Brevet FR2492979A1 — publié le 19820430

Vanne de prélèvement de gaz à gamme de pressions étendue La présente invention concerne une vanne de prélèvement de gaz à gamme de pressions étendue. On sait que dans les techniques du vide et notamment dans le contrôle d'étanchéité d'enceintes par gaz traceur, tel que l'hélium ou l'hydrogène, et spectromètre de masse, il est nécessaire de mettre en oeuvre une vanne apte à effectuer un prélèvement gazeux dudit gaz traceur dans l'enceinte dont la pression peut varier dans une gamme de valeurs étendue soit de 10-4 millibar à 1 bar par exemple. Les vannes classiques permettent d'effectuer des prélèvements pour des pressions inférieures à 1 millibar. Pour des pressions supérieures à cette valeur, on dispose, en parallèle sur la vanne principale, une vanne du type à aiguille dont on règle l'ouverture en fonction de la pression régnant en amont. Cependant un tel dispositif est instable et susceptible de s'obturer facilement, et, en outre, il présente une structure relati- vement compliquée. De plus, le spectromètre de masse analyseur de gaz fonctionne à une pression maximale, donc dans des conditions incompatibles avec une bonne fiabilité. La présente invention permet de remédier aux inconvénients schématisés dans ce qui précéde. Elle a pour objet une vanne apte à effectuer le prélèvement de gaz dans une gamme de pressions étendue, notamment de 10 à 1 bar environ, une telle vanne présentant une structure simple associée à une fiabilité élevée. La vanne objet de-l'invention est un dispositif de prélèvement. Elle est avantageusement mise en oeuvre dans les détecteurs de fuite pour le contr8le d'étanchéité par gaz traceur, tel que l'hélium et éventuellement l'hydrogène. L'invention a donc pour but une vanne de prélèvement à gamme de pressions étendue, du type comportant un corps communiquant d'une part avec une canalisation d'amenée des gaz et d'autre part avec une canalisation reliée à un groupe de pompage, un clapet étant apte à être déplacé en translation à l'intérieur dudit corps, caractérisée par le fait que ledit clapet comporte une cavité dans laquelle est logée une membrane présentant une perméabilité variable selon la -2- nature des gaz, des orifices étant ménagés en amont de ladite membrane et mettant en communication la portion de ladite cavité en amont de la membrane avec l'intérieur dudit corps, ledit clapet comportant par ailleurs une bride pouvant par translation du clapet venir en appui de façon étanche contre un épaulement solidaire de la paroi dudit corps et vice versa, de sorte que lorsque lesdits gaz présentent une pression inférieure à une valeur prédéterminée ledit clapet soit en position d'ouverture et permette l'échappement direct des gaz à l'extérieur dudit corps, et que lorsque lesdits gaz présentent une valeur supérieure à ladite valeur prédéterminée ledit clapet soit en position de fermeture, par appui de ladite bride contre ledit épaulement, les gaz empruntant alors lesdits orifices, l'un des gaz diffusant à travers ladite membrane et échappant à l'extrémité dudit corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif, en référence au dessin annexé qui représente schématiquement une vanne de prélèvement de gaz selon l'invention. Sur la figure annexée, une vanne de prélèvement de gaz selon l'invention comporte un corps 1 cylindrique, à l'intérieur duquel un clapet 2 peut être entraîné en translation au moyen d'une tige 3 reliée à un organe de commande 4, qui peut être manuel électrique ou pneumatique. Ledit clapet 2 est creux et comporte donc une cavité cylindrique interne 5 dans laquelle est logée une membrane 6. Des orifices 7 ménagés en amont de la membrane 6 mettent en communication la portion de la cavité 5 en amont de la membrane avec l'intérieur du corps 1. Par ailleurs, ledit clapet comporte une bride circulaire 8 en regard d'un épaulement ou siège 9 solidaire de la paroi du corps 1, ladite bride étant munie d'un joint d'étanchéité torique 10. La partie arrière du clapet 2 est liée à l'une des extrémités d'un