Brevet FR2570188A1 — publié le 19860314

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR TESTER L'ETANCHEITE D'AU MOINS UNE PORTION DE PAROI D'UNE PIECE ET/OU D'UN VGLUME DELIMITE PAR CETTE PORTION DE PAROI La présente invention concerne les procédés et dispositifs pour tester l'étanchéité d'au moins une portion de paroi d'une pièce telle que celles qui comportent des logements en creux, comme par exemple de nombreuses pièces nécessaires à la réalisation des moteurs, notamment de véhicules automoiles et/ou d'un volume délimité par cette portion de paroi. I1 existe parmi tous les procédés connus pour vérifier l'étanchéité d'une paroi, ou plus particulièrement la porosité d'une pièce quelconque, un procédé qui consiste essentiellement à former une enceinte étanche avec la pièce à tester et à envoyer dans cette enceinte un gaz sous pression jusqu'à une valeur déterminée, puis à étudier les variations de la pression du gaz à l'intérieur de cette enceinte, à partir de la pression lorsque elle est stabilisée. I1 est bien évident que les matériaux autres que ceux qui forment la pièce sont particulièrement choisis pour n'avoir aucune porosité, ainsi que les joints assurant la liaison de tous ces matériaux pour former l'enceinte. Dans la plupart des cas, la pression chute plus ou moins lentement. La variation de cette chute est représentative de la valeur de la porosité de la paroi de la pièce à tester. La pièce est généralement considérée comme bonne quand la valeur de cette variation ne dépasse pas un certain seuil prédéterminé que les techniciens, hommes de l'art, ont défini. Le procédé connu qui vient d'être rappelé ci-dessus donne de bons résultats de contrôle et permet ainsi de pouvoir trier les bonnes des mauvaises pièces. La FIGURE 1 qui représente une courbe donne, sous forme schématique, en unité arbitraire, la variation de la pression du gaz à l'intérieur de l'enceinte fermée en fonction du temps écoulé. Ainsi, on voit qu'entre les instants t et tl la pression croît rapidement à l'inté o rieur de l'enceinte, ceci étant évidemment dû à l'alimentation de cette enceinte en gaz comprimé. Puis, quand la pression est arrivée à son maximum, l'alimentation est coupée. I1 se passe alors, entre les instants tl et t2, des variations de pression aléatoires. La durée de ces phénomènes représente ce que les techniciens appellent "le temps de stabilisation" pendant lequel il est impossible d'effectuer une mesure significative.Dans les procédés connus, et pour un test à l'air comprimé, ce temps de stabilisation peut atteindre 25 secondes. Ce temps n'est peut-être pas important en lui-môme, mais comparé à celui de la fabrication et à la quantité d'unités de pièces produites, il est très important et limite notablement la production. Sachant qu'il est difficile de réduire le temps de montée en pression, t à tl, et les temps de mesure ss p43 et au65, respectivement entre les temps t3 à t4, et t5 à t6 (FIGURE 1), qui sont relativement courts, une réduction, ne serait-ce que minime, du temps de stabilisation est un gain considérable pour la réduction du coût de ces productions de pièces. C'est le but que s'est fixé la Demanderesse. Ainsi, la présente invention a-t-elle pour but de mettre en oeuvre un procédé pour tester l'étanchéité d'au moins une portion de paroi d'une pièce par l'étude d'une pression de remplissage, dans lequel le temps de stabilisation est réduit par rapport à celui des procédés comparables de l'art antérieur,. tout en leur gardant leurs avantages de faible coût de revient, de facilité de mise en oeuvre, etc. Elle a aussi pour but de réaliser un dispositf pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour tester l'étanchéité d'au moins une portion de paroi d'une pièce et/ou d'un volume, caractérisé par le fait qu'il consiste - à créer une enceinte fermée dont une paroi est constituée par ladite portion de paroi à tester et/ou dudit volume, - à amener un gaz de référence sous pression dans ladite enceinte, - à refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte et à l'amener à une pression prédéterminée, et - à étudier les variations de pression dudit gaz à l'intérieur de ladite enceinte après l'avoir amené à ladite pression déterminée, et à en déduire la qualité de l'étanchéité de ladite portion de paroi et/ou dudit volume. La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour tester l'étanchéité d'au moins une portion de paroi d'une pièce selon le procédé ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens pour former, avec ladite paroi à tester, une enceinte fermée avec des moyens de conduite d'un gaz de référence à l'intérieur de ladite enceinte, - des moyens pour refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte, et - des moyens pour mesurer la pression dudit gaz à l'intérieur de ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - la FIGURE 1 représente une courbe permettant d'expliciter, comme cela a été fait au préambule, le procédé de l'art antérieur, et permettant de comprendre le procédé selon l'invention, notamment