Brevet FR2357878A1 — publié le 19780203

La présente invention due à la collaboration de Miehel MAQUAIRE est relative à un procédé accéléré de contrôle d'étanchéité de pièces et à un appareillage permettant la mise en application dudit procédé. Plus particulièrement la présente invention est relative à un procédé et à un appareil permettant de tester manuellement ou automatiquement des pièces d'usinage en ce qui concerne leurs fuites. Ces pièces appartiennent à de nombreux types différents, tels que carters ou botes de vitesses, cylindres de puissance, pièces portant des joints ou des orifices qui ont été préalablement bouchés d'une façon qui se voudrait étanche. Le principe des contrôles effectués jusqu'a présent consiste à équilibrer les pressions gazeuses internes entre une capacité de référence et la pièce dont on veut contrôler ltétanchéité puis à vérifier si cet équilibre se maintient par mesure de débit ou manomètre différentiel. Une mesure d'étanchéité comprend donc les trois phases successives suivantes : 1 - On remplit de gaz sous pression une capacité de référence et la pièce dont on veut éprouver ltétanchéité. 2 - On équilibre et on stabilise les pressions entre la capacité et la pièce. 3 - On effectue la mesure à l'aide dtun capteur interposé. On comprendra qu'une mesure effectuée correctement requiert un tempa appréciable et que par conséquent, il soit difficile de l'intégrer dans une chaîne de production automatisée justement prévue pour assurer des cadences de production élevées. L'un des problèmes principaux posés par le contrôle "air dans air" dont il est question ici est d'obtenir ltéquilibrage de pression entre la capacité de référence faisant fonction de générateur de fluide et la pièce å contrôler Cette nécessité d2équilibrage encore appelée "mise en condition de mesurage" peut entre réalisée en une, deux ou trois étapes. Si lon utilise une seule étape par mise en pression ou en dépression à la valeur retenue pour le contrôle, le temps d'équilibrage est relativement long. Il est, par exemple, de vingt secondes pour un appareil SOTRY utilise' pour le contrôle d'étanchéité des boites de vitesses. Pour diminuer le temps de remplissage, certains constructeurs américains ont mis au point des circuits de contrôle avec un remplissage ou une mise en dépression en deux ou trois étapes. Les unités de contrôle proposées par différents fournisseurs comprennent un remplissage rapide par haute pression, de l'ordre de 1,1 a 2 fois la pression d'épreuve, un équilibrage à la pression d'épreuve et une stabilisation du circuit de mesure, après l'avoir isolé du réseau d'alimentation en air extérieur. La succession de ces trois phases ajoutée à celle de la mesure ne confère pas aux systèmes de contrôle correspondants un temps de cycle suffisamment court pour satisfaire aux exigences. Par exemple, il est demandé de réduire le temps de contrôle de ltétanchéité des boites de vitesses à un maximum de huit secondes. Lorsque l'on étudie la formule déterminant la valeur d'une fuite d'air stéchappant d'une capacite de volume V après la perte de pression de celle-ci, on s'aperçoit que deux paramètres peuvent fausser ou modifier la lecture : - la valeur même du volume V - la température de ltair du circuit de mesure ou son évolution avec le temps. L'évolution de la température de la pièce a' contrôler fait apparaître au moment de la lecture un faux débit qui peut etre chiffré en fonction -de la vitesse de refroidissement ou de réchauffement de celle-ci. I1 est donc par faitement illusoire, comme dans beaucoup de dispositifs de l'art antérieur, de prétendre rechereher, préalablement à toute mesure, un équilibrage préalable à la pression d'épreuve et une stabilisation du circuit de mesure en deux ou trois étapes, sous prétexte d'améliorer les résultats de la mesure. La présente invention permet d'éviter les inconvénients présentés par les systèmes de ltart antérieur et en partieulier de satisfaire aux exigences concernant le temps de contrôle Le procédé de mesure de l'intensite d'une fuite au travers dlune pièce étanche suivant l'invention, qui est du type dans lequel on utilise une capacité de référence ou de contrôle, que l'on remplit en fluide gazeux à haute