Brevet FR2735234A1 — publié le 19961213

Procédé et installation de contrôle de l'étanchéité d'une enceinte La présente invention concerne un procédé et une installation de contrôle d'étanchéité d'une enceinte par la mesure de la pression dans l'enceinte à des instants donnés. De manière générale l'invention s'applique au contrôle de l'étanchéité d'enceintes les plus différentes tant par leur taille que par leur nature. Ainsi, le terme enceinte utilisé dans la présente description peut désigner un volume de grandes dimensions par exemple dans une installation industrielle, (salle, cuve, ...) ou un volume de petites dimensions d'un produit industriel fabriqué en série. Dans de nombreux cas, en particulier dans l'industrie automobile, il est nécessaire de contrôler l'étanchéité d'enceintes, en général des tuyaux en matière souple, susceptibles de présenter une certaine porosité. Ces mesures sont nécessaires pour apprécier la qualité des pièces et éviter de monter des pièces défectueuses. Le contrôle de l'étanchéité de certaines pièces peut être extrêmement important, en particulier dans l'industrie automobile. Ces contrôles d'étanchéité sont relativement faciles lorsque le défaut d'étanchéité est net, lorsqu'il s'agit par exemple d'un trou dans une pièce. Par contre, il est beaucoup plus délicat de déterminer le défaut d'étanchéité lorsque ce défaut résulte d'une certaine porosité. Or, de tels défauts d'étanchéité sont particulièrement graves dans certains cas dans l'industrie automobile car ces défauts, difficiles à déceler au moment de la fabrication de la pièce, sont encore plus délicats à déceler une fois que la pièce est montée sur le véhicule et a servi pendant un certain temps. Les conséquences peuvent être extrêmement importantes et coûteuses. Malheureusement, les procédés utilisés actuellement ne sont pas suffisamment fiables pour déceler des fuites extrêmement faibles comme celles évoquées ci-dessus. En effet, le procédé de contrôle actuel pour ce type de pièce consiste à gonfler la pièce à partir d'une source d'air comprimé pour la soumettre à une pression interne déterminée. Dans la mesure où la pièce présente une certaine élasticité comme par exemple les conduites souples d'installations de climatisation embarquées dans des véhicules ou conduites analogues, on prévoit un temps de gonflage suffisant pour que l'enceinte atteigne un équilibre et ne se déforme plus. Puis on coupe la source de pression et on mesure la pression interne par rapport à la pression atmosphérique. Après une temporisation on mesure une nouvelle pression interne. A partir de la différence des deux pressions P1, P2 on détermine si cette différence se situe ou non dans une fenêtre autour du seuil de tolérance, correspondant au niveau d'étanchéité de la pièce. Suivant le cas, le temps écoulé entre deux mesures est de l'ordre. d'une seconde pour que la pièce ne se déforme pas et ne risque de compenser en quelque sorte une éventuelle chute de pression occasionnée par une fuite. De tels essais réalisés par exemple sous une pression de 2000 mbars en utilisant un capteur de pression d'une précision de 0,1 W sur toute l'échelle (soit environ 2 mbars) ne permettent pas de mesurer une chute de pression de l'ordre de 2 mbars. Or, une telle précision n'est de loin pas suffisante en particulier pour le contrôle de l'étanchéité de certaines pièces utilisées dans l'industrie automobile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé et une installation de contrôle d'étanchéité d'une enceinte permettant de déceler les défauts d'étanchéité provoqués par une fuite ou la porosité de la pièce, notamment de pièces déformables, par exemple des pièces en caoutchouc industriel ou matières équivalentes. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que - on met l'enceinte en pression (dépression), - on isole l'enceinte de la source de pression (dépression), - on isole une cellule de référence dans laquelle règne la pression de l'enceinte au moment de cette séparation, - on mesure la pression différentielle entre la pression de l'enceinte et celle de la cellule de référence, - après un délai prédéterminé on mesure une nouvelle pres sion différentielle entre l'enceinte et la cellule de ré férence, - on forme la différence des pressions différentielles, - on compare cette différence à une valeur de référence pour évaluer l'étanchéité de l'enceinte. Le procédé selon l'invention permet de déceler un défaut d'étanchéité extrêmement faible et avec une grande sécurité, incomparablement