Brevet FR2148466A1 — publié le 19730323

La présente invention concerne un dispositif pour détecter une fuite dtun obJet étanche par exemple d'une montre en utilisant de l'air comprimé à action directo. Jusqu'à présente, pour vérifier l'étanchéité d'objets tels que des montres et analogues, on uti Usait souvent de l'eau. Les appareillages nécessaires à cet effet sont très onéreux. En outre, les pièces essayées subissaient des endommagements par suite du contact avec l'eau. Si l'eau passait entre le bottier et le verre de la montre, il fallait remédier à cet incident après l'examen. Les dispositifs d'essais connus qui fonctionnent avec de l'air comprimé sont constitués de ré réservoirs de grandes dimensions pour les pièces à essayer et pour les pièces de comparaison. Les conduites de liaison et les soupapes doivent être dimensionnées de façon correspondante. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients, en évitant des dispositifs atesssaiss à eau ainsi que les dispositifs d'essais à air comprimé onéreux en créant un dispositif à rendement notablement augmenté, ayant une construction simple et de faibles dimensions. Le dispositif doit tout d'abord être en mesure de déceler de façon précise à la fois des fuites faibles et des fuites importantes. En outre, le dispositif doit dtre simple et permettre de constater son bon fonctionnement avant chaque essai. Â cet effet l'invention concerne un dispositif du type indiqué ci-dessus caractérisé en ce qu'il oomprend un réservoir d'air comprimé relié par une soupape de réduction de pression et une soupape à troia voies, à une conduite d'essais comportant un premier réceptable étanche à l'air pour recevoir la pièce à examiner ainsi qu'd une conduite de com- paraison comportant un second réceptable étanche à l'air pour recevoir la pièce de comparaison, la conduite d d'essais et la con- duite de comparaison étant reliées l'une à l'autre en aval des réceptables par un manomètre différentiel.Tr. Il est avantageux que les ré- ceptables étanches à l'air aient le même volume. Le dispositif de l'invention permet d'effectuer des mesures très précises, mOme dans le cas où les fuites sont faibles. Â cet effet, l'invention prévoit des moyens permettant d'éviter que des Suites très faibles des soupapes ne se répercutent sur le résultat de la mesure. Â cet effet, derrière chaque réservoir, est prévue une soupape supplémentaire. La chute de pression se présente au niveau de cette soupape ; toutes les soupapes en amont n'ont aucune fuite de pression entre leur entrée et leur sortie, si bien qu'il ne peut y avoir aucune fuite même pas la plus faible. Grâce au dispositif de ltin- vention, il est en outre possible de garantir que les mesures ne s'effectuent quiavec un dispositif à fonctionnement correct et que le volume intérieur de la pièce examinée ainsi que leimpor- tance de la fuite puissent se détecter. Cela est particulièrement important lorsquton fait des essais en masse. Dans ce cas avant chaque mesure, il faut s'assurer que le dispositif fonctionne correctement. Â cet effet, il est prévu selon l'invention, en avant du second réceptable étanche à l'air. un autre réservoir relié par une autre soupape à commande éleotromagnétique et un manomètre, le volume intérieur de ce réservoir correspondant au volume possible de la fuite. On peut réaliser un examen encore plus précis, si, avant le premier réceptable étanche à l'air, on prévoit un réservoir ayant un dispositif de réglage de précision et une pompe. La présente invention est décrite plus en détail à l'aide de divers modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins dans lesquels : - la figure j représente un premier mode de réalisation. - la figure 2 représente un second mode de réalisation. - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation. - la figure 4 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention. Le premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 1 comprend un réservoir d'air comprimé 1 qui est relié par une soupape