosphérique permet la détente rapide du gaz de la chambre de test 2. La pression s’équilibre dans ces volumes en communication et peut être mesurée par le premier capteur de pression 6. Le rapport des volumes entre le volume interne de la chambre de test 2 contenant le au moins un objet 3 et le volume tampon VTpermet d’abaisser la pression depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression d’équilibre par exemple inférieure ou égale à 40000Pa (400mbars). Par conséquent, si au moins un objet 3 est défectueux, du gaz traceur va s’échapper à travers la fuite et se répandre dans la chambre de test 2 et le volume tampon VTsans être évacué par le premier dispositif de pompage 7.
Cette première séquence présente une durée inférieure ou égale à 500 millisecondes.
On réalise alors un test grosses fuites de la chambre de test 2 par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test 2 au moyen du premier capteur de pression 6.
Pour cela, on mesure l’augmentation de la mesure de pression dans le temps dans la chambre de test 2 en communication avec le volume tampon VTet on la compare avec un seuil, pour vérifier si cette augmentation est telle qu’attendue ou si la mesure de pression croit plus vite qu’attendu, ce qui signifierait que du gaz traceur s’échappe d’une fuite de l’objet 3 dans la chambre de test 2 et donc que l’objet 3 présente une grosse fuite.
Cette mesure est réalisée par le premier capteur de pression 6 qui est adapté pour détecter des petites variations de pression et avec un temps de réponse très court dans la gamme de pression d’équilibre.
Il est à noter qu’un avantage de réaliser le test grosses fuites alors que la première vanne de prévidage 8 est ouverte permet de gagner du temps car la fermeture de cette vanne impliquerait un déplacement des volumes et il serait alors nécessaire d’attendre un nouvel équilibre de pression avant de pouvoir réaliser une mesure, au moins 200 millisecondes.
Il est également possible de comparer préalablement l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test 2 avec un seuil de contrôle pour confirmer la présence de l’objet 3 dans la chambre de test 2 avant de réaliser le test grosses fuites proprement dit. Si l’augmentation de pression est inférieure au seuil de contrôle, c’est que l’objet est bien présent dans la chambre de test et on peut réaliser le test grosses fuites. La valeur du seuil de contrôle peut également permettre de déterminer que l’objet présente les dimensions attendues.
Cette étape de prévidage 102 permet la détection de grosses fuites dudit au moins un objet 3, notamment avec une taille de trou égale ou supérieure à 0,2mm.
Si une grosse fuite est détectée, l’objet 3 est identifié comme défectueux, ce qui termine le cycle du procédé de contrôle de l’étanchéité 100.
En l’absence de détection de grosses fuites, le procédé de contrôle de l’étanchéité 100 comporte une deuxième étape 102b successive à la première étape 102a de l’étape de prévidage 102, au cours de laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test 2 jusqu’à un seuil de basse pression, par exemple inférieur ou égal à 1mbars (100Pa). Cette pression est contrôlée par le deuxième capteur de pression 11 adapté pour mesurer cette basse pression.
Pour cela, on ouvre la deuxième vanne de prévidage 9 pour abaisser la pression dans la chambre de test 2 au moyen du premier dispositif de pompage 7 à travers le volume tampon VT. Les deux vannes de prévidage 8, 9 sont ouvertes.
Le rapport des volumes entre le volume interne de la chambre de test 2 contenant le au moins un objet 3 et le volume tampon VTpermet que cette deuxième étape 102b présente une durée inférieure ou égale à une seconde.
La durée de prévidage cumulant les deux étapes est par conséquent inférieure ou égale à deux secondes, d’une part, par la diminution de la durée de la première étape 102a et d’autre part, par la diminution de la durée de la deuxième étape 102b, ces diminutions de durée étant notamment possibles du fait du rapport des volumes entre le volume interne de la chambre de test 2 contenant le au moins un objet 3 et le volume tampon VT.
Ce gain de temps dans l’étape de prévidage 102 permet d’éviter de vider la cavité interne de l’objet 3 de tout le gaz traceur qu’elle contient et permet ainsi que les petites fuites éventuelles de l’objet 3 puissent être détectées dans l’étape de test à basse pression 103 de plus grande sensibilité.
Ce gain de temps permet également d’améliorer la cadence de production.