pression, c'est-a-dire à une pression voisine de la pression d'épreuve ou dans laquelle on crée un vide à une dépression voisine de la dépression d'épreuve et un appareil de mesure du débit du fluide gazeux entre la capacité de référence et la pièce à contrôleur, est caractérisé en ce que l'on effectue le remplissage ou la mise en dépression de la capacité de référence en dehors du temps du cycle de mesure ou d'une façon continue et en ce que l'on effectue la mesure avant la réalisation totale de l'équilibre entre capacité de référence et pièce à contrôler Le procédé de mesure suivant l'invention est en outre caractérisé par le fait que, après avoir réglé définitivement la pression ou la dépression dans la capacité de référence ou de contrôle et déterminé la séquence d'ouverture des vannes, un réglage préalable est effectué à laide de la pression de remplissage ou de la dépression de mise sous vide rapide de la pièce à contrôler de façon à obtenir un amortissement maximal lors du retour à l'équilibre de ltélément mobile de l'appareil de mesure. Le procédé de mesure suivant l'invention est encore caractérisé par le fait que le réglage préalable est amélioré en déterminant la position de l'élément de mesure de appareil de mesure correspondant au temps de cycle désiré et à la sensibilité désirée. Ce réglage s'effectue en utilisant successivement comme pièce soumise au contrôle une pièce considérée comme bonne et une pièce présentant une fuite égale au seuil désiré. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui ntest donnée qutà titre d'exemple. A cet effet, on se reportera aux dessins joints dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma pneumatique du circuit de contrôle d'tant chéité avec remplissage haute pression, - la figure 2 indique la séquence dans le temps de ltouverture des vannes, - la figure 3 est une courbe explicative. On décrit l'invention dans le cas d'une mise en pression et d'une capacité isolée du réseau après gonflage. Suivant l'illustration de la figure 1, le circuit de contrale d'étanchéité d'organe à contrôler 5 comprend une capacité de référence ou de contrôle 4 qui est reliée,d'une part, au réseau général d'alimentation en fluide sous pression 6 par l'intermédiaire d'une première connexion pneumatique comprenant successivement : une vanne 10, un premier limiteur de pression 9 équip6-d'un manomètre, une jonction 13, un filtre 8 et un second limiteur de pression 7 équipe d'un manomètre.La capacité de référence 4 est reliée,d'autre part,8 la pièce à contrôler 5 par I'intermédiaire d'une seconde connexion pneumatique comprenant successivement une vanne 2, un organe de lecture 12 tel qu'un débitmètre électrique ou à bille pouvant etre shunté par une vanne 3 et une jonction 14. Entre les points de jonction 13 et 14 se trouve une connexion pneumatique intermédiaire comprenant un troisième limiteur de pression 11 équipé d'un manomètre et une vanne 1. Le circuit de contrôle d'étanchéité suivant l'invention fonctionne comme suit - Danssun premier temps, placéeen dehors du cycle de contrôle, la capacité de référence 4 est mise en communication avec le réseau gdnéral d'alimenta tion en fluide sous pression 6 par le circuit 6, 7, 13, 9 pour être mise sous une pression déterminée et précise par un pressostat. On ferme alors la vanne 10. - Dans un second temps, par ouverture de la vanne 1, la pièce à contrôler 5 est mise en communication avec le réseau général d'alimentation en fluide sous pression par le circuit 6, 13, 14, 5 pour permettre un remplissage en haute pression très rapide de ladite pièce à contrer 5. - Dans un troisième temps, on ferme la vanne 1 et l'on met an communication la capacité de référence 4 et la pièce à contrôler 5 par ouverture simulta née des vannes 2 et 3 comme il est représenté à la figure 2. Le circuit correspondant comprend l'organe de lecture 12 qui peut être shunté par l'ouverture de la vanne 3. Le cycle de contrôle proprement dit, qui n'est autorisé que si la capacité de référence 4 est à la pression désirée, se décompose alors de la façon suivante 1 - Remplissage rapide en un temps de l'ordre de la seconde de la pièce à contrôler 5 à l'aide d'une pression deux à trois fois supérieure å la pression de contrôle, par ouverture de la vanne 1. 