Brevet FR2734633A1 — publié le 19961129

Installation pour détecter la présence d'hélium dans un circuit de fluide La présente invention concerne une installation pour détecter la présence d'hélium dans un circuit de fluide. Pour contrôler l'étanchéité de circuits dans des installations telles que chimiques, pétrochimiques, thermiques, etc..., en fonctionnement, il est connu d'injecter de l'hélium sous pression dans ces circuits et d'entourer les parties que l'on souhaite contrôler d'une enveloppe faisant partie d'un circuit secondaire véhiculant un fluide secondaire. En cas de fuite du circuit de l'installation dans les parties contrôlées, le fluide secondaire est "pollué" par de l'hélium. La présence d'hélium dans ce circuit secondaire révèle ainsi l'existence d'une fuite. Pour détecter cette présence d'hélium, une technique connue consiste à utiliser une cellule de prélèvement à membrane semi-perméable qui consiste essentiellement en un petit boîtier séparé intérieurement en deux parties par une membrane séparatrice semi-perméable, ne laissant passer que l'hélium, et s'appuyant sur un support poreux. Cette cellule est insérée dans un circuit de prélèvement du fluide secondaire, celui-ci passant devant la membrane semi- perméable, tandis que la partie du boîtier située de l'autre côté de la membrane est reliée à un détecteur de fuite à hélium. Une autre solution connue, et qui revient au même, est d'utiliser une sonde de renifiage à membrane semi-perméable reliée à un détecteur de fuite. La seule différence est qu'ici la sonde ne constitue pas un boîtier en deux parties séparées intérieurement par la membrane, mais un boîtier o la membrane ferme en quelque sorte le boîtier et que pour faire passer le fluide dans lequel on veut détecter l'éventuelle présence d'hélium, devant la membrane, il faut introduire la sonde dans le circuit traversé par ce fluide en prévoyant un joint d'étanchéité autour de la sonde. Dans un cas comme dans l'autre, la canalisation reliant le détecteur de fuite à la cellule de prélèvement ou à la sonde de reniflage est sous vide poussé et l'hélium éventuellement présent circule en régime moléculaire. Pour obtenir une réponse rapide du détecteur, il est donc indispensable que cette canalisation de liaison soit courte, au grand maximum 2 à 3 mètres et d'assez gros diamètre: au moins 1 cm. Ainsi le détecteur doit-il être proche du circuit à contrôler mais celui-ci est parfois, et même souvent, dans un environnement peu accessible, encombré de tuyauterie, ou même dangereux. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet une installation pour détecter la présence d'hélium dans un circuit de fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de prélèvement constituant une capacité comprenant un premier espace et un deuxième espace internes séparés l'un de l'autre par un cloisonnement semi-perméable laissant passer l'hélium, ledit premier espaoe dudit organe de prélèvement étant inséré en série dans ledit circuit de fluide, ledit deuxième espace étant relié d'une part à une source de gaz par l'intermédiaire d'un orifice à ouverture réglable et d'autre part, par une canalisation, à un moyen de pompage, le flux pompé dans ladite canalisation convoyant ce flux en régime visqueux vers un organe d'admission relié à un détecteur de fuite à hélium. Selon une réalisation particulière, ledit moyen de pompage est un étage de pompe primaire faisant partie dudit détecteur de fuite et ledit organe d'admission est une capsule à paroi poreuse semi-perméable reliée d'une part à ladite canalisation, et audit moyen de pompage, et d'autre part à une entrée dudit détecteur de fuite à hélium. L'invention va maintenant être décrite en se reportant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est un schéma représentant une installation selon l'invention pour détecter la présence d'hélium dans un circuit de fluide. La figure 2 montre le détail d'une partie de la figure 1 dans une réalisation particulière. La figure 3 montre un organe de prélèvement conforme à l'invention, dans une réalisation particulière. La figure 4 montre une installation selon l'invention montrant le cas d'une association en série de plusieurs organes de prélèvement permettant le contrôle de plusieurs circuits de fluide. La figure 5 est une variante de l'installation de la figure 4, dans laquelle les différents organes de prélèvement sont disposés en parallèle. En se référant à la figure 1, on voit ainsi une installation selon l'invention pour détecter la présence d'hélium dans un circuit 1 de fluide. Pour ce faire, on utilise un organe de prélèvement 2. Un tel organe est connu en soi. Il constitue par exemple une capacité comprenant un premier espace 3 et un deuxième espace 4 séparés l'un de l'autre par un cloisonnement 5 semi-perméable ne laissant passer que l'hélium. Ce cloisonnement est composé, par exemple, d'une fine membrane séparatrice, d'une dizaine de microns d'épaisseur, ne laissant passer que l'hélium dissous dans le liquide et d'un support poreux supportant la membrane. Le premier espace 3 de cet organe de prélèvement 2 est inséré en série dans le circuit 1. Le deuxième espace 4 de l'organe de prélèvement 2 est relié d'une part, par l'intermédiaire d'une vanne à ouverture réglable 6 à une source d'un gaz porteur qui peut être tout simplement de l'air ou de préférenoe un gaz ne contenant pas d'hélium tel que de l'azote ou du dioxyde de carbone, et d'autre part, par une canalisation 7 à un moyen de pompage 8. Cette canalisation 7 peut être longue de quelques mètres à quelques dizaines de mètres et avoir un diamètre interne petit, de l'ordre du millimètre. Le flux pompé, aspiré en 9, est convoyé en régime visqueux. En extrémité de la conduite 7, le flux pompé passe sur un organe d'admission 10 relié à un détecteur de fuite à hélium 11. L'organe