Lorsque la pression devient inférieure au seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, telle que comprise entre 10-2mbars et 10-3mbars, la pression dans la chambre de test 2 est alors suffisamment basse pour autoriser l’ouverture de la vanne de test 12 permettant la mise en communication de la ligne de test 4 avec la chambre de test 2 (étape de test à basse pression 103). On ferme donc la première vanne de prévidage 8 et on ouvre la vanne de test 12 pour basculer la chambre de test 2 sur la ligne de test 4 et ainsi mettre la chambre de test 2 en communication fluidique avec le détecteur de fuites 13.
Simultanément, la fermeture de la première vanne de prévidage 8 permet d’abaisser la pression du volume tampon VTpar le premier dispositif de pompage 7 à travers la vanne de prévidage 9 qui est restée ouverte, et donc en temps masqué du test à basse pression. La mise sous vide du volume tampon VTétant réalisée en temps masquée, celle-ci peut être de plus longue durée afin de réduire le dégazage et améliorer la sensibilité du test grosses fuites.
Dans cette étape de test à basse pression 103, la chambre de test 2 est en communication avec la ligne de test 4 pour déterminer une concentration en gaz traceur de manière à détecter une fuite dudit au moins un objet 3 au moyen du détecteur de fuites 13.
Une partie du gaz prélevé par le deuxième dispositif de pompage 14, 15 remonte à travers la pompe à vide secondaire 14. L’analyseur de gaz 16 détecte si cet échantillon de gaz contient du gaz traceur révélateur d’une fuite. Le gaz traceur éventuellement présent dans la chambre de test 2 en cas de d’objet 3 défectueux peut alors être détecté par le détecteur de fuites 13.
L’étape de test à basse pression 103 permet la détection de petites fuites dudit au moins un objet 3, notamment avec une taille de trou inférieure à 0,5mm.
L’installation de détection de fuites 1 peut donc détecter des fuites ayant une taille de trou comprise entre 0,5mm et 0,2mm à la fois avec le test grosses fuites en vide primaire et avec le test à basse pression en vide secondaire. Cette gamme de recoupement de dimensions des fuites est relativement importante.
Puis, au cours d’une étape de remise à la pression atmosphérique 104, on ferme la vanne de test 12 et on ouvre la vanne d’entrée d’air 18. La pression dans la chambre de test 2 remonte ainsi à la pression atmosphérique. La chambre de test 2 peut alors être ouverte pour sortir l’objet 3 testé (étape de déchargement 105) et on peut charger au moins un nouveau objet 3 à tester (étape de chargement 101).
Un seul test permet ainsi de déceler à la fois une petite fuite par détection de gaz traceur ou une grosse fuite de l’objet 3 par surveillance de la variation de pression et donc de contrôler l’étanchéité de l’objet sur toute la gamme de fuites dans un même cycle de détection.
Le procédé de contrôle de l’étanchéité 100 peut en outre être en tout ou partie automatisé. On prévoit en particulier que toutes les vannes, permettant notamment la mise en communication de la chambre de test 2 avec la ligne de prévidage 5 ou la ligne de test 4 ou la ligne de mise à l’air 17 soient pilotées de manière automatique.
Ce mode de réalisation présente l’avantage de nécessiter un nombre limité de vannes, ce qui permet de ne pas augmenter le volume de la chambre de test 2 et donc de ne pas augmenter les temps de descente en pression des première et deuxième étape 102a, 102b de l’étape de prévidage 102. De plus, cela permet de limiter les couts de l’installation 1.
Un autre avantage est que le prévidage de la chambre de test 2 au moyen d’un volume tampon VT, c’est-à-dire isolé de tout dispositif de pompage, permet de rendre le procédé de contrôle de l’étanchéité 100 reproductible d’un objet 3 à l’autre, puisque relativement indépendant des capacités de pompage dudit dispositif de pompage.