2 - Ouverture des vannes 2 et 3 et fermeture de la vanne 1 : création tempo raire d'un léger balancement entre capacité 4 et organe à contrôler 5, dd à la répartition entre ces deux volumes de la surpression existant en aval de la vanne 1 après sa fermeture. 3 - Fermeture de la vanne n0 3 au moment où le débit dû au léger balancement s'effectue de la capacité de référence 4 vers l'organe à contrôler 5. La perte de charge due au débitmètre 12 crée alors la résistance nécessaire à l'amortissement total du balancement. 4 - Détermination pièce bonne/pièce mauvaise par lecture de l'appareil 12 à l'instant t 2 par exemple quatre secondes après fermeture de la vanne nO 3 et fin du cycle avec la fermeture de la vanne nO 2, soit immédiate, soit lorsque la pression dans la capacité de référence est tombée en dessous d'un seuil minimal (débouchonnage de la pièce ou grosse fuite) pour permettre la lecture en valeur absolue du niveau de la fuite après obtention de l'équilibre. Après fermeture de la vanne nO 3, ltéquilibre n'est pas encore atteint mais la capacité de référence 4 entant, par réglage, légèrement plus gonflée, le débit de fluide gazeux de cette dernière vers l'organe à contrôler 5 passe à travers l'instrument de mesure 12 qui peut strie soit un débitmètre électrique exhibant une tension, soit un rotamètre qui est un appareil dont le flotteur se déplace verticalement sous l'effet de la pression du fluide qui le traverse. Le flotteur de rotamètre se déplace donc tout d'abord vers le haut et son passage est enregistré è l'aide d'une cellule photo-électrique, ou bien dans le cas d'un débitmètre électrique, la tension augmente àusqu'à un maximum. L'équilibre se réalisant alors progressivement, figure 3, le débit de fluide gazeux diminue et le flotteur redeseend, ou la tension diminue pour revenir à la position zéro (courbe en trait plein) ou pour se stabiliser à une hauteur correspondant au niveau de la fuite, au r bout d1un temps t 1 (courbe en traits interrompus). Le tri bon-mauvais est alors effectué par la lecture de la position du flotteur, ou de la valeur de la tension, après un temps de cycle t2 outre revenue à un seuil minimsl. Après avoir réglé définitivement la pression dans la capacité de contrôle et déterminé la séquence d'ouverture des vannes, le réglage s'effectue d'abord à l'aide de la pression de remplissage rapide pour obtenir un amortissement maximal lors du retour à zéro du flotteur ou de la tension, ctest-à- dire la courbe en trait plein à la figure 3. Ensuite, on détermine la position de la cellule correspondant au temps de cycle désiré et à la sensibilité désirée : on effectue le réglage successivement avec une pièce bonne et une pièce présentant une fuite égale au seuil désiré : il y a une position optima pour lire le passage du flotteur ou la valeur de la tension correspondant au seuil de fuite désirée : une position plus haute diminue la sensibilité de la mesure. De même, il y a un instant optimal pour la lecture dans le cycle de mesure : une lecture effectuée avant cet instant optimal diminue la sensibilité de la mesure. I1 est ainsi possible de détecter en moins de huit secondes et dans le cas d'une boite de vitesses avec une pression de contrôle de 200 grammes et un volume de l'ordre de cinq litres des fuites inférieures à cinquante mm3/sec. pour une position de la cellule photo-électrique correspondant à une fuite de mille six cent mm3/sec. normaux, c'est-à-dire que lton peut détecter une variation de 2,5 ffi par rapport à la valeur de référence. Pour contrôler des pièces chaudes ou froides, donc des pièces présentant des fuites fictives dues à leur refroidissement ou à leur échauffement, il suffit d'apporter en fonction de la température relevée sur celle-ci une correction automatique soit de la position de l'élément de comparaison, soit du tempst20 On a décrit l'invention dans la cas d'une mise en pression et dtune capacité isolée du réseau après gonflage. I1 est bien évident qu'il serait à la portée de l'homme de l'art d'étendre la description qui précède aux autres cas suivants 1 X:Lse en pression permanente de la capacité 4 de référence. 2 - Mise en dépression permanente de la capacité de référence et mise en dépression rapide de l'organe à contrôler 5. 