de réduction de pression 2 et une soupape à trois voies SYl à commande électro magnétique, à deux conduitee d'air comprimé. Dans la première conduite d'essais, derrière une première soupape à deux voies SV2 par exemple à commande électromagnétique, se trouve un premier réceptacle Cl, étanche à l'air et destiné à une pièce à es- sayer 3. Dans la seconde conduite dite de comparaison, derrière une soupape à deux voies SV3, par exemple à commande électromagnétique, se trouve un second réceptable C2, étanche à l'air. Ce second réceptacle est destiné à une pièce de comparaison 4. Les réceptacles C1 et C2, étanches à l'air ont le même volume. Â ces réservoirs, sont raocordés une troisième et une quatrième soupapes à deux voies et SV5, de préférence à commande électromagnétique, ainsi qu'un prémier et second réservoirs étanches à l'air T1 et T2, de dimension identique, mais plus faible que celle des réceptacles étan- ches à l'air, C1 et C2. Les deux conduites sont reliées derrière les réceptacles C1 et C2 à un manomètre différentiel TR. On suppose que la pièce à examiner 3 ainsi que la pièce de comparaison 4 ont chacune un volume de 2 cm3, que chaque réceptacle C1, C2 a un volume de 30 cm3 lorsqu'ils contient la pièce à examiner et la pièce de comparaison et que chaque réservoir T1 et T2 a un volume de 2 cm3. Derrière la soupape de réduction de pression 2, il règne une pression d'air de P = 5 kg/cm2. Après introduction de la pièce à examiner 3 et de la pièce de comparaison 4 dans les réceptacles correspondants C1 et C2, on réduit la pression d'air à la valeur voulue, en utilisant la soupape de réduction de pression 2. On ferme les soupapes magnétiques SV4 et SV5. air comprimé arrive dans les réceptacles C1 et C2 en passant par les soupapes magnétiques ouvertes SV1, SV2, SV3. Après un certain temps, on referme les soupapes magnétiques SV2 et SV3. La pièce à examiner 3 ainsi que la pièce de comparaison 4 sont alors soumises à la pression réglée par la soupape de réduction de pression 2 par exemple à la pression P = 5 kg/cm2. Si la pièce 3 est étanche, la quantité d'air contenue dans le premier réceptacle étanche C1 est de 5 kg/cm2 G x 30 cm3. La même quantité d'air se trouve également dans le second réceptacle C2 étanche à l'air et le manomètre différentiel TR n'indique rien. Si la pièce à examiner 3 présente une légère fuite, après fermeture des soupapes SV2 et SV3, il se forme une différence de pression extrê- mement faible entre les deux réceptacles étanches C1 et 02. Le manomètre différentiel TR reçoit cette différence de pression et l'affiche. Dans le cas où la fuite de la pièce à examiner 3 est importante, le processus décrit ci-dessus ne donne pas d'excellents résultats, car l'air comprimé arri ve immédiatement à l'intérieur de la pièce à examiner 3 du fait de son absence d'étanchéité. Ainsi, mdme avant la fermeture des groupes SV2 et SV3, il se forme la même pression dans les réceptacles Ci et C2. Pour pouvoir déterminer de façon précise et sûre des fuites importantes avec le dispositif de l'invention, on utilise les deux soupapes magnétiques SV4 et ainsi que les réservoirs étanches à l'air T1 et 22. Ces deux réservoirs ont le même volume, mais ce volume est plus faible que celui des réceptables C1 et C2. Avant l'examen, l'air qui se trouve dans les réceptacles C1 et C2 ainsi que dans les réservoirs TI et T2 est à la pression atmosphérique. L'air comprimé ne pénétre dans les réceptacles et récipients qu'après ouverture de la soupape magnétique correspondante. La soupape SV1 étant ouverte, on ouvre d'abord les soupapes SV1 et SV3. L'air comprimé passe alors dans les réceptacles C1 et C2. Après un certain temps, on ferme les soupapes électromagnétiques SV2 et SV3. Dans le cas où la pièce à examiner 3 ne présente aucune fuite, la quantité d'air dans le réceptable C1 est de : 5 kg/ cm2 G x 30 cm3. Dans le cas où la pièce à examiner présente une grande fuite, la quantité d'air emmagasinée est de t 5 kg/cm2 G x ( 30 + 2) cm2. En effet, l'air comprimé pénètre dans