Claims (7)
- Installation de détection de fuites (1) pour le contrôle de l’étanchéité d’au moins un objet (3) présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur, l’installation de détection de fuites (1) comprenant :
- une chambre de test (2) dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne dudit au moins un objet (3), la chambre de test (2) étant destinée à recevoir le au moins un objet (3),
- un premier capteur de pression (6) configuré pour mesurer la pression du volume interne de la chambre de test (2) entourant le au moins un objet (3),
- une ligne de test (4) fluidiquement raccordée à la chambre de test (2), comportant une vanne de test (12) et un détecteur de fuites (13) configuré pour mesurer une concentration de gaz traceur dans le volume interne de la chambre de test (2),
- une ligne de prévidage (5) fluidiquement raccordée à la chambre de test (2) comprenant un premier dispositif de pompage (7), une première et une deuxième vannes de prévidage (8, 9), un volume tampon (VT) interposé entre la première et la deuxième vannes de prévidage (8, 9), la première vanne de prévidage (8) étant interposée entre la chambre de test (2) et la deuxième vanne de prévidage (9), la deuxième vanne de prévidage (9) étant interposée entre la première vanne de prévidage (8) et le premier dispositif de pompage (7), le rapport du volume interne de la chambre de test (2) sur le volume tampon (VT) étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la ligne de prévidage comportant un deuxième capteur de pression (11) configuré pour mesurer la pression dans le volume tampon (VT), et
- une unité de pilotage (19) configurée pour piloter les vannes de prévidage (8, 9) et la vanne de test (12) en fonction des mesures du premier et du deuxième capteur de pression (6, 11), afin de mettre en œuvre :
- une première étape (102a) d’une étape de prévidage (102) au cours de laquelle on met en communication la chambre de test (2) avec le volume tampon (VT) et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test (2) par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test (2) au moyen du premier capteur de pression (6),
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape (102b) successive à la première étape (102a) dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test (2) jusqu’à ce que la pression mesurée par le deuxième capteur de pression (11) atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression (103) par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen du détecteur de fuites (13), la durée de l’étape de prévidage (102) étant inférieure ou égale à deux secondes. - Installation de détection de fuites (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le volume de la chambre de test (2) est supérieur ou égal à 40cm3.
- Installation de détection de fuites (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier capteur de pression (6) est configuré pour mesurer des pressions comprises entre 20000Pa et 60000Pa avec un temps de réponse inférieur à 50millisecondes.
- Installation de détection de fuites (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier capteur de pression (6) est un capteur piézoélectrique.
- Installation de détection de fuites (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième capteur de pression (11) est configuré pour mesurer des pressions comprises entre 1Pa et 1000Pa.
- Procédé de contrôle de l’étanchéité (100) d’au moins un objet (3) présentant une cavité intérieure dont le volume est inférieur ou égal à 50cm3et contient un gaz traceur, le procédé de contrôle de l’étanchéité (100) comprenant une étape de chargement (101) au cours de laquelle on place le au moins un objet (3) dans une chambre de test (2) dont le volume interne est au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne dudit au moins un objet (3), le procédé de contrôle de l’étanchéité (100) comportant une étape de prévidage (102) précédant une étape de test à basse pression (103), caractérisé en ce que l’étape de prévidage (102) présente une durée de prévidage inférieure ou égale à deux secondes, et comporte :
- une première étape (102a) au cours de laquelle on met en communication la chambre de test (2) avec un volume tampon (VT) interposé entre une première et une deuxième vannes de prévidage (8, 9), en fermant une deuxième vanne de prévidage (9) mettant le volume tampon (VT) en communication avec le premier dispositif de pompage (7) et en ouvrant une première vanne de prévidage (8), le rapport du volume interne de la chambre de test (2) sur le volume tampon (VT) étant inférieur à un et supérieur à 0,2, la première vanne de prévidage (8) étant interposée entre la chambre de test (2) et la deuxième vanne de prévidage (9), la deuxième vanne de prévidage (9) étant interposée entre la première vanne de prévidage (8) et le premier dispositif de pompage (7), et on réalise un test grosses fuites de la chambre de test (2) par surveillance de l’augmentation de la mesure de la pression dans la chambre de test (2) au moyen d’un premier capteur de pression (6),
- et, en l’absence de détection de grosse fuite, une deuxième étape (102b) successive à la première étape (102a) dans laquelle on abaisse la pression dans la chambre de test (2) en ouvrant la deuxième vanne de prévidage (9) pour abaisser la pression dans la chambre de test (2) au moyen du premier dispositif de pompage (7) à travers le volume tampon (VT) jusqu’à ce que la pression mesurée par un deuxième capteur de pression (11) atteigne un seuil de basse pression, par exemple inférieure ou égale à 100Pa, pour permettre la réalisation d’une étape de test à basse pression (103) par mesure de la concentration de gaz traceur au moyen d’un détecteur de fuites (13). - Procédé de contrôle de l’étanchéité (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que, avant la première étape (102a), le volume tampon (VT) est mis sous vide par le premier dispositif de pompage (7) à une pression avantageusement inférieure à 1000Pa, telle qu’inférieure ou égale à 200Pa, comme par exemple 100Pa.
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2023
- 2023-05-04 WO PCT/EP2023/061747 patent/WO2023237258A1/fr unknown
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