Brevet FR2710747A1 — publié le 19950407

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETECTION DE FUITES SUR UN OBJET. La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de détecter, sur un objet de dimensions et formes quelconques, des défauts de fabrication, tels que des trous, des fentes, des fissures, des porosités ou tous autres défauts analogues de faibles dimensions susceptibles d'affaiblir la résistance mécanique de l'objet ou de diminuer son niveau d'étanchéité vis-à-vis des gaz ou des liquides. On désignera par la suite ces types de défauts par le terme général de "fuites". Un premier procédé connu pour détecter les fuites consiste à appliquer l'objet à tester sur un support de forme appropriée de manière à former une chambre étanche dont l'objet constitue l'une des parois, à insuffler dans ladite chambre un gaz, tel que de l'air, jusqu'à une pression prédéterminée et à mesurer la variation de la pression intérieure sur une période de temps prédéterminée. Si l'on constate que la pression a diminué, c'est que l'objet présente au moins une fuite. La mesure de la pression est effectuée au moyen d'un capteur de pression monté à l'intérieur de la chambre et qui transmet, à un système de traitement et d'analyse extérieur, les informations de pression qu' il a captées. Un tel procédé de détection de fuites utilisable surtout sur les pièces de petits volumes est relativement peu sensible pour les objets de grandes dimensions. Un autre procédé de détection de fuites connu consiste à former encore une chambre étanche dont l'objet constitue une paroi, à insuffler dans ladite chambre ou à l'extérieur un gaz traceur, tel que l'hexafluorure de soufre, le fréon ou l'hélium et à détecter, au moyen d'un renifleur ou d'un détecteur, les traces éventuelles de gaz traceur qui ont pu s'échapper ou pénétrer à travers les fuites. Bien que ce procédé donne de bons résultats, il est peu économique, parce que les gaz traceurs étant coûteux, ils doivent être récupérés dans certains cas en bout de process, la récupération se faisant avec un équipement spécial, lui aussi très onéreux. De plus, l'extrême sensibilité des systèmes de détection mis en oeuvre avec les gaz traceurs entrainent de très graves problèmes en cas de fuite ou de pollution de l'air ambiant, d'où la nécessité d'une ventilation de l'air dans la zone de test. En outre, dans la plupart des cas, un test préliminaire doit être fait pour éliminer les fuites trop importantes avec un procédé de détection plus simple. En plus, dans le cas du test à l'hélium, le temps d'évacuation de l'air et de transit du gaz vecteur dans des objets de grandes dimensions est très long. La présente invention propose un procédé qui ne comporte aucun des inconvénients des procédés de la technique connue et concerne donc un procédé de détection de fuites économique, facile à mettre en oeuvre, qui nécessite peu d'équipement spécialisé et qui a un faible temps de réponse. L'invention a pour objet un procédé de détection de fuites sur un objet comportant au moins une paroi qui définit de part et d'autre deux régions d'espace distinctes, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste - à générer dans l'une desdites régions, au voisinage de la paroi, un agent d'infiltration de nature à s'infiltrer à travers toute fuite se trouvant éventuellement sur la paroi de l'objet, - à ioniser ledit agent d'infiltration - et à détecter dans la seconde région la présence éventuelle de traces d'agent d'infiltration ionisé. Si aucune trace n'est détectée, l'objet ne comporte aucune fuite dans la zone testée, et inversement en cas de fuite ou de porosités, l'agent ionisé sera détecté dans ladite seconde région. L'agent d'infiltration peut être constitué par tout corps susceptible d'être ionisé, par exemple un gaz, tel que l'air, une vapeur, un aérosol, un liquide ou même un solide sous forme pulvérulente, par exemple de la poudre de talc. Le procédé selon l'invention s'apparente donc au procédé de détection par gaz traceur décrit précédemment, mais il ne s'en déduit pas de façon évidente. En effet, les spécialistes de ce domaine de la technique, n'ont jamais envisagé qu'il était possible de détecter des fuites au moyen d'un agent ionisé, sans doute parce qu'ils pensaient que les ions se recombinent au passage à travers les trous et les fentes de l'objet pour former des molécules neutres, indécelables par les détecteurs d'ions. Allant à contre-courant de ce préjugé, la Demanderesse est arrivé au résultat surprenant que la détection par agent ionisé est non seulement possible, mais qu'elle permet de déceler des fuites avec une précision équivalente, de façon plus économique et en un temps plus court qu'avec les procédés de détection connus. L'invention a également pour objet un dispositif de détection de fuites sur un objet qui comporte au moins une paroi