Brevet FR2518279A1 — publié le 19830617

L'invention a pour objet un dispositif qui sert à freiner considérablement le passage d'un gaz entre une première enceinte et une seconde enceinte, en restreignant ce passage à un débit faible assimilable à une fuite. Un tel débit de fuite de faible valeur est nécessaire dans de nombreux cas, par exemple pour l'étalonnage des détecteurs de fuite à l'hélium. Jusqu'à présent, pour réaliser une fuite de ce genre à un débit extrêmement faible, on fait appel à l'une des deux techniques classiques suivantes. La première consiste à obliger le gaz à emprunter un tube de très faible section et suffisaaent long. Un tel tube est de réalisation délicate; il est fragile et encombrant. Son débit de fuite varie avec la température. En outre il risque d'être obturé partiellement ou totalement par toute poussière vehiculée par le gaz. la seconde consiste à obliger le gaz à traverser une paroi poreuse à pores de faibles dimensions comme ceux d'un métal fritté. Une telle paroi est encombrante et son débit de fuite varie fortement avec la temperature. L'invention a pour but principal d'apporter un dispositif de fuite controlee qui possède simultanément les qualités suivantes : une grande insensibilité aux variations de la température, une bonne résistance mécanique, une gamme des valeurs des débits extrêmement etendue, avec un très faible encombrement et un prix de revient très bas. On atteint ce but, selon l'invention, au moyen d'un dispositif qui est remarquable en ce qu'il est constitué par une pièce en verre ayant deux faces opposées et présentant de nombreuses fêlures qui la traversent et dont la plupart d'entre elles s'étendent entre les deux faces opposées. Les fêlures composent une pluralité de canaux aplatis dont l'épaisseur individuelle est de l'ordre d'une fraction de micron et qui permettent le passage d'un gaz à un débit minime entre deux enceintes séparées par cette pièce en verre. Selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention, pour les débits de fuite de valeur relativement élevée le dispositif de l'invention est constitué par une plaque ou par un disque en verre ayant une zone au moins présentant de nombreuses fêlures. Selon un autre aspect de l'invention, pour des débits de fuite de valeur faible et très faible le dispositif comprend un tube en verre ou en quartz ayant un canal intérieur longitudinal et ce canal est obturé par une perle en verre intérieure soudée au tube et présentant de nombreuses fêlures qui la traversent et qui autorisent ainsi une fuite à faible débit à travers le tube. Selon cet autre aspect de l'invention, le verre qui constitue le tube a un coefficient de dilatation sensiblement plus faible que celui du verre qui constitue la perle. L'invention se rapporte aussi à un procédé permettant de fabriquer facilement un dispositif de fuite à verre fêlé. Pour obtenir un dispositif de fuite selon le premier mode de réalisation de l'invention on part d'une plaque ou d'un disque en verre, on chauffe une zone centrale de cette plaque ou de ce disque jusqu'à l'amener à l'état pateux puis on lui impose un refroidissement rapide qui donne naissance à des fêlures dans cette zone. Pour obtenir un dispositif de fuite selon le second aspect de l'invention, on part d'un tube en verre ou en quartz à paroi épaisse dont le diamètre intérieur peut se situer dans une gamme de valeurs assez large, la paroi ayant une épaisseur de plusieurs fois ce diamètre intérieur. On découpe dans une tige en verre un tronçon ayant un diamètre extérieur permettant de l'introduire par glissement avec un faible jeu dans le tube en verre ou en quartz. Le verre de cette tige doit avoir un coefficient de dilatation plus élevé que celui du tube; il doit aussi, au moins légèrement, être plus facilement fusible que le tube. La longueur du tronçon découpé est par exemple sensiblement gale à son diamètre mais elle peut être plusieurs fois inférieure ou supérieure à ce diamètre. On dispose le tube horizontalement et on l'en- traîne en rotation autour de son propre axe pendant qu'on le chauffe, par l'extérieur, au droit du tronçon en verre qu2 y et contenu jusqu'à la fusion de ce tronçon. Cette sion provoque une fusion progressive localisée de la paroi infëriveUrc$ du tube et les deux verres en fusion se mélangent partiellement en formant un volume de verre en fusion à composition intermédiaire qui obstrue le tube. On cesse de chauffer et on laisse refroidir. De nombreuses fêlures ne tardent pas à apparaître, délimitant une sorte de perle dont la grosseur est supérieure au diamètre intérieur initial du tune. Ces fêlures établissent une communication gazeuse infime entre les deux parties du tube de part et d'autre de cette perle. Pour bien faire comprendre en quoi consiste le dispositif de l'invention on donnera maintenant une description de deux exemples de réalisation - la figure 1 est une vue en perspective dsun disque à zone centrale fêlée conforme au premier aspect du dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie en coupelongitudi- nale d'un dispositif réalisé selon le second aspect de l'invention. La figure 1 montre un disque 1 en verre ayant une composition approprié aux conditions d'emploi envisages et qui ne sont pas imposées par l'invention. Ce disque 1 présente une zone centrale 2 qui est appelee ainsi par commodité mais qui n'est pas nécessairement située exactement au centre. Cette zone 2 présente dans son épaisseur