Brevet FR2585128A1 — publié le 19870123

PROCEDE POUR DETERMINER LES PARAMETRES OPTIMAUX DE DEFINITION D'UN PROCEDE POUR TESTER L'ETANCHEITE D'UNE PIECE ET DISPOSITIF POUR METTRE EN OEUVRE LE PROCEDE. La présente invention concerne les procédés pour tester l'étanchéité d'une pièce constituée par exemple par un logement en creux pour des éléments dans le domaine, par exemple, de la technique des moteurs de véhicules automobiles, d'une façon générale, des éléments devant contenir des gaz, et les dispositifs permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Parmi tous les procédés connus pour vérifier l'étanchéité d'une paroi, ou plus particulièrement la porosité d'une pièce quelconque, il existe 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 certaine valeur déterminée, puis à étudier les variations de la pression du gaz à l'intérieur de cette enceinte, à partir de la pression initiale lorsqu'elle est stabilisée, Il est bien évident que les matériaux autres que ceux qui forment la pièce à tester sont particulièrement choisis pour n'avoir aucune porosité, ainsi que les joints assurant la liaison de tous ces matériaux pour former l'enceinte. Dans presque tous les 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. Cependant, il présente un inconvénient majeur: les paramètres de définition pour le mettre en oeuvre de façon répétitive sont très longs à obtenir. En effet, quand le nombre de pièces a tester est assez important, et que celles-ci sont sensiblement toutes identiques, théoriquement, si elles sont bonnes, le procédé de test, du moins dans la définition de ses paramètres, doit être le même pour toutes ces pièces. Dans ces conditions, il est intéressant, pour appliquer ce procédé de façon répétitive, de définir les paramètres du procédé de test pour ces pièces, et qui soient les mieux adaptés, dans le souci de pouvoir tester l'ensemble de ces pièces dans les meilleures conditions de temps, de qualité de test, ... Ces paramètres sont, par exemple, le temps de remplissage de la pièce, le temps de stabilisation de la pression du gaz à l'intérieur de la pièce, le temps de mesure, le volume de la pièce à tester, etc. Jusqu'à présent, ces paramètres étaient déterminés de façon tout empirique, ce qui prenait en général énormément de temps et pouvait constituer parfois une entrave à l'utilisation d'un tel procédé de test d'étanchéité de pièces. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de mettre en oeuvre un procédé pour déterminer de façon relativement rapide les paramètres optimaux de définition d'un procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce et un procédé pour déterminer l'étanchéité qui soit le mieux adapté à ces paramètres. La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour déterminer les paramètres optimaux de définition d'un prodédé pour tester 1 'étanchéité d'une pièce consistant, dans une première phase, à remplir ladite pièce avec un gaz sous pression et, dans une seconde phase, à étudier les variations de ladite pression de gaz de mesure, caractérisé par le fait que la seconde phase étudiant les variations de ladite pression de gaz de mesure consiste à comparer une pluralité de mesures de différences de pression pendant des périodes de temps déterminées. La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé mentionné ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend - un circuit d'entrée comprenant une source de gaz sous pres sion, un conduit d'entrée reliant la sortie de ladite source à l'entrée de ladite pièce, ledit conduit d'entrée comprenant en série une première vanne comnandable, - un circuit de sortie relié à la sortie de ladite pièce, ledit circuit de sortie comprenant en série une deuxième vanne commandable, - des moyens pour mesurer la pression dans ladite pièce, et - une unité de traitement électronique dont les bornes de sortie sont reliées respectivement aux entrées de commande des dites deux première et seconde vannes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - les FIGURES 1 et 2 représentent des courbes permettant d 'ex- pliciter la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la FIGURE 3 est une représentation schématique d'une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Pour la compréhension de la mise en oeuvre du procédé, il sera