définissant de part et d'autre deux régions d'espace séparées, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un générateur d'agent d'infiltration, par exemple un gaz, tel que l'air, une vapeur, un liquide, un aérosol ou un solide pulvérulent, ledit générateur étant disposé d'un côté de la paroi à tester, - des moyens d'ionisation de l'agent d'infiltration, - et au moins un détecteur susceptible de détecter la présence de traces d'agent d'infiltration ionisé, de l'autre côté de la paroi. Le procédé et le dispositif selon l'invention présentent de nombreux avantages - ils sont économiques puisqu'ils mettent en oeuvre des agents d'infiltration bon marché et couramment disponibles, tels que l'air, - l'agent ionisé n'est pas polluant car les ions finissent par se recombiner pour former des molécules neutres, et il peut être éliminé par simple ventilation ou être neutralisé, - il n'est pas nécessaire de prévoir de dispositif de récupération, comme c'est le cas pour les gaz traceurs onéreux ou dangereux, - le procédé est d'une grande souplesse d'utilisation puisque l'on a le choix entre un grand nombre d'agents d'infiltration ionisés. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée seulement à titre d'exemple non limitatif, et qui sera faite en regard des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de détection de fuites illustrant le principe de l'invention la figure 2 est une vue en coupe d'une variante de réalisation comprenant deux détecteurs la figure 3 est une vue en coupe illustrant un dispositif de détection de fuites pourvu d'un dispositif d'entratnement de l'agent ionisé la figure 4 est une vue en coupe schématique montrant un dispositif de détection de fuites en continu la figure 5 illustre un procédé de charge de l'objet à tester en amont du poste de détection la figure 6 illustre un procédé de charge de l'objet au poste de détection la figure 7 montre une variante de réalisation du dispositif de détection dans lequel un flux d'entrainement est soufflé à l'extérieur de l'objet ; et la figure 8 est un autre mode de réalisation du dispositif de détection de fuites dans lequel le générateur et le détecteur sont tous deux à l'intérieur de l'objet à tester. Sur la figure 1, on a représenté une pièce creuse 10 sur laquelle on souhaite détecter les fuites 12, telles que trous, fentes ou fissures ou porosités. Dans l'exemple représenté, l'objet 10 est pourvu d'une ouverture munie sur son bord d'une garniture d'étanchéité 27 et comprend une chambre intérieure 14 séparée du milieu extérieur 16 par la paroi 18 de l'objet. Toutefois, cette forme n'a été choisie qu'à titre d'exemple car, l'invention peut s'appliquer à toute autre forme et en particulier aux objets comportant une ou plusieurs cavités, étanches ou non, ou aux objets plats. De même, dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'objet est supposé être métallique, mais la détection de fuites peut se faire aussi bien sur des objets réalisés en tout autre matériau, par exemple en matière synthétique, en matière isolante, et ayant une épaisseur de paroi quelconque. C'est ainsi que l'invention peut s'appliquer à toutes les variétés d'objets allant des lourdes pièces de fonderie ou grands réservoirs à parois épaisses, aux pièces de faibles dimensions et aux films et pellicules en matière thermoplastique. Le dispositif de détection de fuites représenté sur la figure 1 comprend un générateur 20 d'un agent d'infiltration ionisé, sous forme de gaz, de vapeur, d'aérosol de liquide ou de poudre, et un détecteur 22 capable de détecter ledit agent ionisé. Le générateur et le détecteur sont disposés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'objet à tester 10, mais leurs positions peuvent aussi bien être inversées. Le générateur 20 et l'objet 10 sont posés sur un support, et facultativement, ils peuvent être coiffés par une enceinte 24 dont le bord qui repose sur le support est muni d'une garniture d'étanchéité 26. Le générateur 20 peut charger l'agent d'infiltration soit positivement, soit négativement, soit encore produire des ions positifs et négatifs simultanément, alternativement ou de façon séquentielle. Le générateur peut être aussi remplacé par un réservoir d'agent ionisé. Le générateur ou le réservoir délivrent dans l'enceinte 24 (dans le cas où celle-ci est utilisée), ou directement à proximité de l'objet 10 que l'on veut tester, un flux d'agent ionisé. Si au moins un trou 12 ou une porosité est présent sur la paroi, l'agent s infiltre à l'intérieur de l'objet et est détecté par le détecteur 22. Suivant la forme et la taille de l'objet soumis au test, on pourra utiliser un seul ou plusieurs générateurs, identiques ou différents, de manière à adapter la nature de l'agent d'infiltration à la paroi soumise au test et à la matière dans laquelle cette paroi est réalisée. L'agent d'infiltration