une pluralité de fêlures 3. Le disque 1 a deux faces opposées et la plupart de ces fêlures 3, orientées principalement suivant des cercles sensiblement concentriques, établissent une communi- cation entre ces deux faces. Quand le disque 1 est incorporé à une paroi d'une manière guelconque appropriée connue d'une enceinte contenant un gaz sous pression, les fêlures 3 autorisent le passage d'un gaz hors de cette enceinte à un débit extrêmement faible. Le dispositif illustré par la figure 2 est cons titué par un tube 4 épais en verre ou en quartz dont la longueur peut être de quelques centimètres, ou davantage selon les besoins. Ce tube est traversé longitudinalement par un canal 5. En général, pour les usages habituels le diamètre du canal 5 se situe entre une fraction de millimètre et plusieurs millimètres. Le canal 5 est obturé par une sorte de perle 6 qui est soudée au tube 4 et qui est plus grosse que le diamètre de ce canal 5, là ou ce dernier est intact. La perle 6 est traversée de nombreuses fêlures 3 extrêmement fines, irrégulières, s'étendant principalement en sens longitudinal de sorte qu'elles constituent une pluralité de canaux aplatis dont l'épaisseur individuelle est de l'ordre d'une fraction de micron et qui permettent le passage d'un gaz entre les deux parties 5A, 5B du canal 5 séparées par la perle 6. Celle-ci a un coefficient de dilatation qui est supérieur à celui du tube 4. Ce coefficient est intermédiaire entre celui du tube 4 et celuidu tronçon de tige qui a servi à former la perle 6. Ce tronçon est toujours plus dilatable que le tube .La section totale de passage créée par les fêlures est d'autant plus grande que les coefficients de dilatation diffèrent davantage. Elle varie aussi fortement suivant la longueur du tronçon dont la fusion donne la perle 6, suivant le diamètre initial du canal 5, et suivant la durée pendant laquelle on maintient à l'état pâteux le volume en fusion qui devient la perle 6 en se solidifiant. En jouant sur ces différents facteurs, on peut obtenir des fuites de valeurs extrêmement différentes. Un dispositif conforme à l'invention n'est pas parfaitement reproductible à lui-même. On observe des écarts pouvant dépasser 10% entre la valeur des fuites permises par des dispositifs fabriqués identiquement. Mais comme le prix de revient unitaire est faible, on peut fabriquer plusieurs dispositifs et les trier pour choisir celui qui a le débit de fuite souhaité. Il est possible aussi d'assembler plusieurs dispositifs en parallèle e-t/ou en série pour obtenir un débit de fuite précis recherché. Un dispositif réalisé selon l'exemple illustré par la figure 2 comprenait un tube 4 en verre appelé Pyrex (coefficient de dilatation 32 xlO 7) ayant un diamètre rieur de 6 mm avec un canal intérieur 5 de 1,5 mm de diamètre; la perle 6 avait été réalisée à partir dsun tronçon en verre ordinaire (coefficient de dilatation 90x10 7) d'une longueur de 1,5 mm. Le débit de fuite à travers le tube 4 était, avec de l'azote à la pression atmosphérique par rapport à une enceinte vide d'air, de 3 cm3/mn. REVENDICATIONS l. Dispositif de fuite contrôlée d'un gaz hors d'une enceinte caractérisé en ce qu'il comprend une pièce en verre ayant deux faces opposées et présentant de nombreuses fêlures qui la traversent dont certaines au moins s'étendent entre les deux faces opposées. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque ou une plaque (1) en verre ayant une zone centrale (2) présentant de nombreuses fêlures (3). 3. Procédé pour la fabrication d'un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on part d'une plaque ou d'un disque en verre que l'on chauffe localement dans une zone centrale jusqu'au voisinage de la fusion puis on crée un refroidissement assez rapide pour créer de nombreuses fêlures dans cette zone centrale. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par un tube (4) en verre ou en quartz traversé par un canal intérieur (5) ayant un diamètre initial, ce canal 5) étant obturé par une perle intérieure (6) en verre de grosseur supérieure audit diamètre initial, soudée au tube (4) et présentant de nombreuses fêlures (3) qui constituent un passage de gaz à travers la perle (6). 5. Procédé de fabrication d'un dispositif de fuite contrôlée d'un gaz à travers ce dispositif conforme à la revendication 4, caractérise en ce qu'on part d'un tube à paroi épaisse en verre ou en quartz traversé par un canal intérieur ayant un diamètre initial, dans une tige en verre ayant un coefficient de dilatation plus élevé que celui du tube et plus facilement fusible, de diamètre extérieur légèrement plus faible que ledit diamètre initial on découpe un tronçon, on introduit ce tronçon dans le canal intérieur, on dispose le tube horizontalement et on l'entraine en rotation autour de son propre axe, on le chauffe de l'extE- rieur au droit du tronçon en verre jusqu'à fusion de ce dernier et fusion localisée du tube provoquant la formation d'un volume intérieur en fusion, puis on laisse refroidir pour obtenir dans le tube une perle intérieure soudée à ce tllbe, plus grosse que le diamètre initial et traversée par de nombreuses fêlures qui etablissent un passage à travers le tube. 5. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'on découpe dans la tige en verre un tronçon dont la longueur est choisie entre une valeur plusieurs fois Inférieure et une valeur plusieurs ois supérieure à son diamètre, de préférence sensiblement égale à ce diamètre.