nécessaire, selon la référence de l'élément désigné, de se reporter à l'une ou à l'autre des trois FIGURES. Ainsi, la FIGURE 1 représente une courbe donnant, dans le processus du procédé selon l'invention, la valeur de la pression à l'intérieur de la pièce dont il est nécessaire de tester l'étanchéité, en fonction du temps de mise en oeuvre de ce procédé. La pièce à tester est représentée en 1 sur la FIGURE 3. Pour la mise en oeuvre du procédé, il est tout d'abord précisé que, dans le processus selon l'invention de la définition optimisée des paramètres, il est nécessaire de prendre une pièce étanche selon les critères utilisés par les Hommes de l'Art dans le domaine, et de lui faire subir le procédé décrit cidessous. Le procédé comprend essentiellement deux phases principales Au cours de la première phase, on remplit au moins partiellement la pièce 1 disposée, par exemple, dans l'air, par un gaz, de l'air aussi, par exemple. Cette pièce 1 est remplie en connectant son entrée 2 à une sortie 3 d'une source de gaz sous haute pression 4, comme une bouteille d'air comprimé. Cette liaison s'effectue avantageusement par un conduit 5 comportant en série, par exemple, un détendeur 6, une vanne d'arrêt de sécurité 7 et une vanne 8 commandable soit électromagnéti quement soit pneumatiquement par un ordre de commande appliqué à son entrée de commande 9, par exemple par un signal de commande numérique. La pièce 1 comprend aussi une sortie qui pourrait être une troisième voie de la vanne 8, mais qui, pour la commodité de la description et du dessin, a été dissociée de l'entrée 2. En l'occurence, à la sortie 10 est disposé urr conduit d'évacuation Il en série duquel est montée une vanne d'arrêt 12 commandable par son entrée de commande 13 au moyen d'un ordre donné sous forme, par exemple, d'un signal numérique, bien que cette vanne, aussi, puisse être du type à commande pneumatique. Quand on a effectué ce premier remplissage partiel, la pression régnant à l'intérieur de cette pièce 1 est mesurée, par exemple, au moyen d'un capteur de pression 14 placé à l'intérieur de celle-ci, ou à un endroit dament représentatif de la pression régnant à l'intérieur de cette pièce 1. Dans ces conditions, connaissant le temps de ce remplissage partiel, la valeur de la pression obtenue à la fin de celui-ci et la pression de test voulue, il est facile de déterminer. avec une relativement bonne précision la quantité complémentaire de gaz qu'il serait nécessaire d'introduire dans la pièce pour arriver à cette pression intérieure voulue. Bien entendu, cette quantité sera déterminée par une durée de 1 'ouverture de la vanne d'alimentation commandable 8, pour permettre un écoulement du gaz de la source 4 vers la pièce 1. En se reportant à la courbe de la FIGURE 1, on peut voir une première portion de courbe 101 qui correspond au remplissage partiel entre les instants tl et t2 où la vanne 8 est ouverte. La pression atteinte à l'intérieur de la pièce est alors pl. Comme cette pression pl est inférieure à la pression PM déterminée pour la mesure de test, il faut effectuer un remplissage complémentaire. Ce remplissage complémentaire peut être effectué en une seule fois après calcul du temps d'ouverture de la vanne 8 entre les instants t3 et t4. Mais il peut aussi être effectué en plusieurs étapes successives déterminées de la même façon. Dans l'exemple illustré par la courbe de la FIGURE 1, ce remplissage complémentaire jusqu'à la pression PM est effectué en deux autres étapes 102 et 103 correspondant à deux durées d'ouverture successives de la vanne 8 qui ont pu facilement etre déterminées et/ou calculées, ces durées étant entre les instants t3 et t4 pour le passage à la pression p2, puis entre t5 et t6 pour le passage à la pression PM. De ce qui a été décrit ci-dessus, on voit qu'au cours de la première phase du procédé il est facile de déterminer le temps de remplissage le mieux adapté pour la mise en oeuvre du procédé.On a ainsi déterminé un temps de remplissage S.t qui est égal à la somme des différents temps de remplissage :gti. Dans ces conditions, quand il sera nécessaire de commencer à tester la série des pièces identiques à la pièce ayant servi à la détermination des paramètres et notamment de 5: t, il a été déterminé que le temps d'ouverture de la vanne de remplissage de la