d'admission 10 est par exemple (figure 2) une capsule à paroi poreuse semi-perméable 26 semblable à l'organe de prélèvement 2 ou bien même une simple sonde de reniflage introduite dans une partie élargie de la canalisation 7. Cet organe d'admission est relié d'une part à la canalisation 7 et à la pompe 8, et d'autre part à une entrée 27 du détecteur 11. Ainsi dans l'éventualité de la présence d'hélium dans le circuit fluide 1, l'hélium seul passe au travers du cloisonnement semi-perméable 5 et il se retrouve dans le deuxième espace 4 entraîné et mélangé au gaz porteur (air, azote, etc...) aspiré en 9 par la pompe 8 et entraîné par celle-ci en régime 2 0 visqueux. Le flux du gaz porteur est ajusté par la vanne réglable 6. Au niveau de l'organe d'admission 10, le flux gazeux se divise en deux, une petite partie se dirige vers le détecteur 11 et la plus grande partie est pompée par la pompe 8. Avantageusement, on utilise comme gaz porteur aspiré en 9, non de l'air contenant naturellement de l'hélium, mais plutôt de l'azote, ce qui permet de diminuer le bruit de fond. Avantageusement, la pompe 8 fait partie du système de pompage du détecteur lui-même comme le montre la figure 2 qui donne une réalisation préférée de l'ensemble des éléments regroupés dans le cadre 12 de la figure 1. On retrouve la canalisation 7 conduisant à l'organe d'admission 10. Là, la majeure partie du flux gazeux est pompée à grande vitesse par l'étage haute pression 8 du groupe de pompage primaire 13 comportant deux pompes primaires à palettes 14 et 8 reliées en série. Une petite partie du flux entrant dans 10 est aspirée par le groupe de pompage du détecteur comprenant une pompe secondaire 15 et le groupe de pompage primaire 13. Une cellule d'analyse 16 est reliée à l'aspiration de la pompe secondaire 15. Ainsi, grâce à l'invention, I'ensemble 12 peut être situé loin du circuit 1 à contrôler et l'hélium éventuellement présent dans le circuit et traversant la cloison est entraîné par le flux gazeux porteur aspiré en 9 et rapidement acheminé en régime visqueux jusqu'à l'organe d'admission 10 du détecteur. La canalisation 7 peut être très longue comme il a été dit plus haut. La figure 3 montre une variante de réalisation de l'organe de prélèvement 2 augmentant la surface des membranes séparatrices et donc permettant à une plus grande quantité d'hélium de traverser oes membranes et ainsi d'augmenter le flux d'hélium entraîné par le gaz porteur, ce qui accroît la 0 sensibilité. Il comprend une pluralité de tubes poreux 17 servant chacun de support à une membrane semi-perméable. Ces tubes sont disposés parallèlement et sont reliés à une extrémité à une première plaque tubulaire 18 associée à un collecteur d'entrée 19 et l'autre extrémité des tubes 17 sont de la même façon is reliés à une seconde plaque tubulaire 20 associée à un collecteur de sortie 21. Une enveloppe externe 22 enferme les tubes 17 en reliant les deux plaques tubulaires 18 et 20. Cette enveloppe 22 comprend un orifice d'entrée 23 destinée à être reliée à une source de gaz porteur et un orifice de sortie 24 relié à la canalisation 7. Les collecteurs d'entrée et de sortie 19 et 21 sont reliés au circuit fluide 1 à contrôler. La figure 4 montre le cas d'une installation o plusieurs organes de prélèvement 2 sont associés en série permettant le contrôle de plusieurs circuits de fluide 1A, lB, 1C distincts. Chacun de ces circuits est équipé d'une vanne 25 permettant de faire la mesure successivement. La figure 5 est une variante de la figure 4 dans laquelle les organes de prélèvement 2 sont associés en parallèle. Dans cette dernière figure, les organes de détection ont été détaillés comme sur la figure 2. REVENDICATIONS 1/ Installation pour détecter la présence d'hélium dans un circuit (1) de fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de prélèvement (2) constituant une capacité comprenant un premier espace (3) et un deuxième espace (4) s internes séparés l'un de l'autre par un cloisonnement (5) semi-perméable laissant passer l'hélium, ledit premier espace (3) dudit organe de prélèvement (2) étant inséré en série dans ledit circuit de fluide (1), ledit deuxième espace (4) étant relié d'une part à une source (9) de gaz par l'intermédiaire d'un orifice à ouverture réglable (6), et d'autre part, par une canalisation (7), à un organe de pompage (8), le flux pompé dans ladite canalisation (7) convoyant ce flux en régime visqueux vers un organe d'admission (10) relié à un détecteur de fuite à hélium (11). 2/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de pompage (8) est un étage (8) de pompe primaire (13) faisant partie dudit 1s détecteur de fuite à hélium (11). 3/Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit organe d'admission (10) est une capsule à paroi poreuse semi-perméable (26) reliée d'une part à ladite canalisation (7) et audit moyen de pompage (8), et d'autre part à une entrée (27) dudit détecteur de fuite à hélium (11). 4/Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit organe de prélèvement (2) comprend une pluralité de tubes poreux (17) servant chacun de support à une membrane semi-perméable, disposés parallèlement et reliés à une extrémité à une première plaque tubulaire (18) associée à un collecteur d'entrée (19) et à l'autre extrémité à une seconde plaque tubulaire (20) associée à un collecteur de sortie (21), une enveloppe externe (22) reliant les deux plaques tubulaires et enfermant les tubes et comprenant un orifice d'entrée (23) et un orifice de sortie (24). /Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits deuxièmes espaces (4) de n organes de prélèvement (2) sont associés en 3 0 série ou en parallèle et en ce que ledit premier espace (3) de chacun desdits n organes de prélèvement est inséré dans un circuit de fluide (1A, lB, 1C) particulier à contrôler.