soufflet 11 dont l'autre extrémité est assujettie à une bride d'étanchéité 14. En outre une première canalisation 12 débouche dans le corps 1. Cette canalisation est reliée à l'enceinte ou dispositif (non repré- senté) dont le contrôle d'étanchéité doit être effectué par gaz traceur, tel que l'hélium. -3- De plus une deuxième canalisation 13 met en communication l'en- ceinte 1 avec un groupe de pompage (non représenté), l'ouverture 15 de la partie avant du corps 1 étant pour sa part reliée à un analyseur tel qu'un spectromètre de masse de type connu. Une telle vanne fonctionne de la façon suivante Lorsque la pression des gaz débouchant dans le corps 1 par l'intermédiaire de la canalisation 12 est inférieure à 1 millibar, la vanne se trouve en position ouverte comme représenté sur la figure. Lesdits gaz sont alors dirigés directement vers l'analyseur par l'intermédiaire de l'ouverture 15 de la partie avant du corps 1. Par contre lorsque la pression des gaz est supérieure à 1 millibar, on déplace en translation le clapet 2 au moyen de l'organe de commande 4 lié à la tige 3, de sorte que la bride 8 vienne porter de façon étanche contre l'épaulement 9 interdisant ainsi tout passage direct des gaz vers l'analyseur. Les gaz empruntent alors les orifices 7 et circulent ainsi dans la partie de la cavité 5 en amont de la membrane 6. Cette membrane est confectionnée en un matériau dont la perméabilité gazeuse varie selon la nature des gaz, de sorte qu'elle ne laisse diffuser que le gaz traceur, l'hélium en l'occurrence, tout en arrêtant partiel- lement les autres gaz. Un tel matériau est par exemple à base de polyamide ou de polytétrafluoréthylène. Le gaz traceur est alors dirigé vers l'analyseur, les gaz résiduels tels que l'air étant aspirés par le groupe de pompage, par l'intermédiaire de la canalisation 13. La vanne de prélèvement selon l'invention permet donc d'effectuer des prélèvements de gaz dans une gamme de pressions étendue car sa conductance qui est de l'ordre de 10 litres/seconde à pleine ouverture n'est que de 10-3 litres/seconde pour un prélèvement de gaz à 1 millibar de pression. Elle trouve des applications avantageuses dans la technique du vide en général et notamment dans le contr8le d'étanchéité par gaz traceur. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. Notamment on pourrait éventuellement utiliser une vanne du type "papillon" avec une membrane incorporée sous le clapet. - 4 - REVENDICATIONS 1/ Vanne de prélèvement de gaz à gamme de pressionbétendue du type comportant un corps communiquant d'une part avec une canalisation d'amenée des gaz et d'autre part avec une canalisation reliée à un groupe de pompage, un clapet étant apte à être déplacé en translation à l'intérieur dudit corps, caractérisée par le fait que ledit clapet comporte une cavité dans laquelle est logée une membrane présentant une perméabilité variable selon la nature des gaz, des orifices étant ménagés en amont de ladite membrane et mettant en communication la portion de ladite cavité en amont de la membrane avec l'intérieur dudit corps, ledit clapet comportant par ailleurs une bride pouvant par translation du clapet venir en appui de façon étanche contre un épaulement solidaire de la paroi dudit corps et vice versa, de sorte que lorsque lesdits gaz présentent une pression inférieure à une valeur prédéterminée ledit clapet soit en position d'ouverture et permette l'échappement direct des gaz à l'extérieur dudit corps, et que lorsque lesdits gaz présentent une valeur supérieure à ladite valeur prédéterminée ledit clapet soit en position de fermeture, par appui de ladite bride contre ledit épaulement, les gaz empruntant alors lesdits orifices, l'un des gaz diffusant à travers ladite membrane et échappant à l'extérieur dudit corps. 2/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit gaz diffusant à travers ladite membrane est l'hélium ou l'hydrogène. 3/ Dispositif et notamment dispositif de contrôle d'étanchéité par gaz traceur mettant en oeuvre une vanne selon l'une des revendications précédentes.