pièce sera égal à s t - : , tétant une petite constante de temps qui est déterminée, elle, par expérience, pour compenser, en quelque sorte, l'inertie de remplissage et bien obtenir la pression PM. Une fois le remplissage de la pièce terminé, il sera nécessaire de la vider par commande de l'ouverture de la vanne 12, cette opération étant représentée sur la portion de courbe 104 ramenant l'intérieur de la pièce à la pression origine po. Il est ainsi possible de recommencer une ou plusieurs fois les mêmes opérations pour être certain d'être arrivé à la bonne pression origine de mesure PM, ou pour vérifier les résultats obtenus par les mesures faites au cours d'un autre test. La courbe 105 est le résultat d'une opération de remplissage après plusieurs cycles de remplissage à la fin desquels la pression régnant à l'intérieur de la pièce est considérée comme bonne. Pendant l'étape de vidage de la pièce, il est possible de déterminer la bonne valeur de temporisation pour commander le vidage des pièces qui seront testées ultérieurement selon le même procédé et ainsi d'optimiser le procédé dans une application à des tests sur une grande quantité de pièces. Par contre, quand la pression de mesure PM est considérée comme bonne, la pièce complètement fermée, la pression à l'intérieur de celle-ci est surveillée, par exemple au moyen du capteur de pression 14. Généralement, après la fermeture totale de la vanne 8 et de la vanne de sortie 12, la pression, se stabilisant à l'intérieur de la pièce, diminue de valeur en ayant une variation décroissante. Néanmoins, l'observation de cette variation 106 permet de déterminer si l'étanchéité de la pièce est bonne ou mauvaise. Après avoir effectué cette étude et conclu sur la valeur de cette variation 106, on peut vider la pièce testée, comme représenté par la portion de courbe 107, pour recommencer un nouveau remplissage, suivant 108, par exemple de vérification. Sur la FIGURE 1, on a représenté en 106 la variation décroissante de la pression se stabilisant . En fait, l'expérience montre que, quelle que soit la pièce, cette variation est toujours décroissante, ce qui revient à dire qu'il n'existe aucune pièce donnant une portion de courbe 106 parallèle à l'axe des temps t. Cependant, une très faible variation est le signe d'une étanchéité pouvant être acceptée. En fonction des différentes formes de pièces, des différents fluides, des différents matériaux dans lesquels sont réalisées ces pièces, les techniciens ont déterminé un ensemble de valeurs de seuil de variation à partir desquelles une étanchéité est considérée comme bonne ou mauvaise. Pour effectuer cette "évaluation" de 1 'étanchéité, il est tout d'abord nécessaire d'arriver à une "stabilisation" de pression et ensuite d'effectuer une mesure de l'étanchéité proprement dite. Le procédé comprend un processus particulièrement adapté dans le but annoncé au préambule de la présente description. Ce processus sera explicité après en regard de la courbe de la FIGURE 2 qui représente la variation définie en 106 (FIGURE 1) de stabilisation de la pression régnant dans la pièce, après qu'elle ait été amenée à une valeur dite "de mesure" PM (FIGURE 1). Pour pouvoir étudier de façon automatique la valeur de cette variation, on mesure, sur des périodes de temps tit constantes, les variations correspondantes de pression ss p1, #p2, ...,#pn. Cependant, pour pouvoir être en possibilité de bien surveiller ces variations, le début de chaque durée Et de mesure est effectué après un laps de temps dt qui est une fraction de la durée t de mesure, de façon qu'il y ait une pluralité de recouvrements de ces durées bt de mesure. Dans la pratique, la nombre de durées A t de mesure qui se recouvrent dans le temps peut être de 1 'ordre de la centaine, chaque mesure de la variation de pression p1, p2, ..., Apn étant mise en mémoire, ce qui permet ainsi de bien suivre ces variations et de deberiner} oozEe explique ci-avant > le moment où la pression est considérée comme stabilisée, et le moment à partir duquel la mesure de la variation de pression par unité de temps peut être prise pour la mesure de l'étanchéité.Comme l'ensemble des mesures ont été mises en mémoire, et comme elles se recouvrent largement par des fractions de temps dtr importantes égales à At - dt, il est ainsi facile de bien