la pièce. Dans le réceptacle C2, étanche à l'air, on a dans tous les cas la quantité d'air suivante : 5 kg' cm2 G x 30 cm3. Si l'on considére les réceptacles C1 et C2 isolément, il y a la même pression d'air dans ces deux volumes. lais si l'on ouvre les soupapes SV4 et SV5, la pression varie puisque l'air passe dans les réservoirs T1 et T2. Pour décrire cela plus en détails, on suppose d'abord que la pièce à examiner 3 ne présente aucune fuite. En ajoutant alors le volume du réceptable C1 (30 cm3) et le volume du réservoir T1 (2 cm3) on a un volume total de 32 cm . On aboutit alors à l'équation suivante : 5 kg/cm2 G s 30 cm3 = x kf/cm2 G I 32 cm3 (P1) Il en résulte une pression de t 30 x = x 5 = 0,9375 x 5 = 4,6875 kg/cm2. (P2) 32 Par contre, en cas de fuite, il faut ajouter le volume du réceptable étanche C1 (30 cm3) le volume de la pièce à examiner 3 (3 cm3) et le volume du réser- voir T1 (2 cm3) pour obtenir un volume total de 34 cm3.La pression x se calcule comme suit : 5 kg/cm2 G x 32 cm3 = x kg/cm3 G x 34 cm3 (P3) x = 32/34 x 5 = 0,94117 x 5 = 4,70785 kg/cm2. La différence de pression dans les deux cas, mais également entre la conduite d'essais et la conduite de compraison du dispositif, est alors de t 4,70585 - 4,6875 = 0,01833 kg/cm2. (P4) Dans le cas d'une fuite, la pression est plus élevée, ce qui permet sa détection. Comme le volume du réservoir T1 est petit, sa pression intérieure ne se distingue que de façon négligeable de la pression extérieure. Une augmentation du volune du récipient se traduit par une réduction de la pression inté- rieure du récipient, dans le rapport de la pression de l'air introduit. Lorsque les soupapes 4 et SV5 entre les réceptables Cl, C2 et les réservoirs étanches T1 et T2 sont fermées il y a une différence de pression entre les enP trées et sorties des soupapes, qui peut même entraver une fuite extrêmement faible de l'installation, à travers les soupapes. La différence de pression est indiquée par la courbe prévue sous la figure 1, au point Â. L'existence de cette fuite des soupapes SV4 et SV5 réduit la précision de la mesure effectuée sur l'ob- j et examiné et influence le résultat final. Pour éviter cela, comme le montre la figure 2, il est prévu des soupapes supplémentaires SV6 et SV7 afin d'assurer que les soupapes SV2, SV3 ou SV4 et SV5 prévues de part et dtautre des réceptacles étanches à l'air C1 et C2, conservent la même pression et ne présentent aucune fuite. Selon la courbe représentée sous la figure 2, il y a une diffé- rence de pression B au niveau des deux soupapes SV6 et BVT, si bien que la pression d'air qui est réduite à la valeur choisie par la soupape de réduction de pression 2, reste toujours iden- tique en avant des soupapes SV6 et SV7. Entre l'entrée et la sortie des soupapes SV4 et SV5 qui sont prévues entre les réceptacles Cl et C2 et les réservoirs T1 et U2, il n'y a aucune différence de pression. Le fonctionnement du dispositif représenté à la figure 2 est identique à celui de la figure 1. Au début d'un essai, on réduit la pression de l'air comprimé à la valeur voulue en utilisant la soupape de réduction de pression 2. Les soupapes SV6 et SV7 sont fermées. Puis on ouvre les soupapes SV1 SV2, SV3, SV4, SV5 et on envoie l'air comprimé aux réceptacles Ci et C2 ainsi qu'aux récipients T1 et T2. Puis on ferme les soupapes SV2, SV3, SV4, SV5. Comme il n'y a aucune différence de pression entre l'air comprime se trouvant dans les deux conduites, même après la fermeture des soupapes, il n'y aura à aucun moment une fuite. De cette façon, il est possible de mesurer à l'aide du manomètre différentiel TR des fuites extrêmement faibles de la pièce à examiner 3 se trous vant à l'intérieur du réceptacle étanche à l'air C1. Pour déterminer des fuites im- portantes, on ouvre les soupapes SV6 et SV7. On réduit la pres sion dans les réservoirs T1 et T2 et on ferme de nouveau les soupapes. Puis on ouvre les soupapes SV4 et SV5, si bien que l'air comprimé passe des réceptables C1 et C2 dans les réservoirs T1 et