quant à ses avantages, - la FIGURE 2 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, et - la FIGURE 3 représente, sous forme schématique, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Plus précisément, en revenant à la FIGURE 2, celle-ci représente sous forme schématique un premier mode de réalisation d'un dispositif permettant de tester l'étanchéité d'une paroi 1 d'une pièce 2 comportant dans sa configuration illustrée un logement en creux 3. Cette pièce schématique est généralement, dans l'industrie, un élément de moteur de véhicule automobile comme par exemple un bloc moteur dont il est nécessaire, pour son bon fonctionnement, de tester l'étanchéité. Dans un souci de simplification et de meilleure compréhension de l'invention, la pièce 2 a été schématisée au maximum. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la pièce 2 coopère avec une embase 4 et forme avec celle-ci une enceinte étanche 5 dont une partie de la paroi est constituée par la paroi 1 de la pièce 2. Bien entendu, cette embase 4 est choisie pour ses qualités de non porosité, ainsi que les joints qui permettent d'accoupler cette pièce d'embase 4 avec la pièce à tester 1. A cette pièce 4 est associé un moyen d'alimentation en gaz sous pression 6. Ce moyen comprend une réserve de fluide sous pression schématiquement représentée en 10 dont la sortie 11 est connectée par une première conduite 12 à l'entrée 13 d'un détendeur-régulateur 14 dont la sortie 15 est reliée à une entrée d'alimentation 16 débouchant dans l'enceinte 5. Cette sortie 15 du détendeur-régulateur 14 est reliée par une deuxième portion de conduite 17 dans laquelle est montée en série, par exemple, une électro-vanne commandable 18 à deux positions, une position comme celle représentée sur la FIGURE 2 et qui permet d'obturer la conduite entre la sortie 15 et l'entrée d'alimentation 16, et une deuxième position qui permet, lorsque l'orifice 19 est en regard de la conduite 17, de pouvoir alimenter cette enceinte 5. Bien entendu, l'électro-vanne 18 sera commandée par tout moyen approprié en fonction de sa nature, ces moyens étant schématiquement illustrés en 20 et ne seront pas plus amplement décrits, les électro-vannes ou vannes commandables étant bien connues en elles-mêmes. Avantageusement, l'embase 4 comporte un moyen pour surveiller la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte 5 schématiquement illustré par un manomètre 21. Selon une caractéristique importante, dans ce mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la conduite 17 débouchant à l'intérieur de l'enceinte 5 par l'orifice 16 est terminée par une buse de détente 22 pour obtenir une fonction qui sera décrite ci-après. Pour la mise en oeuvre du procédé, à cette pièce 1, et plus particulièrement en coopération avec l'intérieur de l'enceinte 5, est associé un capteur de pression 23 qui permet de mesurer de la façon la plus précise possible la pression qui règne à l'intérieur de l'enceinte 5, et de délivrer à sa sortie 24 un signal électrique qui peut être appliqué à l'entrée 26 d'un enregistreur 27. Ce capteur 23 peut être de tout type approprié, mais de façon classique, peut être constitué par un capteur de pression à jauge de contrainte, c'est-à-dire, par exemple, au moins une jauge montée dans un pont de Wheatstone, et dont les déformations sont une fonction de la pression qui lui est appliquée. Le signal obtenu dans la diagonale du pont est alors représentatif de la pression mesurée.Ce capteur 23 a été représenté disposé dans un orifice 28 de la pièce à tester 2, mais, bien entendu, pourra être disposé à tout autre endroit, de façon qu'il puisse mesurer la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte 5, cet endroit dépendant de la forme et de la nature de la pièce à tester, sans qu'il y ait besoin de la détériorer. Ce capteur pourrait même être-disposé sur l'embase 4, ou ailleurs dans le circuit de test si cela est nécessaire. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante et permet aussi de bien comprendre le procédé de test. Lorsque l'ensemble de la pièce 2 est assemblé avec l'embase 4 comme décrit ci-dessus, le détendeur 14 est manoeuvré pour obtenir à sa sortie la pression déterminée préalablement qui est choisie très supérieure à la pression à laquelle sera testée la pièce, par exemple 4 bars pour un test à 1 bar. Ensuite, l'électro-vanne est commandée pour qu'un passage libre se fasse de la sortie 15 à l'entrée d'alimentation 16. Dès que cette connection est assurée, le gaz obtenu à la pression par exemple de 4 bars, comme mentionné dans l'exemple précédent, - est introduit dans l'enceinte 5 à travers la buse de détente 22 qui permet au gaz comprimé amené par la conduite 17 d'être détendu à l'intérieur de l'enceinte 5 et donc de se refroidir directement à l'intérieur de celle-ci.Quand la pression à l'intérieur de l'enceinte 5 a atteint comme mentionné cidessus un bar, l'électrovanne est alors fermée. En effet, la Demanderesse a constaté qu'en effectuant cette opération de refroidissement du gaz directement à