saisir l'instant de la fin de la stabilisation et donc de déterminer la constante de temps pour arriver, à partir de la fin du remplissage, à la stabilisation et pour commencer alors la mesure de l'étanchéité. Comme la pièce à tester est bonne, avec ce processus, il est très facile de déterminer la façon la plus précise pour la mise en oeuvre du procédé, la valeur du temps à partir duquel il sera considéré que la pression est amenée au stade de la stabilisation, et donc que la mesure de la variation de pression peut être effectuée pour la détermination de l'étanchéité de la pièce. Tout d'abord, il est précisé que de la formule suivante, on peut évaluer la valeur F d'une fuite #p F = 0,06 V ---- #t où #t est exprimé en secondes, V le volume de la pièce à tester en centimètres cubes, ap la variation de pression en mbar au-dessus de laquelle on considère qu'il y a fuite, la valeur de la fuite F étant exprimée en centimètres cubes/minute, le volume V de la pièce à tester ayant été, par exemple, déterminé par approximations successives. Il est donc possible de calculer la valeur F d'une fuite après mesure de la variation de pression Ap pendant le temps de mesure dt. Selon le résultat de ce calcul, la pièce sera considérée comme étanche ou non étanche. De la formule précédente, on peut déduire la formule suivante permettant, d'ailleurs, de calculer la mesure du volume de la pièce à tester. En effet, en prenant cette pièce et en la connectant à une fuite calibrée connue de valeur F, on obtient V par la formule F At V = ------ . ---- 0,06 lp puisque F et t sont connus car imposés et bp est mesurable. Quant au temps de mesure, il peut être avantageusement déterminé en fonction de la formule #P dut t = o,06 v F Avec les caractéristiques du procédé décrites cidessus, les seules opérations à effectuer à des moments déterminés, déclenchées à partir d'une horloge 20 (FIGURE 3) donnant une référence-temps, sont de commander l'ouverture et la fermeture des vannes d'alimentation 8 et de sortie 12, de prendre des mesures de pression, de mettre plusieurs de ces informations en mémoire, et d'effectuer des calculs, en fonction des résultats trouvés, de pression, de temps, ... Ainsi, avec une unité centrale de traitement 21 dont les bornes 22, 23, 24 des sorties-bus 25 sont connectées respectivement aux entrées de comnande des deux vannes 8 et 12 et à la sortie du capteur de pression 14, et dont 1 1entrée de synchronisation 26 est reliée à la sortie 27 de l'horloge 20, il est possible d'effectuer ces opérations de façon complètement automatique, et même de pouvoir en commander plusieurs à la fois avec plusieurs sorties-bus 28, 29, ... reliées respectivement à d'autres installations semblables à celle comprenant les moyens 1, 5, 8, 11, 12 et 14 qui ont été décrits ci-dessus. Bien entendu, une sortie de résultats 30 de l'unité de traitement peut être reliée à l'entrée 31 d'un afficheur 32 qui peut, selon les ordres préprogrammés dans l'unité centrale 21, donner de façon visible les différentes informations captées, comne par exemple les différentes durées ou constantes de temps et le volume qui ont été déterminées à leur valeur optimale, les pressions partielles, les différentes valeurs de variation de pression. Evidemment, ce même dispositif peut ensuite, en fonction des mesures qu'il a effectuées et qu'il a en mémoire, être utilisé pour tester l'ensemble des autres pièces identiques ou similaires à celle qui a servi à déterminer de façon optimale les paramètres de mise en oeuvre du procédé. Dans ce cas, son afficheur 32 pourra alors donner, de façon visible, le résultat des tests sur ces autres pièces, c'est-à-dire les mentions : "étanche" ou "non étanche". REVENDICATIONS 1- Procédé pour déterminer les paramètres optimaux de définition d'un procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce consistant, dans une première phase, à remplir ladite pièce avec un gaz sous pression, et, dans une seconde phase, à étudier les variations de ladite pression de gaz de mesure, caractérisé par le fait que la seconde phase étudiant les variations (106) de ladite pression de gaz de mesure consiste à comparer une pluralité de mesures de différences de pression ( & pn) pendant des périodes de temps ( At) déterminées. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites périodes de temps (but) déterminées ont toutes des durées égales. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les temps séparant chaque début des dites périodes sont égaux. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits temps séparant chaque début des dites périodes sont égaux à une fraction des dites périodes. 5- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première phase consiste à - effectuer un remplissage partiel (101) de ladite pièce (1) avec un gaz déterminé, - mesurer ladite pression de remplissage partiel, - déterminer, en fonction de ladite mesure de ladite pression partielle, la quantité de gaz complémentaire qui serait nécessaire pour obtenir dans ladite pièce une pression de gaz de mesure (PM), - compléter le remplissage (102, 103) de ladite pièce avec la quantité de gaz complémentaire déterminée, - vérifier que ladite pression de gaz de mesure (PM) est obtenue, sinon recommencer ladite première phase jusqu'à obtenir ladite pression de mesure et, que la seconde phase consiste à étudier les variations (106) de ladite pression de gaz de mesure. 6- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer au moins une valeur d'une différence de pression (don) à l'intérieur de ladite pièce donnée par une fuite de valeur déterminée, pendant une période de temps de mesure ( t) déterminée, et à déterminer la valeur du volume de ladite pièce (1) en fonction de cette dite différence de pression mesurée, de ladite valeur de fuite et de ladite période de temps de mesure. 7- Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait - que le temps de remplissage total de ladite pièce est déterminée en fonction de la mesure des temps de remplissage partiel, - que le temps dans ladite seconde phase de détermination de la pression de stabilisation est déterminé quand la pression est inférieure ou égale à une valeur prédéterminée, et - que le temps de mesure A dt pour déterminer la valeur de l'étanchéité de la pièce est donné par-la formule #p = = K V ---- F dans laquelle K est une constante, V est le volume de la pièce à tester, iSp est la variation de pression donnée par une valeur de fuite F dont la valeur est connue. 8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le temps de remplissage total de ladite pièce est égal à la somme des temps de remplissage partiel diminuée d'une valeur déterminée. 9- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite valeur prédéterminée de la pression pour déterminer le temps de stabilisation est sensiblement égale ou inférieure à une valeur déterminée. 10- Procédé pour déterminer les paramètres optimaux de défini- tion d'un procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce consistant, dans une premiere phase, à remplir ladite pièce avec un gaz sous pression, et, dans une seconde phase, à étudier les variations de ladite pression de gaz de mesure, caractérisé par le fait que ladite première phase consiste à - effectuer un remplissage partiel (101) de ladite pièce (1) avec ledit gaz, - mesurer ladite pression de remplissage partiel, - déterminer, en fonction de ladite mesure de ladite pression partielle, la quantité de gaz complémentaire qui serait nécessaire pour obtenir dans ladite pièce une pression de gaz de mesure (PM), - compléter le remplissage (102, 103) de ladite pièce avec la quantité de gaz complémentaire déterminée, - vérifier que ladite pression de gaz de mesure (PM) est obtenue, sinon recommencer ladite première phase jusqu'à obtenir ladite pression de mesure, et, que la seconde phase consiste à étudier les variations (106) de ladite pression de gaz de mesure. Il - Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend - un circuit d'entrée comprenant une source (4) de gaz sous pression, un conduit d'entrée (5) reliant la sortie (3) de ladite source à l'entrée (2) de la pièce à tester (1), ledit conduit d'entrée comprenant en série une première vanne (8) commandable, - un circuit de sortie relié à la sortie (10) de ladite pièce (1), ledit circuit de sortie comprenant en série une deuxième vanne commandable (12), - des moyens (14, 21) pour mesurer la pression dans ladite pièce, et - une unité de traitement électronique (21) dont les bornes de sortie (22, 23) sont reliées respectivement aux entrées de commande des dites deux première et seconde vannes (8, 12).