supérieure à celle des mesures et contrôles actuellement effectués. Le procédé selon l'invention utilise une pression (pression positive par rapport à la pression ambiante) mais il est tout aussi possible de faire les contrôles avec une dépression (pression négative par rapport à la pression ambiante) . Il suffira de remplacer la source de pression par une source de dépression (pompe à vide). Suivant une autre caractéristique de l'invention, on met l'enceinte en pression et on laisse la pression se stabiliser après avoir isolé l'enceinte de la source de pression. Suivant une autre caractéristique, on contrôle la pression fournie à l'enceinte. Ce contrôle de la pression a pour but d'éviter d'appliquer le procédé en cas de défaillance de la source de pression (ou dépression) puisqu'alors le résultat pourrait être considéré comme bon même si l'enceinte n'était pas mise en pression (dépression). L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend - une source de fluide sous pression reliée par une con duite d'alimentation en fluide sous pression à l'enceinte à contrôler, - une vanne de gonflage montée dans la conduite et permet tant de couper l'enceinte de la source de pression, - un capteur de pression, différentielle, comprenant une chambre de référence et une chambre de mesure, et monté en aval de la vanne de gonflage, - une vanne de mesure pour séparer l'enceinte à contrôler de la chambre de référence en laissant l'enceinte en com munication avec la chambre de mesure, - un circuit de gestion et d'exploitation pour prendre les signaux de mesure du capteur à des instants prédéterminés et les exploiter en les comparant à des seuils et fournir le résultat du contrôle. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de l'installation selon l'invention, - la figure 2 est un graphique du contrôle d'étanchéité. Selon la figure 1, le procédé de l'invention consiste à contrôler l'étanchéité d'une enceinte 1 représentée schématiquement par un rectangle. Il peut s'agir par exemple d'une pièce de grandes dimensions ou d'une pièce tubulaire, par exemple d'un morceau de tuyau destiné à une installation de distribution de fluide d'un véhicule, une installation de climatisation, etc... Cette enceinte 1 est reliée à l'installation de contrôle par un point de liaison 2 qui peut être l'extrémité d'un tuyau muni de moyens de liaison pour être raccordée au volume intérieur de l'enceinte l. L'installation comprend également une source 3 de fluide comprimé (par exemple de l'air comprimé) qui débite du fluide comprimé sous une pression correspondant à celle à laquelle on souhaite contrôler l'enceinte 1. Cette pression est réglée à un niveau constant par un régulateur 4 équipant la conduite 5 reliant la source 3 à l'enceinte 1. Cette pression régulée est contrôlée en aval du régulateur par un capteur de pression 6 qui vérifie que la pression P, ainsi fournie, se situe dans les limites prévues. Le niveau de la pression à laquelle on charge l'installation et surtout l'enceinte à contrôler est choisi en fonction de la nature de l'enceinte sachant qu'il est préférable de travailler à la pression (ou différence de pression) la plus élevée par rapport à la pression ambiante. Dans le cas d'une enceinte rigide très résistante on réalisera une pression beaucoup plus élevée que dans le cas d'une enceinte souple, risquant de se déformer sous une pression excessive. En aval du capteur de pression 6, la conduite 5 comporte une vanne de gonflage 7 permettant de relier ou de couper l'enceinte 1 par rapport à la source 3. Après la vanne de gonflage, c' est-à-dire dans la partie de la conduite 5 associée directement à l'enceinte 1, on a un capteur de pression différentielle 8 comprenant un piquage amont 81 et un piquage aval 82 séparés par une vanne de mesure 83. Le piquage amont 81 est relié à une chambre de référence 84 et le piquage aval 82 a une chambre de mesure 85. Les deux chambres de référence et de mesure 84, 85 coopèrent avec une cellule de mesure de pression différentielle 86 fournissant un signal de pression différentielle AP. En fait : la vanne de gonflage 7 permet de séparer d'une part la source de pression 3 et ses éléments annexes 4, 6 et, d'autre part, l'ensemble formé par l'enceinte 1 et le capteur de pression différentielle 8 la vanne de mesure 83 permet de séparer les deux chambres 84, 85, d'isoler la chambre de référence 84 à la pression PO dite initiale et de ne laisser que la chambre de mesure en communication avec l'enceinte 1. I1 est également sous