T2 en permettant une mesure de fuite importante comme cela a déjà été décrit en relation avec le mode de réalisation de la figure 1. Torsquwon mesure des fuites extrê- mement faibles, il ne devrait théoriquement plus y avoir de fuite d'air dans la conduite d'essais et la conduite de comparaison, lorsque les soupapes SV4 et SV5 sont fermées, à condition que l'air ne puisse d'échapper des réservoirs TI et 22. La présente invention permet une mesure de fuite importante (comme par exemple lors de l'examen de l'étanchéité de montre) et cela après l'examen concernant les fuites faible si En pratique, il est beaucoup plus courant de trouver des fuites extrêmement faibles que des fuites relative- ment importantes Comme il est possible d'ouvrir et de fermer les soupapes des conduites d'essais et de comparaison, de façon à travailler à pression constante, il est également possible d'éviter toutes fuites mdme la plus faible. Cela constitue un avantage déterminant qui donne au dispositif selon l'invention les qualités de précision lors de la détection de faites sur des objets examinés. La figure 4 montre un dispositif de mesure relié au manomètre différentiel TR. Le signal obtenu est amplifié dans un amplificateur 14 et est affiché par un dispositif d'affichage 15. Si l'on règle au préalable l'aiguille à zéro, toutes déviations vers la droite ou vers la gauche indiquent si l'une quelconque des pièces examinées 3 du réceptacle C1 ou C2 n'est pas étanche. L'absence de tous mouvements de l'aiguille par rapport à la position moyenne signifie qu'il n'y a aucune fuite. Si par accident le dispositif de mesure était endommagé en cours d'utilisation, par exemple Si l'aiguille na bougeait pas, il pourrait arriver que l'on ne puisse trouver laquelle des deux pièces n'est pas étanche. Toutefois, les moyens indiqués ci-après permettent de remédier à un tel inconvénient. La figure 3 montre les détails des dispositifs selon les figures 1 et 2. En avant du réceptacle C2; dans la conduite de comparaison, on a prévu une autre soupape magnétique SV8, un manomètre 11 et un réservoir supplémen- taire 12 dont le volume intérieur correspond au volume possible de la pièce non étanche. Pour effectuer la mesure, on ouvre la soupape SV8, ce qui provoque une différence de pression. On règle l'aiguille du dispositif d'affichage 15 de la mesure en fonction de cette différence de pression. La mesure proprement dite ne commence qu'à ce moment. Si la pièce examinée 3 est étant che, l'aiguille revient à zéro. Dans le cas où l'appareil est endommagé, l'aiguille ne bouge pas malgré cette différence de pression. Cela permet de déceler toutes défaillances de l'instal- lation de mesure. Si la mesure est faite sous pression, cette opération est différente de celle décrite ci-dessus, car on permet un échappement d'air dans le réservoir 12. Lorsqu t on mesure un vide, on peut former une différence de pression en laissant pénétrer un certain volume dans le réservoir 12. Â titre d exemple, on donnera ci-après le calcul du volume intérieur. Dans ces calculs t V1 = volume intérieur de la pièce à examiner, V2 = volume intérieur du réservoir supplémentai re 5, PI = première pression appliquée à la pièce examinée, P2 = pression après ouverture. V1 (Pi + 1,03) + V x 1,03 = (V1 + V2) 5P2 + 1,03) Vi x Pi = VI x P2 + V2 x P2, il en résulte : V2 P2. V1 = # P1 - P2 On applique ce procédé de la même façon si le réservoir 13 est utilisé avec un dispositif de réglage de précision comme représenté à la figure 4. Dans ce cas, le réservoir 13 joue le rôle du réservoir 12. En utilisant le réservoir 13, on permet la détermination de la valeur de la fuite'. Cela s'obtient par le calcul suivant, dans lequel s V = volume intérieur de l'objet examiné. V = Variation du volume intérieur produite par la différence de pression # P, cette va riation étant décelée par le manomètre dif férentiel Tr. P = Pression à laquelle on effectue l'examen, V0: Variation du volume du réservoir 13, P1: Variation de pression du côté du réceptacle C1 (mmWs absolu) P2: Variation de pression du côté du réceptacle C2 (mmWs absolu). C1 t PV = PI (V + Vg 5 6 V) C2 s PV = P2 (V + b V) comme P1 (V + V0 - b V) = P2 (V + A V) P1V + P1V0 - P1 # V = P2V + P2 # V) P1V0 = P2V - P1V + P2 # V + PI # V) V(P2 - P1) + # V (P2 + P1) comme P2 - P1 = P et P2 + P1 = 2P, il en résulte P1Vo = PV + 2P d V = #P (V + 2 2 ###) # P # V V0 = (V + 2 P) P1 # P P = P1 = (1,03 + P) x 104 (mmWs) # P # V V0 = 2 (1,03 + P)x 104 (1,03 + P) x 104 # P La formule donnant le sac- teur de précision différentiel est la suivante t # V = 2 x 10-4 (cm3/mmWs) # P # P V0 V + 4 (1,03 +P) (PH8) (1,03+P) 10 -4 # P (1,03 + P) V0 = @V + 4 (1,03 + P)@ 104 La valeur de la fuite VL par rapport à la pression atmosphère ressort de la formule suivante i Dans le cas où l'on multiplie V0 par ja*0,+P, on peut calculer le volume de la fuite par rapport à la pression atmosphérique. Par variation du volume du réservoir 13, qui équipe le dispositif de réglage de précision, on peut lire la différence de pression, ce qui donne le volume intérieur de la pièce à examiner, dans le réceptacle Ci . Dans le cas où, par un moyen quelconque, on commande avant chaque mesure la soupape de régla- ge de précision du réservoir 13, on peut voir un déplacement de l'aiguille indicatrice du dispositif d'affichage 15 de la valeur de mesure. On peut alors effectuer la mesure après avoir vérifié que le manomètre différentiel Tr fonctionne correctement. les autres composants y compris le circuit électrique doivent également être examinés afin de s'assurer que ces éléments fonctionnent correctement. De cette façon, il est impossible de laisser échapper un produit endommagé et l'installation permet de déter- miner les produits de qualité correcte. 3ien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif pour détecter des fuites par exemple sur des montres, à l'aide d'un ensemble à pression d'air, à action directe, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir d'air comprimé i relié par une soupape de réduction de pression 2 et une soupape à trois voies SV1, à une conduite d'essais comportant un premier réceptacle étan- che à l'air C1 pour recevoir la pièce à examiner 3 ainsi qu'à une conduite de comparaison. comportant un second réceptacle étant che à l'air C2 pour recevoir la pièce de comparaison 4, la con- duite d'essais et la conduite de comparaison étant reliées lune à l'autre en aval des réceptacles C1, C2 par un manomètre différentiel Tr. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réceptacles étanches à air CI, C2 ont le même volume. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une soupape à deux voies est prévue en amont de chaque réceptacle étanche à l'air Ci, C2. 40) Dispositif selon lune quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des réservoirs étanches à l'air TI, T2 reliés respectivement à chaque réceptacle étanche Ci, C2 par une soupape à deux voies respectives SV4, SV5, ces deux réservoirs T1, T2 ayant le même volume et leur volume étant inférieur 8 celui des réceptacles C1, C2. 50) Dispositif selon lune quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que les soupapes sont des soupapes à commande électromagnétique SV1-SV5. 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce qu'une autre soupape SV6, SV7 est prévue en aval de chaque réservoir étanche T1, T2. 70) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les soupapes SV6, SV7 prévues derrière les réservoirs Ti, T2 sont également des soupapes à commande électromagnétique. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce qu'en amont du second réceptable étanche à l'air C2, est prévu un r; servoir auxiliaire 12, raccordé par une soupape à commande électromagnétique SV8 et un manomètre 11, le volume intérieur de ce réservoir 12 correspondant au volume possible de la fuite à me- surer. 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'en amont du premier réceptacle étanche à l'air CI se trouve un réservoir 13 muni d'un dispositif de réglage de précision et une pompe.