l'intérieur de l'enceinte 5, notamment grâce à la buse de détente 22, le temps de stabilisation tel que défini précédemment entre les instants tl et t2 en se reportant à la courbe de la FIGURE 1 est considérablement réduit. Des expériences ont montré que, si le temps de stabilisation était de 25 secondes selon le procédé de l'art antérieur, avec la caractéristique selon la présente invention ce temps de stabilisation est ramené à 10 secondes.La FIGURE 1 représente en pointillés la courbe de stabilisation obtenue grâce à la caractéristique définie ci-dessus, par rapport à un temps de stabilisation représenté en trait plein pour l'art antérieur, les références selon l'invention comportant des "primes", par comparaison à celles de l'art antérieur qui n'en comporte pas. Après l'instant t2, quand la pression du gaz est stabilisée, des mesures de pression règnant dans l'enceinte 5 sont effectuées pendant des espaces de temps t p43 et ss P65- Si la différence de pression atteint ou dépasse un seuil déterminé par l'homme de l'art, la pièce pourra être considérée comme n'étant pas suffisamment étanche et pourra être remise en fabrication ou en restauration selon des procédés connus dans le métier. Par contre si les mesures atteignent des seuils acceptables, ou leur sont inférieures, la pièce sera considérée comme bonne et pourra entrer dans la construction d'un moteur si l'on se réfère à l'exemple choisi précédemment. Bien entendu, dans l'exemple décrit ci-dessus du procédé selon l'invention et du dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé, d'autres caractéristiques peuvent être ajoutées sans dénaturer la portée de l'invention. De plus, ce qui vient d'être décrit permet de contrôler l'étanchéité, mais il est bien évident que, dans le cas d'une pièce non fuyante ou non poreuse, si on connaît la valeur de son volume initial, en détectant ainsi les variations de pression, il est possible même de contrôler la valeur de son volume, si notamment il varie, avec tous les avantages mentionnés ci-dessus. En se reportant maintenant à la FIGURE 3 celle-ci représente sous forme schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, dans lequel le gaz est introduit dans une pièce à tester 52, et également refroidi à l'intérieur de celle-ci, mais dans une opération de détente différente de celle du dispositif de la FIGURE 2 dans lequel l'opération de détente du gaz comprimé se faisait de l'extérieur de l'enceinte vers l'intérieur. Dans l'exemple selon la FIGURE 3, la détente se fait de l'intérieur de cette pièce vers l'extérieur. Cette caractéristique apparaîtra parfaitement à la description du dispositif qui comporte, dans cet exemple illustré, une réserve d'alimentation en gaz comprimé 60 dont la sortie 61 est reliée à l'entrée 62 d'un détendeur-régulateur 63 par une première portion de conduite 64.La sortie 65 de ce régulateurdétendeur 63 est reliée à l'entrée 66 d'une vanne commandable à deux positions "fermée" et "ouverte" 67 par une deuxième portion de conduite 68. La sortie 69 de la vanne 67 est reliée par une troisième portion de conduite 70 à une entrée d'alimentation 71 d'une enceinte 72 formée comme précédemment avec la pièce à tester 52. L'embase permettant de former cette enceinte 72 est représentée en 73. Sur une portion de cette conduite 70, et en dérivation sur celle-ci, est montée une quatrième portion de conduite 74 à travers une deuxième électro-vanne commandable 75 à deux positions dont la sortie 76 est reliée à une entrée 77 d'une buse de détente 78 dont la sortie 79 peut être reliée directement à l'atmosphère ambiante. I1 est précisé que , par "buse de détente", on entend aussi des moyens pour réaliser une fuite calibrée qui peuvent, dans certains cas, donner d'aussi bons résultats.Bien entendu, la portion de conduite 74 pourrait être reliée directement à l'enceinte 72 à travers l'embase 73, ce qui reviendrait à décomposer la portion de conduite commune 70 en deux conduites séparées, le mot "dérivation" couvrant ces deux modes de réalisation. Bien entendu, le schéma de la FIGURE 3 est donné à titre illustratif, mais celle-ci ne représente pas le dispositif à l'échelle. En particulier, il est préférable de limiter la longueur des portions de conduite, comme notamment les conduites 70 et 74. Ce dispositif comprend, en plus, un capteur de pression 80 identique dans son principe à celui qui a été décrit par rapport à la FIGURE 2 et portant la référence 23, permettant de mesurer la pression à l'intérieur de l'enceinte 72 et de délivrer à sa sortie 81 un signal électrique pouvant être appliqué à l'entrée 82 d'un système de traitement d'information 83 qui peut être, par exemple, un ordinateur ou un enregistreur à mémoire permanente. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Dans un premier temps, la vanne 75 est positionnée pour obturer la sortie de la conduite 74 et la vanne 67 est mise dans une position passante pour que la source de gaz comprimé puisse, à travers le détendeur 63, alimenter l'enceinte 72 par l'orifice 71. Si la pièce 52 doit être testée à une pression déterminée, par exemple 1 bar, le détendeur 63 est réglé de façon que sa pression de régulation soit nettement supérieure, par exemple 4 bars, à cette pression de test déterminée. L'enceinte 72 est alors remplie d'un gaz à une pression supérieure à celle du test, 1,2 bar par exemple, si le test doit être fait à la pression de 1 bar. Dès que cette opération a été effectuée et que la pression a atteint le seuil déterminé, 1,2 bar dans l'exemple choisi, l'électro-vanne 67 est ramenée à une position fermée comme celle illustrée sur la FIGURE 3, et la deuxième électro-vanne 75 est amenée à sa position "ouverte" comme celle représentée sur la FIGURE 3. De cette façon, le gaz comprimé à l'intérieur de l'enceinte 72 se détend à travers la buse 78. Ainsi, le gaz qui est contenu dans cette enceinte 72 se refroidit du fait de cette détente, aussi, à l'intérieur de l'enceinte 72, en même temps que la pression du gaz à l'intérieur de cette enceinte est ramenée à la valeur de la pression de test, 1 bar dans l'exemple choisi. Quand cette pression de test a été atteinte, l'électrovanne 75 est ramenée à la position fermée. Ensuite, après le temps de stabilisation, relativement court comme l'a constaté la Demanderesse, des mesures de variations de pression à l'intérieur de cette enceinte peuvent être effectuées comme en se reportant à la FIGURE 1 pendant les instants A p43 et t P65- En fait, dans ce deuxième dispositif, par rapport au précédent décrit en regard de la FIGURE 2, le gaz est refroidi directement à l'intérieur de l'enceinte, mais par une détente de l'intérieur de l'enceinte vers l'extérieur. I1 semblerait que le dispositif de la FIGURE 3 puisse présenter, dans certains cas, une stabilisation plus rapide que celle obtenue avec le dispositif de la FIGURE 2. Enfin, il est bien précisé que la présente invention s'applique à des valeurs de pression qui peuvent être relatives, notamment par rapport à celle de l'atmosphère ambiante, et que par exemple on puisse amener le gaz de test, soit en pression ou en dépression par rapport à celle de l'atmosphère de référence. R E V E N D I C A T I O N S 1- Procédé pour tester l'étanchéité d'au moins une portion de paroi d'une pièce et/ou d'un volume, caractérisé par le fait qu'il consiste - à créer une enceinte fermée dont une paroi est constituée par ladite portion de paroi à tester et/ou dudit volume, - à amener un gaz de référence sous pression dans ladite enceinte, - à refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte et à l'amener à une pression prédéterminée, et - à étudier les variations de pression dudit gaz à l'intérieur de ladite enceinte, après l'avoir amené à ladite pression déterminée, pour en déduire la qualité de l'étanchéité de ladite portion de paroi. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte par une détente dudit gaz dans ladite enceinte. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la détente dudit gaz se fait de l'extérieur vers l'intérieur de ladite enceinte. 4- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite détente dudit gaz se fait de l'intérieur vers l'extérieur de ladite enceinte. 5- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens (4,73) pour former, avec ladite paroi à tester et/ou ledit volume, une enceinte fermée (5,72) avec des moyens de conduite (16,77...) d'un gaz de référence à l'intérieur de ladite enceinte, - des moyens (22,78) pour refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte, - des moyens (23,27,80,83) pour mesurer la pression dudit gaz à l'intérieur de ladite enceinte. 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour refroidir ledit gaz à l'intérieur de ladite enceinte comportent au moins une buse de détente (22,78) en coopération avec lesdits moyens de conduite d'un gaz de référence. 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens de conduite d'un gaz de référence comprennent au moins une source (10,14,60,63) dudit gaz à haute pression, u e conduite (12,17,64,68,70,74) reliant ladite source à ladite enceinte, des premiers moyens (18,67) d'obturation commandables montés en série sur ladite conduite. 8- Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ladite buse de détente (22) est disposée en série sur ladite conduite à l'extrémité (16) de celle-ci débouchant dans ladite enceinte (5). 9- Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ladite conduite comprend au moins une dérivation (74) reliant ladite enceinte (72) vers l'extérieur de celle-ci et des seconds moyens (75) d'obturation commandables montés en série sur ladite dérivation (74), ladite buse (78) étant disposée en série sur ladite dérivation, à l'extrémité de celle-ci débouchant sur l'extérieur (79) de ladite enceinte. 10- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que ladite source de gaz de référence comporte une réserve (10,60) de gaz comprimé à haute pression, et un détendeur-régulateur (14,63) connecté à la sortie de ladite réserve. 11- Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que ledit gaz est de l'air comprime.