entendu que les pertes de charge entre l'enceinte 1 et les chambres 84, 85 sont négligeables dans les conditions d'exécution des mesures. Bien que dans un but de simplification la structure de l'installation représentée à la figure 1 soit la plus intéressante puisque tous les éléments de l'installation sont branchés sur une même conduite 5, d'autres structures sont également envisageables pour la mise en oeuvre du procédé ; par exemple la liaison entre l'enceinte 1 et le capteur 8 peut se faire autrement que par la même conduite que celle (5) servant à la mise en pression, par exemple dans le cas d'une enceinte 1 qui serait directement et habituellement reliée à une source de pression et dont il faudrait contrôler périodiquement 1' étanchéité. Toutefois, pour le contrôle de pièces industrielles, la solution selon la figure 1 est choisie de pré férence car la pièce, c'est-à-dire son volume intérieur ou enceinte, ne sera relié qu'à un seul branchement (le point de liaison 2) ce qui facilite et accélère la mise en place des pièces à contrôler et leur enlèvement après leur contrôle. Selon une autre variante représentée, la vanne de mesure 83 séparant les chambres 84, 85 peut également être prévue (position 83') dans le tuyau du piquage amont 81 et non dans la conduite 5. Enfin, selon l'exemple représenté, la conduite 5 est reliée du côté de l'enceinte 1, à une vanne de décompression 9 permettant de vider l'enceinte 1 de son fluide comprimé après les mesures pour permettre d'enlever l'enceinte 1. Le procédé et l'installation se mettent en oeuvre de la manière suivante Initialement, la vanne 9 est fermée, les vannes 7 et 83 sont ouvertes de façon que la source d'air comprimé 3 communique avec l'enceinte 1 à travers le régulateur de pression 4. La source d'air comprimé 3 fournit une pression de fluide (air). La pression est contrôlée par le capteur de pression 6 pour être sûr que les mesures se font bien après mise en pression réelle de l'enceinte et interdire de valider le procédé, c'est-à-dire de reconnaître comme étanche une enceinte qui n'aurait pas été mise en pression (dépression) à cause de la défaillance de la source de pression (dépression). Il faut remarquer ici, comme cela a déjà été précisé, que la valeur absolue de la pression de gonflage de l'enceinte na pas d'importance particulière, dans la mesure où cette pression est compatible avec la nature de l'enceinte à contrôler. Après cette mise en pression on ferme la vanne de gonflage 7 de sorte que l'enceinte 1 n'est plus reliée qu'aux deux chambres de mesure 84, 85 (la vanne 83 étant ouverte et la vanne de décompression 9 fermée). A partir de ce nouvel état du système on ferme la vanne de mesure 83 de façon à emprisonner, dans la chambre de référence 84, du gaz à une pression PRO dite pression de référence. Comme la chambre 84, la vanne de gonflage 7 et la vanne de mesure 83 sont étanches, cette pression de référence PRO restera constante pendant la mesure à effectuer. La pression de l'enceinte 1 n'est plus transmise qu'à la chambre de mesure 85. Cette pression peut être inférieure à la pression dans l'enceinte de référence 84 du fait des éventuelles fuites. On a ainsi une pression PRO dans la chambre de référence 84 et une pression PR1 dans la chambre de mesure 85. Le capteur de pression différentielle 86 mesure la pression différentielle AP1 = PRO - PR1. Après une temporisation prédéterminée, par exemple d'une seconde, on effectue une nouvelle mesure de la pression différentielle AP2 entre celle (PRO) régnant dans la chambre de référence 84 et celle PR2 régnant dans la chambre de mesure 85. Dans les deux cas on ne mesure qu'une pression différentielle APl ou AP2 ; pour ces mesures on suppose que la chambre de référence 84 est étanche et reste à la même température. L'étanchéité de l'installation fait périodiquement l'objet d'un contrôle séparé et confirme l'hypothèse selon laquelle, dans les conditions des mesures la seule fuite possible est au niveau de l'enceinte. Ainsi la pression dans l'enceinte, c'est-à-dire dans la chambre de mesure 85, a pu changer PR1WPR2 et se trouve maintenant à la valeur PR2 ; cette variation ne sera prise en compte que dans la différence AP2 et non de manière relative par rapport à l'atmosphère. Ces deux signaux de pressions différentielles AP1, AP2 sont fournis à un circuit de gestion 10 qui forme la différence AP = AP1 - AP2 et compare cette différence à un seuil ou valeur de référence pour conclure à l'étanchéité ou à la non étanchéité de l'enceinte 1 