peut être de différentes natures selon le cas d'application. I1 peut être constitué par - de l'air (ou un gaz) pur ou mélangé avec un autre gaz dans des proportions importantes, faibles ou de traces, - des vapeurs de tout liquide ou solide, sous forme pure ou mélangées avec un gaz, avec de l'air ou avec un mélange de gaz, - des aérosols liquides ou solides dans l'air ou dans un gaz, - des solides pulvérulents, - toute combinaison de matières organiques ou minérales, en particulier pour tester les matériaux de construction et les sols. Tout type de générateur d'agent ionisé convient, par exemple les générateurs d'ions et/ou aérosols basés sur le principe des gaz comprimés (type Whitby) subsoniques et/ou supersoniques, les rayonnements UV, radioactifs, les rayons X, les faisceaux d'électrons, les rayons laser, la lumière infra-rouge, la lumière visible, les exoélectrons, tout générateur de décharge électrique couronne (pointe/pointe, pointe/plan, fil/plan, fil/cylindre ou autres, les générateurs hautes fréquences, les arcs électriques, les générateurs par combustion, ou par réaction chimique ou tout autre dispositif générateur. De même, on peut utiliser tout type de détecteur capable de détecter, de mesurer et de démontrer la présence de l'agent ionisé, par exemple un récepteur de type coupe de Faraday, les récepteurs à induction magnétique (anneaux), les multiplicateurs d'électrons, le channeltron, les scintillateurs, les détecteurs de photons (photomultiplicateurs), les compteurs d'ions type Gardin, les détecteurs par condensation (type Wilson), par combustion et ionisation de flamme, par chimiluminescence, par méthode acoustique, par membrane sélective, par filtrage (type Oblinski), les détecteurs d'aérosols par méthode de scintillation, ou tout autre dispositif détecteur. Comme le montre la figure 2, le générateur 20 peut être contrôlé ou régulé par un ou plusieurs détecteurs secondaires 28 placés à proximité du générateur dans l'enceinte 24, ou même combinés avec le générateur. Un tel détecteur secondaire peut par exemple servir à doser l'ionisation. L'agent ionisé peut être transféré par tout moyen approprié. La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de transfert. L'enceinte 24 présente une ouverture d'entrée 30 et une ouverture de sortie 32 à travers lesquelles on établit un flux capable d'entraîner l'agent ionisé. Ce flux peut être obtenu - par différence de pression (positive ou négative), - par tirage au vide de l'enceinte 24, de l'objet 22 ou des deux, - par application d'un champ électrique ou magnétique, - par pression électrostatique, - par toute combinaison continue ou alternée de ces procédés. I1 va de soi que les positions relatives du générateur et du récepteur peuvent être inversées. La figure 4 illustre le cas de la détection en continu des fuites sur une paroi simple 34, telle qu'une tôle métallique, une plaque de carton, un film ou analogue. Le générateur 20 et le détecteur 22 sont disposés de part et d'autre de la paroi, à l'intérieur d'enceintes individuelles 24, 24', bien que cela ne soit pas indispensable. Ces enceintes sont munies, sur leur bord qui prend appui sur la paroi, des dispositif de maintien de l'étanchéité 26, 26' avec ou sans contact. La paroi 34 est entraînée d'un mouvement de translation selon son plan dans le sens de la flèche, mais elle pourrait aussi bien être fixe et, dans ce cas, ce sont les enceintes 24, 24' qui seraient mobiles. Comme le montre la figure 5, la charge de l'agent peut être réalisée en amont du poste de détection, lequel se trouve en aval dans le sens de la flèche, mais elle peut aussi bien se faire sur le poste même de détection comme représenté dans le mode de réalisation de la figure 6. Le générateur 20 est disposé à l'intérieur de l'objet à tester 10 et le détecteur 22 se trouve à l'extérieur, et une enceinte extérieure 34 est prévue pour concentrer l'agent ionisé qui a fui à travers la paroi de l'objet. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la charge est introduite directement dans l'objet, lequel peut être fixe, mobile selon une trajectoire rectiligne ou tournant autour de son axe. Le transfert des ions est effectué par un flux de fluide 36 (air, gaz, aérosol, vapeur, etc..) soufflé autour de l'objet. Le détecteur 22 est disposé à l'opposé de la source de fluide par rapport à l'objet. Bien entendu, il est possible de charger en amont un agent non ionisé et de réaliser son ionisation en aval sur le poste de test. La figure 8 représente une variante de réalisation dans laquelle le générateur 20 est le détecteur 22 sont tous deux placés dans l'objet à tester, et le détecteur mesure la chute de concentration de l'agent ionisé sous l'effet de la fuite. Naturellement, le même procédé peut être utilisé en plaçant le générateur et le détecteur à l'extérieur de l'objet à l'intérieur d'une enceinte de concentration. Ainsi, le procédé selon l'invention est d'une grande souplesse d'utilisation. I1 est d'autre part très économique puisqu'il met en oeuvre des agents d'infiltration bon marché. De plus, les ions se combinant d'eux-mêmes, il ne se produit par de pollution de l'atmosphère. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de fuites sur un objet (10) comportant au moins une paroi (18) qui définit de part et d'autre deux régions d'espace distinctes (14,16), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste - à générer dans l'une desdites régions (14, 16), au voisinage de la paroi, un agent d'infiltration de nature à s infiltrer à travers toute fuite (12) se trouvant éventuellement sur la paroi, - à ioniser ledit agent d'infiltration - et à détecter dans la seconde région (16 ou 14) la présence éventuelle de traces d'agent d'infiltration ionisé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'infiltration est généré sous forme ionisée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'infiltration est entrainé par tout moyen d'entraînement approprié, par exemple : - par différence de pression (positive ou négative), - par tirage au vide, - par application d'un champ électrique ou magnétique, - par pression électrostatique, - ou par toute combinaison continue ou alternée de ces procédés. 4. Dispositif de détection de fuites sur un objet (10) qui comporte au moins une paroi (18) définissant de part et d'autre deux régions d'espace distinctes (14,16), caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un générateur d'agent d'infiltration (20), par exemple un gaz, un liquide, ou un solide pulvérulent, ledit générateur étant disposé d'un côté (14) de la paroi à tester (18), - des moyens d'ionisation de l'agent d'infiltration, - et au moins un détecteur (22) susceptible de détecter la présence de traces d'agent d'infiltration ionisé, de l'autre côté (16) de la paroi. 5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une pièce creuse (10), le générateur (20) est disposé à l'extérieur de l'objet et le détecteur est logé dans la cavité de l'objet, le générateur et l'objet étant posés sur un support et étant coiffés par une enceinte (24) dont le bord qui repose sur le support est muni d'une garniture d'étanchéité (26). 6. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une pièce creuse (10), le générateur (20) est logé dans la cavité de l'objet et le détecteur est disposé à l'extérieur de l'objet. 7. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur (20) et le détecteur (22) sont tous deux placés dans l'objet à tester, et le détecteur mesure la chute de concentration de l'agent ionisé sous l'effet de la fuite. 8. Dispositif de détection selon l'une des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que générateur (20) est contrôlé ou régulé par un ou plusieurs détecteurs secondaires (28) placés à proximité du générateur dans l'enceinte (24), ou même combinés avec le générateur, ledit détecteur secondaire servant à doser le degré d'ionisation de l'agent d'infiltration. 9. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent d'infiltration peut être constitué par - de l'air (ou un gaz) pur ou mélangé avec un autre gaz dans des proportions importantes, faibles ou de traces, - des vapeurs de tout liquide ou solide, sous forme pure ou mélangées avec un gaz, avec de l'air ou avec un mélange de gaz, - des aérosols liquides ou solides dans l'air ou dans un gaz, - des solides pulvérulents, - toute combinaison de matières organiques ou minérales, en particulier pour tester les matériaux de construction et les sols. 10. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur peut être constitué par un générateur d'ions et/ou aérosols basés sur le principe des gaz comprimés (type Whitby) subsoniques et/ou supersoniques, les rayonnements UV, radioactifs, les rayons X, les faisceaux d'électrons, les rayons laser, les rayons infra-rouges, la lumière visible, les exoélectrons, tout générateur de décharge électrique couronne (pointe/pointe, pointe/plan, fil/plan, fil/cylindre ou autres, les générateurs hautes fréquences, les arcs électriques, les générateurs par combustion, ou par réaction chimique ou tout autre dispositif générateur. 11. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le détecteur peut être constitué par un récepteur de type coupe de Faraday , les récepteurs à induction magnétique (anneaux), les multiplicateurs d'électrons, le channeltron, les scintillateurs, les détecteurs de photons (photomultiplicateur), les compteurs d'ions type Gardin, les détecteurs par condensation (type Wilson), par combustion et ionisation de flamme, par chimi-luminescence, par méthode acoustique, par membrane sélective, par filtrage (type Oblinski), les détecteurs d'aérosols par méthode de scintillation, ou tout autre dispositif de détection.