3 - Misse en dépression temporaire de la capacité de référence et mise en dépression rapide de organe à contrôler 5. REVENDIChTIONS 1 - Procédé de mesure de l'intensité d'une fuite au travers d'une pièce étanche du type dans lequel on utilise une capacité de référence ou de contrôle que l'on remplit en fluide gazeux à haute pression, ctest-à-dire à une où pression voisine de la pression dtépreuve ans laquelle on crée un vide à une dépression voisine de la dépression d'épreuve et un appareil de mesure du débit du fluide gazeux entre la capacité de référence et la pièce à contrôler, caractérisé en ce que l'on effectue le remplissage ou la mise en dépression de la capacité de référence en dehors du temps du cycle de mesure ou d'une façon continue, et en ce que l'on effectue la mesure avant la réalisation totale de l'équilibre entre capacité de référence et pièce à contrôlera 2 - Procédé de mesure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, après avoir réglé définitivement la pression ou la dépression dans la capacité de référence et déterminé la séquence d'ouverture des vannes, on procède à un réglage à l'aide de la pression de remplissage ou de la dépression de mise sous vide rapide de la pièce à contrôler de façon à obtenir un amer- tissement maximal lors du retour à l'équilibre de l'élément mobile de l'appareil de mesure. 3 - Procédé de mesure suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on améliore le réglage en déterminant la position de 11 élément de comparaison de l'appareil de mesure correspondant au temps de cycle désiré et à la sensibilité désirée par utilisation successive d'une pièce considérée comme bonne puis d'une pièce présentant une fuite égale au seuil désiré. 4 - Procédé de mesure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le temps consacré au remplissage ou à la mise sous vide rapide de la pièce à contrôler est de l'ordre de la seconde et en ce que le temps d'un cycle complet est au plus égal à huit secondes. 5 - Procédé de mesure de l'intensité d'une fuite au travers d'une pièce étanche du type comportant un premier circuit (6, 7, 13, 9) pneumatique de mise en pression de la capacité de référence (4) commandé soit par un pressostat, soit par un vacuostat, soit par un régulateur de pression ou de dépression, un second circuit (6, 13, 14, 5) pneumatique de remplissage ou de mise sous vide rapide de l'organe à contrôler (5) comportant une première vanne (t) et un troisième circuit (4, 14, 5) pneumatique de mise en communication de la capacité de référence (4) et de la pièce à contrôler (5) et compor tant une seconde vanne (2) et un organe de lecture (12) shunté par une troisième vanne (3) suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, après vérification que la capacité de référence (4) est à la pression ou à la dépression désirée, le cycle de contrôle d'une pièce étanche comprend les étapes suivantes a) Remplissage ou mise sous vide rapide de la pièce à contrôler (5) par le second circuit. b) Fermeture de la première vanne (1) et ouverture de la seconde (2) et de la troisième (3) vannes0 c) Fermeture de la troisième vanne (3). d) Consultation de l'organe de lecture (12) à un instant t déterminé. e) Fermeture de la seconde vanne (2) dès que la pression ou la dépression dans 12 organe à contrôler (5) se rapproche de la pression ambiante. 6 - Procédé de mesure suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, dans l'étape a ci-dessus, le remplissage ou la mise sous vide rapide de la pièce à contrôler (5) se fait à laide d'une pression ou d'une dépression deux à trois fois supérieure à la pression ou à la dépression de contrôle. 7 - Procédé de mesure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de lecture (12) est un débitmètre électrique dont on repère la tension mssimele et la tension minimalecorrespondant à un niveau de fuite désiré, 8 - Procédé de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de lecture (12) est un rotamètre dont les mouvements du flotteur sont repérés à l'aide d'une cellule photo-électrique dont la position est déterminée d'après la valeur du temps d'un cycle complet et la valeur de la fuite égale au seuil désiré.