contrôlée. Ce circuit de gestion et d'exploitation 10 peut afficher le résultat, ou l'imprimer. Il peut également commander le déroulement cyclique des opérations décrites cidessus, c'est-à-dire la mise en route de la source d'air comprimé 3, la commande des vannes 7, 83, 9, qui sont de préférence des électrovannes et éventuellement la fixation ou la libération de l'enceinte 1. La figure 2 montre une courbe de contrôle obtenue par des mesures, permettant d'expliciter d'une manière différente le procédé selon l'invention. Dans ce diagramme l'axe des abscisses représente le temps T écoulé à partir de l'instant O de la fermeture de la vanne de gonflage 7 (figure 1). Les ordonnées représentent la pression différentielle AP. La référence O, origine des abscisses, est l'instant de la fermeture de la vanne de gonflage 7. La courbe C tracée à la figure 2 montre l'évolution de la pression différentielle AP en fonction du temps écoulé après la fermeture de la vanne de mesure 83. Cette courbe ne s'intéresse pas aux événements qui se sont produits avant cette fermeture et notamment la pression à laquelle se trouve l'enceinte 1 au moment de la fermeture de la vanne de gonflage 7. Selon le procédé, à l'instant T1 postérieur à l'instant O (période de stabilisation a), on effectue la première mesure de pression différentielle AP1 entre la pression PRO régnant dans la chambre de référence 84 et la pression PR1 régnant à ce moment dans l'enceinte 1 (pression transmise à la chambre 85). Puis après un temps AT qui est en général de l'ordre de 1 seconde, on effectue une deuxième mesure de pression différentielle AP2. L'expérience a montré que dans le cas d'enceintes élastiquement déformables, comme par exemple des tuyaux utilisés pour la circulation de certains fluides dans l'équipement automobile, la courbe présente une partie rectiligne à son origine puis elle évolue sensiblement de manière asymptotique. Les mesures des pressions différentielles sont faites dans la partie rectiligne qui correspond aux premières secondes qui s'écoulent après la fermeture de la vanne de mesure 83, c'est-à-dire l'isolation complète de l'enceinte 1 qui n'est alors plus reliée qu'à la chambre de mesure 85. REVENDICATIONS 10) Procédé de contrôle de l'étanchéité d'une enceinte, caractérisé en ce que - on met l'enceinte en pression (dépression) (1), - on isole l'enceinte (1) de la source de pression (dépression) (3, 4), - on isole une cellule de référence (84) dans laquelle rè gne la pression (PRO) de l'enceinte (1, 85) au moment de cette séparation, - on mesure la pression différentielle (AP1) entre la pres sion de l'enceinte (1) et celle de la cellule de réfé rence (84), - après un délai prédéterminé (AT) on mesure une nouvelle pression différentielle (AP2) entre l'enceinte (1, 85) et la cellule de référence (84), - on forme la différence (AP) des pressions différentielles (AP1) et (AP2) - on compare cette différence (AP) à une valeur de réfé rence pour évaluer l'étanchéité de l'enceinte (1). 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met l'enceinte (1) en pression et on laisse la pression se stabiliser (a) après avoir isolé l'enceinte (1) de la source de pression (3). 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on contrôle la pression fournie à l'enceinte (1) 40) Installation de contrôle de l'étanchéité d'une enceinte pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - une source de fluide sous pression (3) reliée par une conduite d'alimentation en fluide sous pression (5) à l'enceinte à contrôler (1), - une vanne de gonflage (7) montée dans la conduite (5) et permettant de couper l'enceinte (1) de la source de pres sion (3), - un capteur de pression différentielle (8), comprenant une chambre de référence (84) et une chambre de mesure (85), et monté en aval de la vanne de gonflage (7), les deux chambres (84, 85) étant reliées à l'enceinte (1). - une vanne de mesure (83) pour isoler l'enceinte à contrô ler (1) de la chambre de référence (84) en laissant l'enceinte (1) en communication avec la chambre de mesure (85), - un circuit de gestion et d'exploitation (10) recevant les signaux de mesure (ail, AP2) du capteur (8) à des ins tants prédéterminés et les exploiter en comparant leur différence à des seuils et fournir le résultat du con trôle. 50) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une vanne de décompression (9) pour mettre l'installation à l'atmosphère. 60) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les vannes (7, 83, 9) sont des électrovannes.